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电磁感应在杨家湾隧道照明中的节能研究

在高速公路隧道照明中,为实现隧道照明控制的智能和节能,本文结合目前隧道照明的控制现状,设计了基于感应线圈的灯具控制系统,为山区中短隧道群的照明节能研究进行了探索。
如何实现高速公路燧道照明的节能,并能创造良好的视觉环境,从而满足过往车辆的需要,是高速公路运营管理一直研究的方向。通过对中短燧道照明节能的实践和研究,我们在确保燧道良好照明的条件下,针对高速公路中短燧道特别是车流量相对较小的山区燧道,设计出了燧道照明电磁感应节能控制系统。本文以秦岭山区杨家湾隧道照明改造工程为实例,对燧道的照明控制进行了深人的实践和研究,取得了良好的节能效果。

一、电磁感应概述

该照明控制系统通过在路面上铺设环形车辆检测线圈,当检测到车辆通过时,燧道内的控制设备自动控制灯具的开启和关闭,从而达到节能的目的。

环形线圈车辆检测器是一种基于电磁感应原理车辆检测器,它的传感器是一个埋在路面下,通有一定工作电流的环形线圈。当车辆通过环形地埋线圈或停在环形地埋线圈上时,车辆自身铁质切割磁通线,引起线圈回路电感量的变化,检测器通过检测该电感量就可以检测出车辆的存在。

二、工作原理

电磁感应技能控制系统由车辆检测器、主控制器、照明控制器、照明灯具等几部分组成;由多匝导线绕制线圈,埋设在燧道人出洞口,通过探测车辆在感应线圈上电感量变化来确定有车辆驶人燧道;当车辆通过感应线圈时,导线圈的电感量发生了一些变化,这个变化被检测到,通过智能控制器判断出有车辆,并通过输出继电器输出信号给主控制器,主控制器通过控制总线传送控制信号,实现对照明灯具的控制。

电磁感应在杨家湾隧道照明中的节能研究

图1 电磁感应控制系统结构图
三、灯具的选用和布设

LED灯可以实现灯具的智能调光;自感应系统使灯具的开启和关闭相当频繁(与车流量等量),LED灯具有高效节能和使用寿命长等特点可进一步实现节能,考虑以上因素故选用LED灯具,所有灯具只设一组开关,全亮或全灭。

目前,公路燧道照明应用的LED灯产品良莠不齐,不同厂家的相关参数及配光曲线也不相同,通过比较本系统采用了灯具效率不小于80%,整灯光通量不小于90lm/w灯具的配光曲线,并结合燧道内不同亮度段的照明亮度指标,计算燧道照明采用LED灯的布设方案,燧道灯具设计了人口段,过渡段和出口段共三段。

四、系统的设计与实现

该控制系统在十(堰)天(水)高速公路杨家湾燧道进行了改造实验,杨家湾燧道位于秦岭山区,单洞长850米,双向四车道。通过改造,在燧道人口和出口车道均布设了环形检测线圈,布设安装了控制系统。当车辆压过燧道人口检测线圈1进人燧道时,照明灯具开启;当车辆压过出口检测线圈2驶离燧道后,照明灯具关闭。

系统各模块和功能为车辆检测器:对通过车辆进行检测,实时上传车辆占用车道号、过车时间、过车数量、车速等信息。主控制器:接收车辆检测信息,发送调光控制指令;还可以结合实时时钟生成时序控制策略,对开启灯具所需亮度进行调节,达到更好的节能效果。照明控制器:接收控制总线上的调光指令,按照相应驱动LED照明灯具,实现照明控制。

五、节能效果比较分析

经过对该燧道2015年全年用电情况进行统计分析,与2014年同期用电量进行对比,燧道车流量没有较大的变化,日均在350辆左右,改造完成后,燧道照明开启时长由原来的每天24小时开启,减少为日均7.1小时,每天比改造前缩短16.9小时,照明效能节约70.42%>。

六、结语

该燧道照明节能控制系统适用于单洞长度在1000米左右,日均车流量在400辆的中短燧道中使用,为解决和控制燧道运营成本、资源合理利用等起到了积极作用,为山区高速中短燧道的照明提供了较好的解决方法,特别是在山区高速公路中短燧道群中应用更能体现其节能效果。

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