Fortschrittliche, zuverlässige und kabelfreie Kommunikation zur Straßen- und Eisenbahntunnelbeleuchtung

Moderne Tunnel erfordernHochzuverlässige BeleuchtungFernsteuerung und Echtzeit-Sichtbarkeitsanpassung, ohne komplexe Kommunikationsverkabelung hinzuzufügen. EinSPS-basierte Tunnelbeleuchtungslösungerreicht dies, indem Steuersignale direkt über bestehende Stromleiter übertragen werden, was eine robuste Leistung auch in rauen, schwachen Tunnelumgebungen gewährleistet.

Dieser Artikel stellt eine detaillierte, ingenieurtechnisch fokussierte SPS-Tunnelbeleuchtungsarchitektur vor, die sich eignet fürSmart Highways, Eisenbahntunnel, Metrosysteme, unterirdische Durchgänge und Ferntunnel für Industriebetriebe.

1. Lösungsübersicht

Das SPS-Tunnelbeleuchtungssystem bietet einvollständiges, zentralisiertes, ferngesteuertes und adaptives Beleuchtungsnetzwerkdie dieselben Wechselstromleitungen verwenden, die die Leuchten mit Strom versorgen.

Zentrale Kernfunktionen

✔ Keine Kommunikationskabel erforderlich –Alle Steuersignale wirken auf Stromleitungen
✔ Funktioniert zuverlässig über die gesamte Seite.Lange Strecken, mehrere Kilometer lange Tunnel und laute EMI-Bedingungen
✔ VollFerndimmung, Planung und Szenensteuerungvon der Control Center Platform (CCP)
✔KI-basierte adaptive BeleuchtungVerwendung von Tunnelblick- und Lichtsensoren
✔Lokale AutonomieWenn die Kommunikation verloren geht, sorgt für eine Sicherheitsbeleuchtung
✔ BidirektionalFehlererkennung, Wartungsberichterstattung und Energiemessung
✔ Unterstützt alle Arten von Dimmen:0–10V, PWM, Direkttreiber-Dimming oder Powerline-Dimmer-Module

Diese Architektur senkt die Installationskosten erheblich, verbessert die Sicherheit und reduziert die O&M-Arbeitsbelastung.

2. Systemkomponenten (Hardware + logische Rollen)

2.1SPS-Konzentrator / Gateway

Der Hauptkommunikationsknotenpunkt befindet sich in der Tunnel-Umspannstation oder in den Kontrollräumen.

Funktionen

• Injiziert SPS-Signale auf Stromleitungen
• Verwaltet Adressierung, Routing und Zonensegmentierung
• Brücke SPS-Netzwerk mit CCP überEthernet, Glasfaser oder 4G/5G
• Unterstützung für erweiterte LeitungstreiberLange, niedrig-SNR-Abschnitte
• Überwacht alle Schleifensteuerungen und Isolatorsteuerungen

2.2 Loop-Controller (Ring-Controller)

Core Controller für jedes Tunnelsegment.

Funktionen

• WerkzeugeRingtopologiefür Redundanz (A/B-Pfad)
• Routet Befehle an Dimmmodule und Isolatoren
• Erhält die PflegeLokale Logikwenn die CCP-Verbindung verloren geht
• Unterstützt eine schnelle lokale Szenenausführung.
• Aggregierte Alarme, Telemetrie und Energieverbrauch

2.3 DTU — Datenübertragungseinheit

Für lange Tunnel oder extreme Lärmumgebungen.

Funktionen

• PLC–PLC-Brücken für entfernte Tunnelportale
• Beinhaltet SPS-Repeater, Modemfunktionen und Signalaufbereitung
• Verbindet entfernte Tunneleingänge mit dem Haupt-CCP

2.4 Isolator-Controller

Verhindert, dass der gesamte Tunnel wegen eines Schaltungsproblems ausfällt.

Fähigkeiten

• Segmente mit langen Zuführlinien
• Führt elektrische Isolierung fehlerhafter Schaltungen durch
• Schützt SPS-Träger mitLinienfallen + Filter
• Berichtet Echtzeit-Schaltkreisgesundheits- und Fehlercodes

2.5 Lichtdimmer / Lokales Dimmmodul

Verwendet, wenn LED-Treiber keine eingebaute Dimmung enthalten.

Funktionen

• Leitungs-Leistungsstufen-Dimmsteuerung
• 0–100 % sanftes Dimmen
• Gebaut für Hochleistungs-Tunnelleuchten

2.60–10V / PWMDimmbarer LED-Treiber

Führt LED-Dimming basierend auf PWM/0–10V oder Powerline-Steuerung aus.

Anforderungen

• Flimmerfreier Ausgang
• Hohe Überspannungstoleranz für Tunnelgitter
• Niedriger THD, hoher PFC

2.7 KI-Sichtsensor + Lichtsensor

Bietet fortschrittliche adaptive Beleuchtung.

Funktionen von KI-Visionssensoren

• Erkennt Fahrzeuganzahl und -dichte
• Misst Geschwindigkeit
• Identifiziert Notfall- oder stationären Verkehr
• Schätzt die Sichtbarkeit des Tunnels (Nebel, Rauch, Helligkeit)

Funktionen der Lichtsensoren

• Echtzeit-Tunnelbeleuchtungsmessung
• Funktioniert in Kombination mit einem KI-Sensor, um die Helligkeit anzupassen
• Hilft, die Luminanzgleichmäßigkeit für Sicherheit zu gewährleisten

2.8 Überspannungs- und Filtereinheiten / SPS-Kupplungen

Entscheidend für die Aufrechterhaltung der Signalintegrität.

Rollen

• Schutz vor hohen Überspannungen
• Verbesserung der SPS-SNR mit Kopplungskondensatoren
• Rauschen mit Bandpassfiltern und Gleichtaktdrosseln reduzieren

3. Konstruktionsprinzipien für lange Tunnel und Umgebungen mit niedrigem Signal

3.1 Segmentieren des Tunnels in kurze SPS-Zonen

• Empfohlene 200–500-m-Abschnitte
• Jedes Segment hat seinen eigenen Schleifenregler
• Gewährleistet eine stärkere SNR und lokale Isolation

3.2 Verwendung von Ring-/Schleifentopologie

• Vermeidet Einzelpunktfehler
• Ermöglicht die A/B-Pfadumleitung
• Gewährleistet die Kontinuität der Kommunikation auch bei Kabelschäden

3.3 Signalaufbereitung

• SPS-Kupplungen an den Verteilerfeldern
• Bandpassfilter entfernen VFD-Rauschen
• Erdung + Überspannungsableiter verringern Störungen

3.4 Robuste Kommunikationsalgorithmen

• CRC-Fehlererkennung
• ACK/NACK-Feedback
• Leichtgewichtiges FEC gewährleistet die Nachrichtenintegrität auch in verrauschten Tunneln

3.5 Lokale Autonomie für Sicherheit

Wenn die Netzwerkkommunikation verschlechtert, können lokale Controller:

• Halte die letzte sichere Helligkeit bei
• Verwendung von zwischengespeicherten Szenen
• Folgen Sie lokalen Sensordaten
• Haltet die Notfallregeln aktiv

Dies gewährleistet eine ununterbrochene Sicherheitsbeleuchtung.

4. Kommunikations- und Steuerungsworkflow

4.1 Normalbetrieb (Zentralisierter Modus)

1. CCP sendet eine Beleuchtungsszene (z. B. "Fahrzeugdichte hoch").
2. Der SPS-Konzentrator injiziert Szenenbefehle in das korrekte SPS-Segment.
3. Loop Controller leitet Befehle durch den Ring.
4. Isolator-Controller und Dimmmodule empfangen Dimmpegel.
5. Leuchten stellen die Ausgangsleistung ein (0–10V, PWM oder Power-Dimming).
6. Bestätigung/Status kehrt an CCP zurück.
7. Der AI Vision Sensor aktualisiert kontinuierlich Verkehrs- und Sichtbarkeitsdaten.

4.2 Niedrigsignal-/Degradierter Kommunikationsmodus

Wenn der SNR abfällt oder der SPS-Kanal schwächer wird:

• Loop Controller wechselt in den lokalen autonomen Modus
• Folgt vordefinierten Sicherheitsbeleuchtungsszenen
• DTUs versuchen, die Kommunikation wiederherzustellen
• CCP protokolliert die Verschlechterung der Tunnelgesundheit und sendet Warnungen

4.3 Fehlerisolations-Workflow

1. Der Isolator Controller erkennt abnormale Strom-, Kurzschlüsse oder offene Leitungen.
2. Isoliert automatisch die betroffene Gruppe.
3. Sendet den Fehlercode an CCP (Mast-ID / Armaturen-ID).
4. Das System arbeitet in anderen Zonen weiterhin unbeeinträchtigt.

4.4 KI-gesteuerte adaptive Beleuchtung

KI- und Lichtsensoren bewerten:

• Sichtbarkeit
• Verkehrsdichte
• Plötzlicher Helligkeitsabfall
• Gestoppte Fahrzeuge

Das System passt die Helligkeit entsprechend an:

• Hoher Verkehr → höhere gleichmäßige Helligkeit
• Leichter Verkehr → energiesparendes Profil
• Sichtbarkeitsprobleme → automatische Verbesserung

5. Hauptvorteile der SPS-Tunnelbeleuchtung

Kosteneinsparungen

✔ Keine Kommunikationskabel erforderlich
✔ Minimale Installationsarbeit
✔ Ideal für Tunnelnachrüstungen

Hohe Zuverlässigkeit

✔ Funktioniert auch in lauten und fernen Umgebungen
✔ Redundante Ringtopologie
✔ Lokaler autonomer Modus

Sicherheit & Sichtbarkeit

✔ Echtzeit-KI-gesteuerte Helligkeitsanpassung
✔ Sanfte Dimmübergänge
✔ Sofortige Notfallübersteuerung

Intelligentes Management

✔ Fehlererkennung pro Leuchten
✔ Cloudbasierte Planung
✔ Energieüberwachung und Diagnostik

6. Anwendungen

• Straßentunnel
• Metro- und Eisenbahntunnel
• Unterirdische Parktunnel
• Industriepipelines
• Bergbautunnel
• Militärtunnel und Bunker