摘 要： 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和資源的不斷消耗，節(jié)能成為我們?nèi)粘Ｉ钪胁坏貌惶岬脑掝}。對如何解決現(xiàn)在城市道路照明耗電量大的問題，以何種參數(shù)估計燈光亮度的需求等問題，通過查閱資料，運用照明強度公式、平均亮度等概念得出路面照明亮度，獲得關(guān)于照明亮度與反應(yīng)時間的關(guān)系及其數(shù)值擬合的關(guān)系結(jié)果，最后根據(jù)現(xiàn)有車流量、車速等數(shù)據(jù)推算出車距公式。作者基于蘇州市道路路燈耗能現(xiàn)狀，旨在通過監(jiān)測到的車流量、車速等實時數(shù)據(jù)，設(shè)計合理可操作的程序，改變路燈兩端電壓，調(diào)節(jié)路燈亮度，在保證路面安全的情況下，盡可能地節(jié)能，對道路節(jié)能的設(shè)計有一定參考價值。

關(guān)鍵詞： 蘇州市市區(qū) 路面路燈 變壓節(jié)能

對于任何一個城市來說，路燈照明系統(tǒng)無疑都是不可或缺的重要基礎(chǔ)設(shè)施。每當夜幕降臨，千萬盞路燈照亮城市的大小街道，從車流如梭、人潮涌動到夜深人靜、萬籟俱寂，燈光守護著城市的夜晚。而今，城市照明系統(tǒng)的合理配置和有效運行，已經(jīng)成為衡量一個城市市容、市貌的重要標志。

據(jù)統(tǒng)計，城市路燈照明占我國照明耗電30%左右的比例，一個一萬盞路燈的城市，每年僅在路燈照明上消耗的電能就高達2000萬千瓦時以上。不少地方路燈管理部門曾經(jīng)嘗試通過“半夜燈”、“隔盞燈”或者“單邊燈”、LED燈等方法來減少電能消耗，但沒有充分考慮到現(xiàn)代城市的實際照明需求，存在缺陷，為治安管理及夜間交通安全留下了極大的隱患，有違城市路燈系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)置的初衷，因此，我們要研究出一種切實可行的有效的節(jié)能方案。

1.路面平均亮度的計算

首先我們要根據(jù)路燈的排列和路燈的高度等因素計算出道路中各點的亮度，從而取出n個點算出街道區(qū)域的平均亮度。考慮到照明強度的均勻性，假設(shè)兩排路燈交錯排列，設(shè)路燈高度均相同，且均為h，同側(cè)路燈間距為l，街道寬度為d，兩排路燈如圖1所示，將路面根據(jù)燈的排布劃分成如圖所示的數(shù)個三角形，在路面的某個三角形區(qū)域內(nèi)任取一點（x，y，0），每個三角形中的點由受其周圍最近的5個燈影響，其余路燈由于距該點較遠影響較小，同時也考慮到問題的復(fù)雜性，故對該點的影響忽略不計。

在道路上均勻取n個點，分別利用以下公式計算其各點亮度I。

路面平均亮度Lav=，顯然此時Lav與功率p呈線性關(guān)系，故可推出理論需要的功率p，再考慮到鈉燈的光轉(zhuǎn)換率大約在17%至18%，可得到實際需要的功率p1，再推出實際需要的電壓U（v）。

2.實時道路車距的計算

經(jīng)推理可得車距b=（v-a·s）/a，

其中：a=max{a，a，…，a}，n為車道數(shù)，a，a，…a為每一車道每分鐘的實時車流量數(shù)，s為路面車身平均長度，v為所測平均車速。

3.亮度與反應(yīng)時間及反應(yīng)時間與車距的關(guān)系

對于上述所得路面亮度以及道路實時可得的車距情況再結(jié)合反應(yīng)時間，我們需要在這三者間建立一種關(guān)系。

經(jīng)過查詢資料，亮度與反應(yīng)時間之間關(guān)系如下表：

得到的曲線擬合公式為t=348.523+193.348·e/0.018+99.975·e/0.258，

再推導(dǎo)出反應(yīng)時間和車距車速的關(guān)系：t

4.數(shù)據(jù)模擬

以下我們給定車流量或平均車速之中的一個變量，模擬電壓分別與另一個變量的函數(shù)關(guān)系，以此查看這兩個變量分別對所需電壓的影響情況。

（1）固定車流量，考慮車速與電壓的關(guān)系如下：

圖2、圖3縱坐標是電壓U（v），橫坐標是車速v（m/s）。圖2反映的是在車流量a=1.4（輛/每秒）時，電壓與車速之間的關(guān)系。我們可以看到，隨著速度的增加，電壓隨之可以適當調(diào)低。

（2）固定車速，考慮車流量與電壓的關(guān)系如下：

圖4、圖5縱坐標是電壓U（v），橫坐標是車流量a（輛/每秒）。圖4反映的是在車速v=16m/s時，電壓與車流量之間的關(guān)系。我們可以看到，隨著車流量的增加，電壓隨之可以適當增高。

考慮到高壓鈉燈的特點，為了不影響路燈的使用壽命，我們將電壓變化范圍控制在額定電壓220v的上下15%左右（即取在190-230V之間）。并將其進行分段調(diào)節(jié)（當U≤190v時取190v；當190

在實際應(yīng)用中，需要綜合考慮車流量和平均車速的變化，從而給出所需的電壓，以此達到節(jié)能的效果。

5.結(jié)語

如果運用本文給出的方案，節(jié)能可以達到10%左右。

本文尚有些局限和需要改進的地方，首先，建立在可以獲得實時的平均車速和車流量的基礎(chǔ)上的，必然和現(xiàn)有道路條件會有些不相符之處；其次，路面亮度計算等沒有考慮天氣、路面情況等因素的影響，可能導(dǎo)致一些計算公式比較粗糙，需要在實踐中不斷地改善。

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