公路隧道自動控制節(jié)能方案設(shè)計

【關(guān)鍵詞】節(jié)能降耗 自動控制 隧道管理 

　　1 摘要 

　　為了保證隧道內(nèi)行車安全，根據(jù)國家標準，長度超過100米的公路隧道都必須安裝照明系統(tǒng)。然而在高速公路運營后，卻發(fā)現(xiàn)隧道耗電占據(jù)了運營成本的很大一部分。廣西六寨至河池段的高速公路（以下簡稱六河路）全長約109公里，共有隧道17座，單幅總長度為13.4公里，每月照明用電量高達43萬元。以六河路的要亮隧道為例：要亮隧道全長0.4公里，平均通行的單邊車流量約為1270輛，平均核算以后約為53輛/小時。但是經(jīng)過對隧道實際通行車輛的觀測，重型貨車車流大多集中在夜間21點至凌晨7點左右，小型車流基本上集中在上午9：30-11：30和15：40-18：60的時間段，根據(jù)車輛通行情況，全天24小時的隧道照明有效使用率僅為40%左右。針對六河高速公路上這一高能耗的照明問題，根據(jù)路段的實際通行情況，提出一套較為可行的隧道自動控制節(jié)能系統(tǒng)的方案。 

　　2 設(shè)計方案 

　　隧道自動控制節(jié)能系統(tǒng)的設(shè)計方案是圍繞在確保隧道內(nèi)車輛行車安全，通過有選擇性的進行隧道照明，來實現(xiàn)節(jié)約隧道照明用電開支，達到降低運營管理成本的目的。 

　　整個系統(tǒng)主要分為三個部分：車輛感應單元、中央控制單元、隧道照明單元。 

　　2.1 車輛感應單元 

　　車輛感應單元主要是用來判斷在檢測點是否存在車輛通行的信息，它主要分兩個部分： 

　　2.1.1 隧道入口車輛感應模塊 

　　隧道入口車輛感應模塊主要是利用在隧道前方設(shè)置車輛檢測器，在感應到車輛后向中央控制單元發(fā)送車輛通行的信號。中央控制單元在接收到前方來車的指令后，則根據(jù)已設(shè)定的模式，向隧道照明單元發(fā)送開啟照明的信號，在車輛即將抵達隧道時，開啟隧道內(nèi)照明。 

　　2.1.2 隧道出口車輛感應模塊 

　　隧道出口車輛感應模塊主要是利用在隧道出口處設(shè)置車輛檢測器，在感應到車輛駛離出隧道口后，向中央控制單元發(fā)送車輛離開的信號。中央控制單元則向隧道照明單元發(fā)送關(guān)閉隧道內(nèi)照明的信號。 

　　車輛檢測器主要是采用紅外線車檢器來獲取車輛通行信息，同時也能順利判斷出該車屬于大型車輛還是小型車輛。 

　　2.2 中央控制單元 

　　中央控制單元的主要功能是接收隧道出入口車輛感應模塊發(fā)來的車輛通行信息，并根據(jù)這些信息向照明控制單元傳送開啟或者關(guān)閉照明的信號。它類似于一臺計算機的中央控制器，按照一定的要求對接收到的信息進行分析處理，并將最終結(jié)果發(fā)送到被控單元。 

　�。�1）隧道入口車輛感應模塊設(shè)置點的要求。為了確保在車輛到達時隧道照明能夠正常開啟，按照高速公路隧道通行車輛時速80公里/時計算，給予系統(tǒng)較多的反應時間（6秒-10秒），因此隧道入口車輛感應模塊主要設(shè)置在距離隧道入口前方大約150米至200米的范圍。 

　�。�2）對多車輛進入隧道的控制要求。入口中央控制單元將從車輛感應單元接收到的車輛通行信息進行分析，根據(jù)預先設(shè)定的規(guī)則，隧道入口車輛感應模塊發(fā)來的車輛通行信息具有優(yōu)先處置權(quán)的原則，可以屏蔽從隧道出口車輛感應模塊發(fā)來的車輛通行信息，以確保多輛車輛通行隧道時，在第一輛車駛離隧道口后，隧道內(nèi)照明不熄滅。 

　　中央控制單元采用的是STC89系列的單片機，可以將需要實現(xiàn)的功能通過編程寫入單片機中，通過對信號的捕捉就能實現(xiàn)對照明單元的控制。 

　　2.3 照明控制單元 

　　照明控制單元主要是通過接收中央控制單元發(fā)送過來的開啟或關(guān)閉照明信號，控制隧道內(nèi)照明設(shè)備的運行。目前六河路采用的照明設(shè)備主要是隧道專用LED燈，按照設(shè)計的要求，隧道內(nèi)照明燈具分為以下三種：加強燈、全日燈、應急燈。為確保隧道內(nèi)基本照明條件，因此，在設(shè)計中只對加強燈和全日燈進行控制。 

　　3 方案實施的可行性分析 

　　本設(shè)計方案是通過技術(shù)改造，在確保隧道內(nèi)車輛通行正常照明的前提下，采用觸發(fā)式照明的原理，通過控制加強燈和全日燈兩組照明電路，實現(xiàn)節(jié)約能源，降低企業(yè)的管理成本。 

　　整個方案改造簡單快捷，不破壞和變更原來的設(shè)備及設(shè)計，只在適當?shù)奈恢猛ㄟ^技術(shù)手段，增加信號控制模塊，用于控制兩組照應電路，在信號控制模塊出現(xiàn)故障時，照明電路也可自動回復原照明設(shè)計的要求。 

　　加強燈日照功耗為J，全日燈日照功耗為R，應急燈日照功耗為Y，照明使用率為M，照明總功耗為W。 

　　W=（J+R）*M+Y

　　通過對要亮隧道改造前后的數(shù)據(jù)對比不難看出，通過技術(shù)改造后的能源消耗只占改造前的能源消耗的44%。雖然改造后的能源消耗還僅僅是一個理論數(shù)值，在改造完畢后肯定會出現(xiàn)一定的偏差，但是根據(jù)對隧道內(nèi)照明燈具的核算，數(shù)值應該不會差不大。同時由于照明時間的縮短，可以大大延緩LED照明燈的衰減幅度，延長LED的使用壽命。 

　　整個系統(tǒng)改造的成敗關(guān)鍵在于如何控制好車輛在進入隧道前開啟照明，以及如何確保同時有多部車輛進入隧道后的燈光照明控制。 

　　4 結(jié)語 

　　目前國家提倡“低碳生活”，實際上是為了節(jié)約能源和保護環(huán)境，我們要用實際行動，從身邊事做起，努力降低能源消耗，提高能源利用率。 

　　參考文獻： 

　　[1]夏迎.《交通行業(yè)標準匯編・公路機電工程卷》.人民交通出版社，2008年6月. 

　　[2]張智勇，朱立偉，編著.《高速公路機電系統(tǒng)新技術(shù)及應用》，人民交通出版社，2006年1月. 

　　[3]趙忠杰，編著.《公路隧道機電工程》.人民交通出版社，2007年2月.