潘 欣

(深圳市市政設計研究院有限公司，深圳518029)

0 引言

隨著科學技術的不斷發(fā)展，在當前的道路建設中，隧道交通能夠極大程度上提高道路交通工程的建設效果。 為了提高道路隧道交通的安全性以及舒適性，隧道設計時，必須確保隧道內有良好的視覺環(huán)境。 隧道照明設計與普通的道路照明設計存在一定差別，照明系統(tǒng)的設計效果會直接影響隧道的通行能力。 長隧道照明設計時，需要根據(jù)隧道的具體情況以及影響隧道照明效果的因素進行綜合研究分析，以確保長隧道照明設計的合理性與科學性。

本文以深圳某市政交通隧道為例詳細分析。該工程作為串接香港、深圳、東莞及廣州的交通走廊，將為“粵港澳大灣區(qū)”核心城市間社會經濟、商業(yè)貿易及交通運輸?shù)确矫姘l(fā)揮重要作用。 隧道部分包含主線兩條隧道(1 號隧道和2 號隧道)，根據(jù)CJJ 221-2015 《城市地下道路工程設計規(guī)范》，2 號隧道為長距離地下道路，防火分類為一類，現(xiàn)以該隧道的左線為例進行照明設計。

2 號隧道為雙洞八車道城市快速路隧道，左洞全長1 520m，凈空高度為7.4m，建筑限界高度為5m，路面寬度為15.5m，設計時速為80km/h，設計交通量為416 輛/h。

1 長隧道照明設計的一般原則

由于CJJ 221-2015 《城市地下道路工程設計規(guī)范》中對照明設計的要求較簡略，故本工程照明設計主要參考規(guī)范為CJJ 45-2015 《城市道路照明設計標準》、DB44/T 1338-2014 《汽車隧道LED 照明設計標準》、GB/T 31832-2015 《LED 城市道路照明應用技術要求》及JTGT D702-01-2014 《公路隧道照明設計細則》。

長隧道照明設計中，在規(guī)定行駛速度下需要了解駕駛人對光的適應特點。

人眼在陽光、月光下的自然光線下可以看清物體，這主要是與人眼中的椎體細胞以及肝體細胞進行相互交換工作、瞳孔大小發(fā)生變化等因素有關。如果視覺環(huán)境內的亮度出現(xiàn)的變化幅度比較大，視覺器官的感覺會隨著亮度以及顏色的刺激而出現(xiàn)變化。 人眼在對光進行適應時，分為明適應以及暗適應兩種，適應的時間長短根據(jù)具體情況有所不同。 在隧道照明設計時，考慮到人眼的明適應以及暗適應情況，須在隧道的出入口處做一段明暗過渡的照明。

2 長隧道照明設計內容

2.1 入口段照明

根據(jù)《公路隧道照明設計細則》要求，本工程洞外亮度取值為3 000cd/m2，入口段亮度折減系數(shù)取0.025，停車視距為112m。

入口段分為Lth1、Lth2兩個照明段，對入口段亮度按照下述公式(1)～(2)進行計算。

式中，Lth1、Lth2分別表示的是入口段1、入口段2 的亮度，cd/m2；K 是入口段的亮度折減系數(shù)； L20(S)是洞外亮度，cd/m2。

入口段長度按照下述公式(3)進行。

式中，Dth1、Dth2分別表示的是入口段1、入口段2 長度，m；Ds是照明停車視距，m；h 是洞口內的凈空高度，m。

2.2 過渡段照明

在設計中，過渡段分為兩段。

對過渡段1、2 的亮度按照下述公式(4)～(5)進行計算。

過渡段長度主要是根據(jù)《公路隧道照明設計細則》中的要求進行取值，過渡段1 長度取74m，過渡段2 長度取89m。

2.3 中間段照明

中間段的亮度按《公路隧道照明設計細則》中的要求進行取值:中間段亮度取為2.5 cd/m2。

2.4 出口段照明

出口段劃分為EX1、EX2 兩個照明段，每段長度取30m，對出口段亮度按照下述公式(6)～(7)進行計算。

2.5 應急照明

為確保災害情況下人員順利安全疏散，在發(fā)生事故災害而電源又停電時啟用應急照明和疏散指示照明。 應急照明亮度不應小于規(guī)范《公路隧道照明設計細則》中表6.1.1 所列中間段亮度的10%，且不應低于0.2 cd/m2。

在長隧道中，消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)應采用集中控制型系統(tǒng)。

3 照明光源及燈具選擇

3.1 照明光源選擇

隧道中采用新型照明燈具對環(huán)保節(jié)能和保證隧道運行經濟有重大的意義。 國內隧道燈具多采用緊湊型熒光燈、高壓鈉燈、低壓鈉燈，或存在光帶窄、能耗高、使用壽命短等問題。 現(xiàn)對隧道常用光源進行對比(參見表1)。

隧道常用光源的主要特征 表1

通過對比，LED 光源優(yōu)勢明顯，又由于LED 燈便于單燈控制，大功率高亮度的LED 燈具已在工程中逐步得以應用。 故該高速隧道照明擬采用LED照明燈具。

3.2 照明燈具選擇

由于本項目主線設計時速為80km/h，若采用傳統(tǒng)LED 照明燈具為基本照明燈具，布設間距為5m，燈具大間距布置導致縱向光斑出現(xiàn)，車輛行進時會產生頻閃效應，且燈具發(fā)光表面尺寸有限，會有輕微的眩光，容易造成駕駛員視覺疲勞。 若減小布設間距，則功率密度值難以控制。

為了解決普通LED 燈具排布方式所產生的頻閃效應、發(fā)光不均勻等問題，目前光源器件排布方式逐漸向線性排布方式發(fā)展。 現(xiàn)將普通LED 燈與線性LED 燈各項特征進行對比參見表2。

某車行隧道中間段照明設計對比表 表2

可以看出，隧道采用線性LED 燈，提高了照度均勻度、縱向均勻度及閃爍頻率，消除了車輛行駛過程中的頻閃效應，使駕駛者視覺舒適性增強，可實現(xiàn)視覺的一致性美感，故本項目采用線性LED 燈。

3.3 隧道照明光學模擬

通過DLALus 軟件對隧道照明進行光學模擬，配光曲線圖、得度圖等照度圖及照明效果圖等。 模擬結果如圖1～4 所示。

圖1 線性LED 燈配光曲線

圖2 輝度圖

4 隧道照明燈具的布置

圖3 等照度圖

圖4 隧道中間段LED 線性燈照明效果圖

2 號隧道照明采用線性LED 燈，燈帶以1.2m長的光源模組進行拼接設計，隧道中心對稱布設，燈帶設置于隧道兩側車行道分界線上方，燈具中心間距1.2m，入口段、過渡段、出口段與中間段照明通過調整燈具功率達到不同段的亮度。

在燈具安裝過程中，其調整和安裝方式相對簡單，保證入口段、過渡段、出口段的照明效果。 同時要防止過渡段與中間段、出口段的照明效果之間存在較大差別而影響行車人員的視力適應情況。

5 隧道照明控制

隧道照明控制方式有手動、自動兩種方式。 自動控制為主，手動控制為輔。

自動控制采用環(huán)境監(jiān)測條件反饋的閉環(huán)控制智能照明系統(tǒng)，即根據(jù)自然光條件(晴天、陰天、夜間、午夜)控制照明方案，還可根據(jù)隧道的特殊情況，系統(tǒng)通過采集隧道洞內亮度值、車流量等信息，控制LED 燈的輸出功率以調節(jié)隧道內部的亮度值，并且采取分段照明控制的方式(入口段1、入口段2、過渡段1、過渡段2、中間段、出口段1、出口段2)，對隧道內各段燈具進行單獨或分組控制，實現(xiàn)最大限度的節(jié)能。

6 結束語

總而言之，長隧道照明設計中，需要根據(jù)人眼對明暗的適應能力和減少駕駛員對光斑引起的疲勞設計隧道照明系統(tǒng)。 在設計時，要根據(jù)隧道不同段對亮度的需求進行科學設計，可選用LED 線性燈達到隧道照明的連續(xù)性，實現(xiàn)視覺的一致性美感，消除頻閃效應，緩解眼睛駕駛疲勞感，確保長隧道照明設計的合理性與科學性。