【正文】 控制模式 無(wú)級(jí)調(diào)光控制 [31] [32]是指根據(jù)照明控制參數(shù)的變化而連續(xù)調(diào)節(jié) 照明 燈具的使用功率，從而 實(shí)現(xiàn)不同 亮度等級(jí)的 轉(zhuǎn)變 ，實(shí)現(xiàn)隧道照明 亮度較為 平滑 的調(diào)控。無(wú)級(jí)調(diào)光模式較分級(jí)調(diào)光模式更為精確，可以按照照明規(guī)范的要 求，按需調(diào)節(jié)隧道照明燈具的功率，不需要燈具滿負(fù)荷工作，改變了傳統(tǒng) 公路 隧道 照明系統(tǒng)亮度需求和 燈具能耗的不可控性，有效的避免了過(guò)度照明，不但 能 使隧道內(nèi)照度更加均勻 變化，而且節(jié)約電能。無(wú)級(jí)調(diào)光模式主要針對(duì) LED 燈、電磁感應(yīng)燈和高壓鈉燈等燈具。 隨著照明技術(shù)的發(fā)展，無(wú)級(jí)調(diào)光控制模式在隧道照明系統(tǒng)中也正在推廣使用。 隧道照明控制方式 在隧道實(shí)際的運(yùn)營(yíng)中，照明系統(tǒng)控制方式可分為手動(dòng)控制、分時(shí)序控制和 智能控制三種控制方式 ，通過(guò)人的主觀判斷，手動(dòng)對(duì)隧道照明亮度進(jìn)行控制。手動(dòng)控制方式，自動(dòng)化程度較低，對(duì)于隧道運(yùn)營(yíng)單位的工作人員來(lái)說(shuō)，單純地 進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)人工手動(dòng)控制， 則使 得每天的工作量非常大。目前手動(dòng)控制主要作為在 長(zhǎng)安大學(xué)碩士畢業(yè)論文 7 交通事故等一些特殊 情況下的輔助手段。 ，自動(dòng)控制隧道照明亮度。分時(shí)序控制不能結(jié)合實(shí)際情況變化控制照明亮度 地 改變，容易造成“過(guò)度照明”和“照明不足”，因此分時(shí)序控制需要對(duì)隧道的所處的地理環(huán)境和不同季 節(jié)的天氣狀況進(jìn)行考察，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定分時(shí)序照明控制預(yù) 案。 洞外亮度、隧道內(nèi)實(shí)時(shí)交通流量、行車(chē)速度等參數(shù)，經(jīng)過(guò)控制算法處理并 發(fā)送調(diào)光指令控制照明亮度。智能控制系 統(tǒng)一般由亮度檢測(cè)器、交通流量檢測(cè)器、控制系統(tǒng)、照明燈具和燈具控制器構(gòu)成。亮度檢測(cè)器、交通流檢測(cè)設(shè)備將亮度、交通流 參數(shù)傳遞給上位機(jī)，上位機(jī)通過(guò)控制算法處理，通過(guò)發(fā)送遠(yuǎn)程調(diào)光指令對(duì) 隧道 照明亮度進(jìn)行控制。 隧道 照明系統(tǒng)的調(diào)光控制方式 照明系統(tǒng)的調(diào)光 控制 方式主要針對(duì)無(wú)級(jí)調(diào)光模式，目前主要調(diào)光控制有電壓控制電流源亮度控制方式，脈沖寬度調(diào)制 (PWM)亮度控制方式，限流亮度控制方式。 是 利用直流信號(hào)電壓來(lái)控制輸出電流平均值變化的一種輸出電流可控電源 [33]，從而達(dá)到燈具功率調(diào)節(jié)的目的。 2. 脈沖寬度調(diào)制 (PWM)亮度控制方式利用數(shù)字脈沖，控制燈具調(diào)光控制器。燈具的調(diào)光控制器可以通過(guò)控制電壓或者電流來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)功率的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)來(lái)達(dá)到節(jié)能的目的，該調(diào)光方式具有反應(yīng)速度快，不產(chǎn)生低次諧波，不影響系統(tǒng)功率因素等優(yōu)點(diǎn)。 3. 限流控制方式利用電阻、晶體管限制流過(guò)燈具的電流，從而控制燈具亮度。 我國(guó) 公路 隧道照明系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題 經(jīng)過(guò)幾十 年 的發(fā)展，我國(guó)在公路隧道照明領(lǐng)域取得了 矚目 成果和創(chuàng)新，但是仍存在很多問(wèn)題，主要表現(xiàn)在： (1)隧道照明理論的研究要較為薄弱，尚未有中國(guó)的隧道照理論流派在國(guó)際隧道照 明學(xué)界 能 占有一席之地，對(duì)于隧道照明理論的原始創(chuàng)新還需要 有 更大的突破，對(duì)于中間視覺(jué)理論、洞外亮度參數(shù)、入口段亮度折減系數(shù)、隧道各區(qū)段亮度設(shè)計(jì)參數(shù)、連續(xù)隧道照明折減率等問(wèn)題均需進(jìn)一步深入研究。 (2)對(duì)隧道照明專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)不夠重視，致使隧道照明專(zhuān)業(yè)人才相當(dāng)短缺，制約著隧道照明設(shè)計(jì)技術(shù)的提高和技術(shù)理論的創(chuàng)新。 (3)我國(guó)隧道照明的現(xiàn)代化和 自動(dòng)化水平 還 有 待進(jìn)一步提高，洞外亮第一章 緒論 8 度檢測(cè)儀、洞內(nèi)隧道照度儀等國(guó)產(chǎn)設(shè)備的可靠性和 準(zhǔn)確性與國(guó)外產(chǎn)品還有一定的差距。(4)在隧道 照明 燈具的使 用方面，我國(guó) 隧道照明系統(tǒng)的照明燈具多使用鈉燈， 多使用分級(jí)控制模式和手動(dòng)控制方式。在 隧道 實(shí)際運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，鈉燈使用 時(shí)能耗較 大， 運(yùn)營(yíng)單位迫于隧道照明運(yùn) 營(yíng)和維護(hù)的成本壓力，大多數(shù)隧道在運(yùn)營(yíng)時(shí) 長(zhǎng)時(shí)間關(guān)閉一些回路的燈具， 造成隧道內(nèi)光線偏暗，明 暗交錯(cuò)，亮度不均勻，容易使駕駛員產(chǎn)生視覺(jué)疲勞， 給行車(chē)安全帶來(lái)了極大的安全隱患。單純的手動(dòng)控制，主觀性太強(qiáng)，而且需要專(zhuān)門(mén)的操作人員負(fù)責(zé)隧道照明系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)，增加了運(yùn)營(yíng)投入成本。 本文技術(shù)路線 本文主要研究?jī)?nèi)容為基于 .NET 的公路隧道照明節(jié)能控制軟件的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)。圍繞該 問(wèn)題本文首先分析當(dāng)前公路隧道照明系統(tǒng)中的燈具使 用情況及燈 具特點(diǎn)，隧道照明燈具控制模式，隧道照明燈具的控制方式和 隧道照明燈具的調(diào)光方式，同時(shí)指出現(xiàn)有公路隧道照系統(tǒng)存在的弊端，提出本文的寫(xiě)作背景。通過(guò)進(jìn)一步對(duì)《 公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》，調(diào)光硬件平臺(tái)和 實(shí)際公路隧道的控制分析，提出 公路 隧道照明節(jié)能控制軟件的設(shè)計(jì)依據(jù)。通過(guò) 對(duì)公路隧道照明控制系統(tǒng)的需求分析，設(shè)計(jì)出軟件的功能架構(gòu)，類(lèi)架構(gòu)和 數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)，最終完成軟件的設(shè)計(jì)。應(yīng)用 .NET 平臺(tái)、 Flash 技術(shù)、 MapWinGis技術(shù)、 PostgreSQL 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，用 C語(yǔ)言最終完成軟件的實(shí)現(xiàn)，并實(shí)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下對(duì)鈉燈的實(shí)際控制 。 研究?jī)?nèi)容及論文安排 本文主要針對(duì)公路隧道照明 系統(tǒng) 內(nèi)廣泛使用的 照明燈具，基于 隧道照明燈具 調(diào)光硬件控制平臺(tái)和 .Net 平臺(tái)，根據(jù)公路隧道通風(fēng)照明規(guī)范和隧道照明系統(tǒng)相關(guān)理論要求，以浙江 溫州繞城高速公路北線江北嶺隧道 為 實(shí)際 控制背景 ，設(shè)計(jì)了 一款 公路 隧道節(jié)能 控制軟件。該節(jié)能控制軟件能對(duì)隧道照明燈具在 一定范圍 內(nèi)進(jìn)行無(wú)級(jí) 調(diào)光， 對(duì)隧道照明燈具采取 手動(dòng)控制和分時(shí)序控制 方式 。論文的總體結(jié)構(gòu)分為 5 章： 第一章 緒論。本章 主要介紹論文的研究背景及意義，國(guó)內(nèi)外隧道照明系統(tǒng) 發(fā)展現(xiàn)狀，隧道照明燈具使用 情況 ，隧道照明系統(tǒng)的控制 模式、控制方式 、 調(diào)光方式 及我國(guó)公路隧道照明系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題 等內(nèi)容 。在此基礎(chǔ)上 提出 本文的技術(shù)路線和論文安排。 第二章 公路隧道照明節(jié)能控制軟件設(shè)計(jì)依據(jù)。 本章 主要從隧道照明控制理論、隧 長(zhǎng)安大學(xué)碩士畢業(yè)論文 9 道通風(fēng)照明規(guī)范和硬件控制平臺(tái)、 硬件 通信協(xié)議 等 幾個(gè)方面闡述軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)依據(jù)。并 以溫州繞城高速公路北線江北嶺隧道為實(shí)際背景， 計(jì)算出隧道入口段、過(guò)渡段、基本段和出口段的照明亮度需求、隧道內(nèi)照明燈具的平均照度和功率調(diào)節(jié)需求。 第三章 公路隧道照明節(jié)能控制軟件功能設(shè)計(jì)。 本章 通過(guò)對(duì) 隧道照明系統(tǒng)的需求分析、架構(gòu)設(shè)計(jì)、類(lèi)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 等完成公路隧 道節(jié)能控制軟件的 設(shè)計(jì)。 軟件包括用戶登錄、硬件配置、隧道參數(shù)設(shè)置、燈具管理、系統(tǒng)控制和狀態(tài)查詢等功能模塊 。 第四章 公路隧道照明節(jié)能控制軟件功能實(shí)現(xiàn) 。本章主要介紹公路隧道照明節(jié)能控制軟件各功能模塊的實(shí)現(xiàn)情況。在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下布設(shè)公路隧道照明燈具，模擬實(shí)際隧道洞外亮度和交 通 流 參數(shù) 變化 情況 ，實(shí)現(xiàn)公路隧道節(jié)能控制軟件對(duì)照明燈具的實(shí)際控制。 第五章 總結(jié)與展望 。本章主要總結(jié)本論文取得的 研究 成果和不足之處，提出論文的進(jìn)一步研究方向。 本章小結(jié) 本章主要介紹了論文的研究背景及意義，國(guó)內(nèi)外公路隧 道照明技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，公路隧道 照明 系統(tǒng) 的 燈 具特性，公路隧道照明燈具 的 控制模式， 照明 燈具 的 控制方式， 照明燈具的 調(diào)光方式和 論文的技術(shù)路線及論文安排。第二章 公路隧道照明節(jié)能控制軟件設(shè)計(jì)依據(jù) 10 第二章 公路隧道照明節(jié)能控制軟件 設(shè)計(jì)依據(jù) 本章主要介紹 公路 隧道照明視覺(jué)特點(diǎn)，隧道照明 控制 理論，調(diào)光 硬件平臺(tái) 和 隧道照明控制亮度需求計(jì)算 ， 并以浙江溫州繞城高速公路北線江北嶺隧道為實(shí)際控制對(duì)象，為公路 隧道節(jié)能 控制軟件的設(shè)計(jì)提供理論和現(xiàn)實(shí)的依據(jù)。 隧道照明視覺(jué)特點(diǎn) 公路隧道由于其特殊的管狀結(jié)構(gòu)，使得其洞內(nèi)外亮度相差懸殊，駕駛員進(jìn)入隧道過(guò)程視覺(jué)要經(jīng)歷由明到暗再到明亮的過(guò)程，當(dāng)隧道內(nèi)外的 光照相差很大時(shí)，駕駛員在駛向洞口時(shí)，會(huì)產(chǎn)生“黑洞效應(yīng)”，駕駛員很難適宜視覺(jué)上的變化 ，辨清洞口附近的情況；而在駛出洞口時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的眩光。并且隧道環(huán)境 相對(duì)封閉，隧道內(nèi)部汽車(chē)排除的廢氣無(wú)法迅速消散，形成煙霧，煙霧可以將汽車(chē)頭燈和隧道內(nèi)照明燈具發(fā)出的光吸收和散射，降低了能見(jiàn)度。 為了保證行車(chē)安全和舒適，防止因視覺(jué)信息不足而出現(xiàn)交通事故。我國(guó)頒布了《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》，規(guī)范明確規(guī)定長(zhǎng)度大于 100m 的公路隧道應(yīng)該設(shè)置照明設(shè)施，規(guī)范對(duì) 照明總均勻度與縱向度、調(diào)光分級(jí)、光源與燈具、應(yīng)急照 明 、燈具布置等內(nèi)容作出詳細(xì)的 規(guī)范說(shuō)明。 隧 道 照 明 系 統(tǒng) 主 要 包 括 ： 中 間 段 照 明 、入 口 段 照 明 、 過(guò) 渡 段 照 明 、 出 口 段 照 明 、 應(yīng) 急 照 明 、 洞 外 引 道 照 明 及 接 近 段 減 光 設(shè) 施 。 公路隧道 照明理論 隧道照明亮度曲線 在 公 路 隧 道 照 明 系 統(tǒng) 中 ， 沿 隧 道 路 面 中 線 ，由 接 近 段 經(jīng) 入 口 段 、 過(guò) 渡 段 、基 本 段 直 至 出 口 段 ， 駕 駛 員 在 白 天 所 要 求 的 路 面 亮 度 變 化 曲 線 ，稱(chēng) 為 亮 度 曲 線 ，如圖 所示。 長(zhǎng)安大學(xué)碩士畢業(yè)論文 11 圖 隧道各照明段亮度曲線與長(zhǎng)度 P洞口 ； S接近段起點(diǎn)； A適應(yīng)點(diǎn)； d適應(yīng)距離； 20( )SL 洞外亮度； 20L（ A) 洞外亮度；Lth 入口段亮度； 1Ltr 、 2trL 、 3trL 過(guò)渡段亮度； inL 中間段亮度。 基本段照明 1. 基 本 段 亮 度 (Lin ) 在 公 路 隧 道 照 明 區(qū) 段 中 ，基 本 段 照 明 的 任 務(wù) 是 保 證 停 車(chē) 視 距 。 基 本 段 的 照 明 水 平 與 能 見(jiàn) 度 、 行 車(chē) 速 度 以 及 交 通 量 等 因 素 有 關(guān) 。 在 正 常 的 亮 度 下 Lin 可 按 下 表 2 . 1 取 值 。 20()LS 20()LA 洞口 亮度（cd\2m） S A 接近段 d P thL 適宜曲線 入口段 thD 過(guò)渡段 trD B 中間段 inL 1trL 2trL 3trL 第二章 公路隧道照明節(jié)能控制軟件設(shè)計(jì)依據(jù) 12 表 基本段亮 度取值 行車(chē)速度( /kmh ) 基本段的亮度 inL ( 2/cdm ) 基本段的亮度 inL ( 2/cdm ) 雙車(chē)道單向交通 N2400 輛 /h 雙車(chē)道雙向交通 N1300 輛 /h 雙車(chē)道單向交通 N=700 輛 /h 雙車(chē)道雙向交通 N=360 輛 /h 100 4 80 2 60 40 2. 亮度總均勻度（ 0U ） 亮度總均勻度為路面最小亮度和平均亮度比值，見(jiàn)式 ()為提供令人滿意的能見(jiàn)度，亮度總均勻度不低于表 所示 ,當(dāng)交通量為中間值時(shí)可內(nèi)插。 min0 avLU L? () 式中： Lav — 距車(chē)道邊緣 1/4 寬度出（左或右）測(cè)得的路面平均亮度； minL — 距車(chē)道邊緣 1/4 寬度處（左或右）測(cè)得的路面最低亮度。 表 路面亮度總均勻度（ 0U ） 交通量 N（輛 /h） 0U 雙車(chē)道單向交通 雙車(chē)道雙向交通 2400? 1300? 700? 360? 3. 亮 度 縱 向 均 勻 度 ( 1U ) 縱向均勻度是沿隧道中心線局部亮度的最小值和最大值之比 ,見(jiàn)式（ ）為提 高視覺(jué)舒適性隧道 路面中線亮度縱向均勻度不低于表 所示，當(dāng)交通量為其中間值是可插 長(zhǎng)安大學(xué)碩士畢業(yè)論文 13 值。 `minmax1LU L? （ ） 表 2 .3 亮度縱向均勻度 入口段照明 （ 1）入口段亮度計(jì)算 在隧道照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，入口段照明主要由車(chē)速和洞外亮度為基準(zhǔn)值，車(chē)速已由道路等級(jí)限定，洞外亮度。入口段亮度可按式 ()計(jì)算。 20()thL k L s?? () 式中： thL — 入口段亮度， （ 2/cdm ）；