[发明专利]一种交通能源管理与控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及交通管理与控制技术领域，尤其涉及一种交通能源管理与控制方法及系统。

背景技术

随着我国经济的快速发展，公路及公路隧道的建设项目与日俱增，截至2009年底，我国公路隧道已经增至394.20万米，其中特长隧道190处、82.11万米，长隧道905处、150.07万米。我国已成为世界上公路隧道最多、最复杂、发展最快的国家之一。隧道安全、管理以及能源等运营问题显得越来越突出，隧道的安全监视与费用控制管理成为公路隧道安全、节能正常运行的重要课题。从60年代开始，国外就相继开始研究先进的隧道控制系统，欧洲、美国、日本等西方发达国家先后开发了相应的隧道控制系统，但都局限于安全方面。目前，隧道机电系统是隧道的主要耗能体，包括通风、照明、防灾、监控、供配电等。其中照明系统耗能占隧道耗能的80％以上，做得好的隧道在设计时对照明光源的线路进行了分支设计，然后由时间控制器进行支路送电、断电控制，或者安装降压节电器进行控制。对于隧道的通风系统基本不做节能控制，24小时开启风机运转。光源目前采用的主要还是高压钠灯或者金卤灯等气体放电灯，能耗较高。

目前，我国大多数隧道由于设施简陋，无信息采集与处理系统，存在信息浪费、不能有效挖掘使用的问题，如在运营管理中，不能结合气候条件、洞外亮度、隧道内的交通工况以及路段与隧道的交通流特征，通过科学地控制与管理，达到安全、环保与能耗最省的目的。

例如：目前有关隧道照明的节能，主要是采用高功率因数的照明灯具(配高效电子镇流器)、隧道内两侧铺反射率高的装修材料、尽量缩短供电电缆长度以减少线路损耗、合理布置配电房的位置、集中调光控制、减少洞内亮度等方法。为了进一步节能，设计者还把隧道内的灯具分为全日灯、黄昏灯、白日灯和应急灯等几个回路进行人工或自动的控制。纵观现有的这些方法，虽然有一定的节能效果，但都没有形成一个系统，没有通过信息系统的综合处理，进行优化。在实际运行中存在着电能的浪费现象，以及营运过程中产生的与行车安全和隧道监控之间的矛盾等问题。

一、现有隧道照明控制模式设计，在实际运行中存在相当大的电能浪费

目前，隧道照明设计者依据规范通常把隧道分为入口段、过渡段、中间段和出口段等四个段来设计照明，其中过渡段有两个，分别设计在中间段前后。各段的长度和照度(lx)是从全年行车安全要求出发，对洞内最大照度的设计是以全年洞外最大亮度和最高行车时速来确定隧道内各段的灯具功率和灯具分布密度。能够实现照明自动控制的非常有限，通常因线路布线回路的限制，只能做到2、3级人工或自动控制，对于如天气、车速、车流量等参数只是在设计阶段给予以最大值考虑，最终各段照明的长度和照度也始终是处于最大值状态。对于天气、车速、车流量等时变参数无法从宏观上对整个隧道的照明进行自适应方式调制。因此，目前这种传统设计与使用的隧道照明系统存在着大量电能浪费问题。

二、现有隧道照明控制营运中节能与安全的矛盾突出。

营运者为了节省电费，往往都不采用自动控制，因为现有的自动控制没有涉及天气和车流量等实时变化因素。实际上营运者采用手动控制方式工作，在规定的时间人工开关隧道灯，白天全开灯，晚上关掉所有的灯。部分营运者考虑白天电能浪费严重，有的只开全日灯。这种灯控方式表面上有一定的节能效果，但其实当洞外亮度小于1500cd/m2时，只要确保隧道内路面亮度总均匀度U0、亮度纵向均匀度U1以及各段亮度达到相应要求，符合行车视觉要求，取其照度最小值即可，并非一定要达到开全日灯时的亮度。其次，存在一个洞口亮度不够的安全隐患问题。由于一天中洞外亮度变化很大，按照司机行车从进入到离开隧道全过程的视觉适应要求，当洞外亮度较大时，入洞口亮度应和洞外亮度及洞内亮度有较好的交替，要考虑入口端洞口排出的大量废气可能降低亮度对比度和照明效果，所以期间要保持洞口足够的亮度，否则在车子进入洞口的瞬间，司机眼前感觉一片黑暗，产生“黑洞效应”，如果前方有障碍车或行驶较慢的车辆，可能诱发连环撞车事故。同样，当隧道出口洞外亮度很高时，隧道内离隧道出口一段距离的亮度不能过低，以防止大型车辆后紧跟有小车，小车难以被发现、视认的情况发生。因此，隧道内照明的节能不是简单地开关某些灯具，而是要求建立在行车安全基础上的最大节能。

三、有隧道照明控制营运中节能与隧道监控的矛盾。