LED调光控制在人民路隧道照明中的应用

LED（发光二极管的英文缩写），

是近年迅速发

展起来的一种新的半导体光源。它具备的高光效、长寿命、节能环保等优点备受瞩目，除已广泛应用于装饰照明外，也逐渐应用于道路照明、隧道照明等。LED在装饰照明中易于变色控制的特点也在功能照明中演变为调光控制。本文结合人民路隧道工程，对LED调光控制进行探讨。1隧道照明控制隧道照明传统控制系统是以照明配电箱通过手动开关来控制照明灯具的通断，或通过回路中串入接触器，实现远距离控制。此种控制模式俗称“开、关灯控制”。这种控制方式一旦控制模式确定，不易更改，而且会在道路面产生斑马效应。1）隧道照明均依据国家规范标准进行设计，照明系统配置标准主要与隧道设计车速和设计车流量有关。隧道设计车速为隧道内最高行车速度，为保证车辆行驶的安全，隧道照明标准也与最高行车速度相对应。假设隧道设计车速为80km/h，隧道照明标准也按此车速进行设计；如果隧道运营时要求降低到60km/h车速，但此时隧道照明回路配线均已施工完成，开、关灯的控制模式已确定，通常不可能通过开、关灯控制将照明降低至60km/h车速的标准，照明将仍以80km/h车速的标准运营，不利于节能。2）根据规范要求，隧道基本照明灯在半夜车流量较小时可进行调光，亮度可降至白天基本照明亮度标准的50%。如隧道照明采用“开、关灯控制”，即需关闭一半基本照明灯具，实际效果是隔灯亮，如此会在道路面产生明显的斑马效应，对行车安全造成危害。调光控制可以弥补“开、关灯控制”的不足。首先，调光控制的调光范围较大，调光幅度值通过软件可以较简单地进行设置，可根据隧道运营的实际需求来调整照明标准，实现按需照明的节能设计理念。其次，调光控制是所有灯具统一调光，

调整的幅度一致，故不会在道路面产生斑马效应，

能给行驶人员带来舒适、安全的行车环境。

调光控制的应用将为隧道照明控制提供更多灵活性，达到节能、便于管理及提高工作效率的效果。

2LED调光控制传统光源如荧光灯、高压钠灯等气体放电灯的电子镇流器可以设计成调光镇流器，通过各种传感器，调节输入到电子镇流器控制工作频率的直流电平，改变工作频率，调整输出功率，达到调光目的，

但调节范围、实际节能效率都有很大的局限，同时影响灯管寿命和光效，故此类光源不太适用于调光控制。

LED隧道照明灯具克服了传统气体放电灯的不足，完全能够实现各种要求的调光功能。其调光控制性能与白炽灯媲美，实现真正的无级调光，调光范围可从0%~100%

。

2.1调光控制系统架构LED照明的智能无级调光控制系统目前国内已有多家公司研发出来，但大多未得到实际应用。在本隧道照明设计中，采用了在其他隧道中良好应用过的控制方案。整个LED调光控制系统由电脑PC

机、调光控制器、LED隧道灯、LED调光电源几大主要部分组成。调光系统见图1

。

LED调光控制在人民路隧道照明中的应用沈蓉（上海市隧道工程轨道交通设计研究院，上海200070）

摘要：传统隧道照明控制采用“开、关灯控制”模式，上海人民路隧道采用新型光源LED，控制方式也采用了智能化程度较高的调光控制。介绍了人民路隧道照明选用LED调光控制的原因、调光控制系统架构、LED灯具调光原理以及应用的关键技术及指标等，同时对隧道LED调光运营模式提出了建议，分析了节能效果。LED是今后照明的发展方向，

LED调光控制是其重要组成部分。

关键词：城市隧道；LED照明；节能；调光控制中图分类号：U453.7文献标识码：B文章编号：1004-4655（2010）S1-0036-02

CHINAMUNICIPALENGINEERING增刊（总第149期）

2010年11月S1（SerialNo.149）Nov.2010

收稿日期：2010-09-30

３６··人民路隧道LED调光系统采用两级网络控制架构，隧道沿线分布2个调光控制器，分别位于浦西、

浦东工作井内。以隧道盾构段中心里程为界，2个调光控制器各控制一半LED隧道灯具。2个调光控制器之间采用光纤环冗余以太网互联，并连接人民路管理中心监控工作站，接受监控工作站的控制。每个调光控制器提供4路485总线，分别连接本区段内的基本照明灯具，实现对整条隧道灯具的调光控制功能。总线设备通信采用主从协议，调光控制器为主站，每个灯具为从站。整套控制系统操作简捷、

灵活，只需外接1台PC机就能实现调光控制、自动巡检等功能，在PC机上的操作界面能实时显示各灯具工作情况，并提供时间控制选择、调光级数选择等，真正实现LED隧道灯的智能化控制。

2.2灯具调光原理调光系统中每个LED隧道灯具安装有电源模块和控制模块。电源模块由DCDC等电子电路组成，

控制模块由高性能的AtmelAVR单片机及其外围电路组成，具备总线通信接口。每个LED隧道灯具皆可设置总线地址，接收命令参数，回复工作状态。

每个调光控制器内置以太网交换机，调光控制单元支持SNMP通信协议，可以设置IP地址，提供开放的MIB信息库。发送调光命令和状态上传见图2

。

2.3LED调光技术目前LED调光技术主要有2种：PWM调光和模拟调光。其中模拟调光通过线性调节LED电流来达到调光的效果。这种调光工作模式，往往会增大整个系统的能耗，特别是由于直接改变白光LED的电流，会影响白光的颜色，造成白光质量变化，因此，

隧道照明不推荐模拟调光。

本工程采用PWM（脉宽调制）调光。这是一种利用简单的数字脉冲，反复开关白光LED驱动器的调光技术，也就是控制LED开和关的时间比例，将开和关的时间比例划分为若干等级，以达到想要的亮度级别。因为不直接改变白光LED的电流，因此不影响白光颜色，但是开关次数不能太低，为使人眼感觉不到LED的开、关过程，本工程PWM信号的频率定为1kHz

。

PWM调光的优点在于能够提供高质量的白光LED，以及只需要提供宽、窄不同的数字式脉冲，

即

可简单地调节白光的亮度。因此，隧道照明控制应用PWM调光技术。

2.4LED调光运营模式为便于管理控制，LED调光控制系统设置9级亮度控制，调光等级与灯具光通量、灯具功率及电流的关系见表1

。

3人民路隧道LED调光控制优点1）夜间车辆量较小时，基本照明减半，

灯具配光

特性保持不变，避免了隔灯关灯所产生的危害行车安全的斑马效应。

2）其可灵活调光的特点，

实现了按需照明的节能

理念。调光控制系统与原分回路控制的荧光灯照明相比，每年可节省电能30%以上。

3）基本照明的功率低于灯具的额定功率。

这使得

灯具和驱动电源的长期工作温度非常低，不仅可减小LED的光衰，还延长了LED和驱动电源的寿命。

4）系统设计简单，

基本照明单侧仅需单个供电回

路，荧光灯单侧隔灯控制需分成2个供电回路，因此LED调光控制系统可节约相当数量的电缆、控制箱及相应电气的费用。

5）当隧道未达到设计车流量时，

可依据规范降低

隧道照明标准，以确保在满足规范的前提下最大限度地节约电能，避免过度照明。

表1调光等级、光通量、灯具功率与电流对照表调光等级光通量占比/%灯具功率占比/%电流范围/mA

等级1201870~80

等级2302490~100

等级34034110~130

等级45043140~160

等级56052170~190

等级67063210~230

等级78074250~270

等级89088290~310

等级9100100340~360

图1LED调光控制系统2010年增刊沈蓉：LED调光控制在人民路隧道照明中的应用

３７··ABSTRACTSmuchconvenienceforthetraffic,thehighventilationtowerisundesirableforitsemissionanditsnegativeimpactoncitylandscape.Throughtheanalysisoftheventilationtower'sfunctionsanditsenvironmentalimpactwiththeengineeringcasesoftheBundTunnelandRenminRd.Tunnel,thedesignprocessofhighventilationtowerisdiscussedtocreateacomprehensivebalanceoftunnelfunctions,environmentalprotectionandlandscapeharmony.Meanwhile,thelandscapedesignideaofventilationtowerispresented.Finally,itispointedthatadvancedvehicleexhaustpurifyingtreatmenttechnologycandecreasepollutionbasicallywhichbringsinnovativechangetoventilationtowerdesign.Keywords：urbanroadtunnels;ventilationtower;todesign;landscapeOnResilienceCalculationDepthDeterminationofBottomUnloadingofTunnelwithShieldMethodLIDong-mei,CHENZheng-jie(ShanghaiTunnelEngineering&RailTransitDesign&ResearchInstitute,Shanghai200070,China)Abstract:Thegroundstressbeforeandaftershieldconstructionarestudiedinthispaper,andacomputationalformulaofunloadingisdeduced.Withanalyzingthebottomsoilbody'sinfluencingdepthbyshieldconstruction,theinfluencingdepthiscalculatedofthreetypicaldiametertunnels(6.2,11.36,11.95m)withdifferenttopsoil.Then,therelationshipbetweentopsoilandinfluencingdepthofbottomsoilbodyisdiscovered,andfinally,theminimumcomputationaldepthformulasimulatedbyfiniteelementmethodisdetermined.Keywords:tunnelwithshieldmethod;unloading;bottomsoilbody;influencingdepthOnReservationDesignofUndergroundEngineeringConstructionConsideringAdjacentPlannedMetroStationsQINGEr-chun(ShanghaiTunnelEngineering&RailTransitDesign&ResearchInstitute,Shanghai200070,China)Abstract:Confinedtotheboundarylineofroad,theapprox.90mlongofundercuttingsectionoftheRenminRd.TunnelinPuxisidehastosharetheenclosurestructurewithitsadjacentYuGardenStationoftheplannedRailTransitLine14.Inordertoco-ordinatethetunnel'spre-constructedshallowexcavationfoundation(about8.2metersdeep)andthelaterbuiltdeepexcavationfoundationofthesubwaystation,thesharedenclosurewallwasdesignedtobeasdeepaswhatisrequiredbythedeepexcavation.Theinfluenceofsubwaystationexcavationonthetunnelstructurewaspre-analyzedintheaspectofrigidityofthetunnel'senclosurestructuresatthebothsides.AndthentherelativecountermeasuresweremadeinthestructuraldesignoftunnelundercuttingsectiontoensurethetunnelsafetyandconstructionfeasibilityandsafetyoftheYuGardenStationoftheplannedRailTransitLine14.Keywords:undergroundengineering;RenminRd.Tunnel;metrostation;reservationdesign