公路隧道照明节能方法研究

摘要

随着我国经济的高速发展，国家加强了公路建设，使我国公路网愈加完善。由于某些地区地形具有复杂多山的特点，而公路隧道能克服各种恶劣地形、缩短公路里程等优势，已广泛应用在公路建设中。公路隧道的增多导致隧道运营能耗增多，其中照明系统是隧道运营过程中最主要的开销，也是隧道工程中最大的能源消耗系统之一，如何减少隧道照明能耗，具有重要的现实意义。 本文在分析了近些年公路隧道照明节能所采取方法的基础上，选取了三个方面对隧道照明节能方法进行了研究。 首先，从隧道内装材料对照明节能的影响出发，针对目前内装材料只考虑墙面材料而忽略顶棚材料对照明节能的影响进行分析。采用控制参数法，通过固定隧道墙面材料、路面状况、灯具的型号及其布置位置等情况分析隧道内顶棚材料对亮度的影响。结果表明反射系数不同的隧道顶棚材料对隧道各区段照明节能有不同程度的影响。 其次，从隧道灯具布局情况对照明节能的影响出发，以灯具的布局为优化对象，以照明灯具的总功率最小为评价指标，路面照度满足照明要求为约束条件，建立隧道中间段中线侧偏布灯方式的参数优化模型，并利用遗传蚁群算法求解该模型。首先利用遗传算法得到初始解集合，将初始解集合通过变换得到蚁群算法所需的初始信息素，再根据蚁群算法的正反馈、自适应和高收敛等优势，得到最优解，即最优灯具布局方案。最后根据DIALux软件对计算结果进行仿真验证，结果表明合理的灯具布局能有效的减少隧道照明能耗。 最后，从照明控制方式对照明节能的影响出发，利用.NET平台开发设计公路隧道照明管理系统，采用基于模糊控制的方法对隧道不同照明段的照明亮度进行动态调整。首先对洞外亮度和车流量信息进行采集，并将数据发送至数据管理平台，计算得到隧道洞内亮度，并与实时采集的洞内亮度信息进行比较，根据模糊控制的输出结果，通过调光控制器调整灯具的电流大小以满足洞内亮度需求，从而达到节能的目的。以天恒山隧道为例进行仿真分析，在隧道各区段内分别使用高压钠灯和LED灯做光源，并将各区段所产生的能耗作比较。结果表明在隧道各区段内，针对不同的光源，采用模糊控制的智能控制方式能有效的减少隧道照明能耗。

目录

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第一章 绪论

1.1 课题来源与研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文研究内容

第二章 隧道照明控制技术研究

2.1 隧道照明相关技术参数

2.2 隧道照明内装材料及光源

2.3 隧道照明亮度曲线及控制方式

2.4 本章小结

第三章 顶棚材料对隧道照明节能的优化

3.1 隧道内装材料选择要求

3.2 隧道内装材料的类型

3.3 DIALux模拟实验

3.4 本章小结

第四章 灯具布局对隧道照明节能的优化

4.1 隧道照明照度模型

4.2 遗传算法求解过程

4.3 蚁群算法求解过程

4.4 遗传蚁群算法的求解步骤

4.5 实验仿真及结果分析验证

4.6 本章小结

第五章 基于模糊控制的隧道照明节能控制方法

5.1 隧道照明节能控制方案设计

5.2 基于模糊控制的调光系统

5.3 各区段节能控制方法设计

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果