高速公路隧道照明工程设计与研究

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1、高速公路隧道照明工程设计与研究隧道作为高等级公路的特殊路段，当车辆在驶入、通过和驶出隧道的过程中，会出现一系列的视觉问题。为适应视觉的变化，需设置附加电光照明，关于隧道照明设计，不同国家有不同的标准和要求。中国在这方面虽起步较晚，但也有相应的规范和要求。    1　隧道照明设计的原则和标准    1.1　隧道照明设计的原则，为解决车辆驶入或驶出隧道时亮度的突变使视觉产生的“黑洞效应”或“白洞效应”，许多国家各自确定了一些设计原则和标准：如美国IES、英国BS、日本《隧道照明设计指南》、国际照明协会的C

2、IE标准以及中国的《公路隧道设计规范》等。共同遵守的设计原则可以归纳为以下几点：(1)隧道内不管是白天或夜间均需设基本照明；(2)白天车辆进入隧道时，路面亮度应逐渐下降，使司机的视觉有一个适应过程，将入口段分为引入段、适应段和过渡段；(3)确定引入段、适应段和过渡段的长度(S)，通常按车速(V)以T=2s的适应时间来确定，可用S=VT/3.6(m)来估算；(4)出口段也应设过度照明，在双向交通情况下和入口段相同；(5)夜间出入口不设加强照明，洞外应设路灯照明，亮度不低于洞内基本亮度的1/2；隧道内应设

3、应急照明，其亮度不低于基本亮度的1/10。    1.2　隧道照明设计的标准，依据以上原则，中国JTJ026-90《公路隧道设计规范》中给出了明确的标准。    1.2.1　白天照明的隧道照明区段长度及路面最低亮度。    1.2.2　隧道内基本照明及夜间照明亮度。    2　隧道照明设计及其改进方法    2.1　照明计算，按照规范要求公路隧道照明应考虑4个因素：(1)路面亮度；(2)路面亮度的均匀性；(3)闪烁的防止；(4)眩光的控制。    2.1.1　路面亮度计算，为了便于计算，一般是先计算平

4、均照度，而后根据路面所选用的材料，选定一换算系数，再换算成亮度，计算平均照度的公式为E=NΦSUFKK1/(BS)式中：N为灯具排列方式(相对排列时为2，交错排列时为1)；UF为路面直射光利用系数；K1为因相互反射作用使照度上升的系数；ΦS为灯具中全部光源的总光通量(lm)；K为减光系数；B为路面宽度(m)；S为灯具间隔(m)。其中，N、ΦS、B、S由设计而定，UF、K、K1通常可分别取0.38、0.48、1.23，也可由查表或计算得到。    2.1.2　亮度均匀度的定性判断，路面及洞壁下半部分亮度

5、均匀度应满足一定的要求，在灯具安装间距确定后，可按下述方法定性判断是否满足均匀度的要求，即相对排列　S≤2.5h；交错或中间排列　S≤1.5h式中：S为灯具安装间距；h为灯具安装高度。    2.1.3　闪烁的防止，闪烁效应是由于照明器不连续布置，司机的视觉不断经受明暗变化的刺激,使人产生不快感。闪烁效应的频率低于2.5Hz或高于15Hz时可不计。闪烁频率(F)主要与灯具安装间距(S)和车速(V)有关，即F=V/S。    2.1.4　眩光的控制，眩光是由视线内有亮度极高的物体或强烈的亮度对比，引起不

6、舒适或造成视觉下降的现象。所以要尽量避免采用高亮度大光源照明，以控制眩光。    2.2　区段的划分及亮度的确定    2.2.1　规范要求的照明曲线，对规范中给出的照明曲线，这里提出3种处理方法，以设计车速80km/h为例，第1种是简单处理，就是将120m入口按引入段40m亮度为80cd/m2；适应段40m，亮度为46cd/m2；过渡段40m，亮度为4.5cd/m2，这样大梯度过渡如图1中粗线所示，因平均亮度低于规范要求的亮度，显然不可取。第2种是折衷处理，就是将120m入口段40m，洞口最高亮度取

7、洞外亮度4000cd/m2的1/30即133cd/m2，则该段的亮度为(133+80)=106.5cd/m2；适应段40m，亮度为(80+46)/2=63cd/m2；过渡段40m，亮度为(46+4.5)/2=25.25cd/m2，这样大梯度过渡，形成的梯度曲线和规范要求的渐变曲线相差甚远，也不宜采用，如图1细线所示。第3种是渐变处理，就是分别计算出亮度为80cd/m2、46cd/m2、4.5cd/m2的布灯间距，然后逐渐的变化布灯间距，以适应渐变曲线，如设计路面宽度为8.5m，选用400W高压钠灯。亮

8、度为80cd/m2时，平均照度E=80×13=1040lx，亮度为46cd/m2时，平均照度E=46×13=598lx，亮度为4.5cd/m2时，平均照度E=4.5×13=58.5lx(选用100W高压钠灯)这样从入口开始，引入段灯距从连续布设到间距2.28m，适应段灯距从2.28m到3.79m，过渡段从400W灯3.79m间距到100W灯间距8.1m，亮度值形成一个一个的点，将这些点连接起来，就是规范要求的照明曲线。这种处理方法的缺点是设计和施工都很不