一、系统概述

晞城科技隧道随车调光方案提出一种基于雷达探测技术的隧道智能调光系统，旨在实现隧道照明的智能化、节能化运行。系统通过在隧道内每300米设置一个分段调光箱，每个调光箱配备高精度雷达探测器，实现车辆位置的精确识别和照明区域的动态调节。系统采用联动控制策略，当车辆进入隧道时，前方照明区域提前点亮，后方区域随车辆驶离后自动降低亮度，在保证行车安全的前提下最大限度地节约能源。

二、系统组成与工作原理

1. 系统硬件组成

XCRAD雷达探测器：采用24GHz或77GHz毫米波雷达，具有探测距离远（300-500米）、精度高（±0.5米）、抗干扰能力强等特点。每个分段调光箱配置一台雷达，负责监测本段及相邻段的车辆位置信息。

分段调光箱：每300米安装一个，内含智能控制器、电力调节模块和通信模块。调光箱接收雷达信号并控制本段LED灯具的亮度输出，同时与相邻调光箱进行数据交互。

LED照明灯具：隧道专用高光效LED灯具，具备0-100%无级调光功能，响应时间<100ms。

通信网络：采用工业级CAN总线或光纤通信，确保各调光箱间数据传输的实时性和可靠性。

2. 系统工作原理

1. 车辆检测阶段：当车辆接近隧道入口时，第一段雷达检测到车辆进入其监测范围（约300米），立即将信号传输至入口处调光箱。

2. 联动控制阶段：入口调光箱在提升本段照明亮度的同时，通过通信网络向下一段调光箱发送"车辆接近"信号。第二段调光箱在接收到信号后提前启动亮度提升程序，以此类推，形成"照明波"随车辆前行。

3.亮度调节策略：

   车辆所在段：保持100%亮度

   车辆前方1-2段：提前提升至80-100%亮度（根据车速动态调整）

   车辆后方段：在车辆通过后3-5秒内渐降至30%基础亮度

   无车段：保持30%最低安全亮度

4.多车处理机制：当隧道内同时存在多辆车辆时，系统自动识别车辆位置和间距，对各段亮度进行优化组合，确保每辆车都有足够的照明覆盖。

三、系统技术优势

1. 精准定位：毫米波雷达可实现±0.5米的定位精度，不受隧道内光线、灰尘等环境影响。

2. 快速响应：从检测到车辆到完成亮度调节的全过程<200ms，完全满足80km/h车速（22.2m/s）下的安全需求。

3. 自适应控制：系统可根据实际车流量自动调整亮度提升的提前量和持续时间，优化节能效果。

4. 冗余设计：当某段雷达故障时，系统可通过相邻雷达数据推算车辆位置，确保基本功能不受影响。

四、节能效果分析

4.1、关键参数确认

1. 亮度设置：

   - 无车状态：10%亮度（对应功率0.3kW/段）

   - 有车状态：100%亮度（3kW/段）

   - 过渡亮度：前方预警段80%（2.4kW/段）

2. 控制策略：

   - 车辆所在段：100%

   - 前方1段：80%（提前预警）

   - 后方段：车辆通过后立即降至10%

   - 多车交汇时取各车要求的最高亮度

3. 时段划分

（日车流量3400辆）：

   - 高峰时段（7:00-19:00，12小时，2500辆）

   - 低谷时段（19:00-7:00，12小时，900辆）

4.2、详细节能计算

1. 传统照明耗电基准

10段×3kW×24h = 720kWh/天

2. 智能调光耗电计算

高峰时段（12h）：

- 平均车流密度：2500辆/(12×3600s) ≈ 0.058辆/s

- 平均同时在线车辆数：0.058×（3000m/22.2m/s）≈ 7.8辆

- 实际考虑车间距后，按同时5辆（40%）、6辆（30%）、7辆（20%）、8辆（10%）分布

耗电计算：

- 5辆：5×(3+2.4)=27kW → 占用8.4段 → 8.4×3=25.2kW（注1）

- 6辆：32.4kW → 10段满负荷 → 30kW

- 7辆：37.8kW → 超过10段 → 30kW

- 8辆：43.2kW → 超过10段 → 30kW

加权功率=25.2×0.4+30×(0.3+0.2+0.1)=28.08kW

高峰耗电=28.08×12=336.96kWh

低谷时段（12h）：

- 车流密度：900辆/12h=75辆/h

- 同时车辆分布：2辆（30%）、1辆（50%）、无车（20%）

耗电计算：

- 2辆：2×(3+2.4)=10.8kW → 占用3.6段 → 4×3=12kW

- 1辆：5.4kW → 2×3=6kW

- 无车：10×0.3=3kW

加权功率=12×0.3+6×0.5+3×0.2=7.2kW

低谷耗电=7.2×12=86.4kWh

日总耗电**=336.96+86.4=423.36kWh

3. 节电率计算

(720-423.36)/720×100%=41.2%

注1：当计算功率超过段数限制时，按10段×3kW=30kW计算

4.4、全场景节电率预测表

| 日车流量 | 智能耗电(kWh) | 节电率 | 亮度利用率 |

|----------|---------------|--------|------------|

| 5000辆  | 576（+系统耗电） | 20%   | 85%以上时段>80%亮度 |

| 3400辆  | 457           | 36.5%  | 60%时段>80%亮度 |

| 2000辆  | 360           | 50%    | 35%时段>80%亮度 |

| 1000辆  | 252           | 65%    | 15%时段>80%亮度 |

4.5、系统优化验证

1. 安全验证：

   - 10%基础亮度满足JTJ 026.1-1999隧道照明标准下限值

   - 80%预警亮度提供4秒反应时间（80km/h时≈90米）

2. 节能机理：

   - 低流量时段发挥主要节能效果

   - 高峰时段通过精准控制避免过度照明

3. 实际运行建议：

   - 设置亮度最低持续时间阈值（避免频繁切换）

   - 定期校准雷达探测灵敏度

   - 根据季节调整亮度曲线（夏季/冬季差异）

从表中可见，本系统在车流量较低时节能效果尤为显著。当车流量<2000辆/天时，可实现25%以上的节能率；在夜间等低流量时段，节能率可达50%以上。

五、未来价值与发展前景

1. 智慧交通集成：本系统可无缝接入城市智慧交通管理平台，为隧道安全运营提供实时数据支持。

2. 车路协同基础：系统采集的车辆轨迹数据可为未来车路协同(V2X)系统提供基础信息。

3. 维护成本降低：通过智能调光可延长LED灯具寿命2-3倍，大幅降低维护更换成本。

4. 碳排放减少：以年节电10万度计算，可减少CO2排放约100吨/年（按1度电=1kgCO2计算）。

5. 技术扩展性：系统框架可扩展集成环境监测、应急广播等功能，提升隧道综合管理水平。

六、实施建议

1. 试点先行：建议先在1-2km的短隧道进行试点，验证系统可靠性和节能效果。

2. 参数优化：根据实际运行数据，动态调整亮度曲线、响应时间等参数。

3. 维护培训：对养护人员进行专业培训，确保系统长期稳定运行。

4. 效果评估：安装电表单独计量系统耗电，定期出具节能评估报告。

本隧道随车调光系统通过智能化的控制策略和精准的雷达探测技术，在确保行车安全的前提下实现了显著的节能效果。随着技术的不断成熟和成本的持续降低，此类系统将成为隧道照明领域的标准配置，为绿色交通建设做出重要贡献。