隧道口光线过渡优化方案研究

胡海波

（重庆交通大学 土木工程学院 重庆 400074)

隧道口光线过渡优化方案研究

胡海波

（重庆交通大学 土木工程学院 重庆 400074)

本文结合目前隧道口光线过渡方案的研究现状，分析了已有过渡方案的优缺点，提出了一种可解决已有光线过渡方案缺点，兼具已有光线过渡方案优点的优化方案。

隧道口；光线过渡；优化

1 引言

隧道口处在明暗交界区域，隧道口内外光线的突变一直是影响行车的安全和驾驶舒适度的重要因素之一。经常有报道称，司机因为隧道口光线的突变，导致眼睛无法适应环境而短暂性失明，从而造成了交通事故。目前已经有多种多样样的隧道口光线过渡的处理措施，但是光线突变仍然是隧道口处发生交通事故的重要原因，所以现有的隧道口处光线过渡的方案仍需要进一步优化。在隧道口处采取一些优化后的光线过渡的方案，在一方面可以适当性的增加司机驾驶舒适度，从而减少交通事故发生的概率；另一方面还可以减弱隧道口区域并且加强照明区域的光线强度，减少能耗。所以，在隧道口处采取优化后的光线的过渡方案，对于改善行车的驾驶环境、提高行车的安全与节能降耗都具有重要的意义。

2 光线过渡的类型

目前通过对国内的相关工程案进行分析总结，关于隧道洞口处的光线过渡措施主要为设置遮光建筑。遮光建筑是利用了建筑物自身的材料特性，降低隧道口区域亮度，实现光线逐渐过渡的目的，较为常见的有遮光棚、遮阳棚和通透式棚洞。遮光建筑不仅能够达到遮阳减光的效果，还具有标识的作用，可以作为隧道的洞门的标志性建筑物。还有减轻压力的作用，其能缓解驾驶员在进入隧道前的心理紧张压抑感。还可以通过减少洞内外的亮度差异，从而降低隧道内洞口区域的照明亮度达到节能的目的。

2.1 遮阳棚

遮阳棚是一种顶部为封闭结构的棚状构筑物，利用透明或半透明的材料的透光作用达到减光的效果，阳光无法直接投射到路面上。遮阳棚的优点不仅在于封闭式的透光结构具有较好的减光遮阳效果，而且也可以降低因为雨雪而引起的车辆的滑移，同时减少雨雪对于路面的腐蚀而延长使用寿命。但是遮阳棚会因为雨雪和灰尘沉积而造成减光效果的不稳定，因为其对材质及的构造要求较高导致增加工程投资，同时运营期间的维护工作量大，也不利于隧道内部的通风，需要增加风机的台数，不利于节能减排。此外，遮阳棚的封闭式的构造会让驾驶员产生一定的心理压抑感[1]。

2.2 遮光棚

遮光棚是一种上部为开放式的棚状建造物，其特点是日光可以径直照射到路面上，通风性良好，且结构相对而言较为轻巧、简单。遮光棚的敞开式的透光构造可以尽量弥补遮阳棚因受环境因素影响较大的一些缺点，工程投资较为低廉，并且运营期间的维护工作量较小且通风透气性能比较好，可以减少风机的台数，降低运营的成本。但遮光棚挡雨阻雪的效果差，行车的环境受洞外区域的环境影响比较大。另外，在遮光棚的设计中，遮光格栅的间距在满足减光过渡要求的同时，还应考虑眩光问题[1]。

2.3 通透式棚洞

通透式棚洞是近年来交通部门大力推行的生态和谐理念创新之举。该结构可以较好地与周围地势相协调，最大限度地减小植被的破坏面，最大限度的做到与周围景观和谐，同时通风和采光效果比较好。通透式棚洞是一种对洞口区域减光措施的非常有效的补充和完善，也是将隧道结构与附属减光结构进行了有机的结合。但是，这类结构受地形条件的限制大，并不能被广泛采用。例如该隧道如果是东西走向，有可能阳光会斜射入隧道，使司机眼睛产生眩晕，同时栅洞的立柱会在洞内形成明暗交替的“斑马线”，使得行车环境更加不佳。在国内外的一些工程中，简易遮光板、悬臂式棚盖、遮光帷幕等也应用于隧道洞口区域的减光。该类型减光建筑结构较为轻巧简单，主要通过遮挡驾驶员行车主视野范围内的直射光线从而避免眩光。但是这类结构的遮挡光线面积十分有限，且受力不均，在比如风力或地震作用下存在一定的安全隐患，实用性不大。

3 研究现状

李英涛（2009）[2]从分析公路隧道出、入口区域的驾驶员视力恢复的时间着手,研究了隧道出入口区域减光隔栅段的合理长度计算的模型和合理的取值问题,并且给出了不同的设计速度的隧道出入口区域的减光隔栅段设计长度的建议值。李荣等（2012）[3]提出了通过钢结构的遮光棚与有一定的透光率的遮光棚板材进行搭配，其优点能够较好的达到遮光避光、减光弱光的效果，缺点是过渡效果仍然没有能够达到渐变的效果。潘贝贝等（2013）[4]综合性的论述了一些目前国内的减光的措施的应用现状，同时也指出了隧道洞口的光措施在实际工程应用中的应注意的要点。

分析目前研究现状，已有很多学者针对不同的工程环境作了关于光线过渡措施的研究[5]，也有许多应用于实际工程的例子，基本能够满足工程需要。但仍然存在光线过渡效果不佳、路面出现光照“斑马线”等缺点。

4 目前存在的问题

目前主要采用钢结构遮光棚和拱肋式混凝土遮光棚两种减光措施。现有的光线过渡措施在实际工程中应用较多，已基本满足工程需要，但仍然有较多不足之处。例如，缺点一：遮光棚板材均为同一透光率，达不到良好的光线过渡的效果。缺点二：钢结构遮光棚和拱肋式混凝土遮光棚通过遮光棚作为减光措施，阳光会在地面形成斑马线，使司机在看路面时有明暗交错的感觉。即使不会产生闪烁效应，也会使司机产生视觉疲劳，严重时则影响驾驶安全。

5 各参数的确定

针对已有遮光棚的主要缺点，进行相关的研究计算。

5.1 确定板材尺寸和透光率

由于目前采用的遮光棚板材为同一透光率，无法达到光线的良好过渡效果，故需要根据建立模型，确定遮光棚各个分段的长度及板材透光率。

5.2 隧道口光照衔接

由于采用了遮光棚，隧道口内的灯具数量应减少，灯光强度应减弱。为了使隧道口内灯照强度与隧道口外日照强度良好衔接，应设计计算使两者相等。

5.3 选择遮光棚截面形式

分析对比圆形截面遮光棚与矩形截面遮光棚的优缺点，结合设计、施工和运营使用等阶段，选取合理的建设方案。

6 解决方案

针对目前已有的光线过渡方案的不足之处，提出一种优化的光线过渡方案，以解决目前面临的问题。为解决缺点一，提出采用透光率不同的板材，由隧道口内至隧道口外方向，板材的透光率呈梯度增大，达到光线强度由隧道口内至隧道口外的逐渐过渡。为了解决缺点二，提出采用内表面凿毛的板材，使得光线透过板材的同时，一部分光线产生漫射，模糊钢结构遮光棚和拱肋式混凝土遮光棚的阴影与明亮区的界限，降低明暗交错的程度，避免闪烁效应的根源，大大的提高了行车环境的舒适度。

根据施工难易程度、遮光效果和美观等因素综合考虑，采用圆形截面钢结构遮光棚。同时，结合缺点一和二的解决方法，即可实现隧道口光线的良好过渡，大大提高行车环境的舒适度及节能减排。

[1]郭忠印,苏东兰,卢辉,刘桂强,. 基于运行速度的高速公路隧道出入口安全设计[J]. 公路工程,2013,(5).

[2]李英涛,程国柱,. 公路隧道出入口减光格栅段合理长度研究[J].公路工程,2009,(5).

[3]李荣,李秋,张立云,.遮光棚在葫芦岩隧道设计中的应用[J].四川林勘设计,2012,(2).

[4]潘贝贝,翁季,.公路隧道洞口减光措施的研究综述[J].灯与照明,2013,(3).

[5]王少飞,涂耘,.我国公路隧道照明技术的发展与创新[J].隧道建设,2010,(S1).

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1007-6344（2016）07-0013-01

胡海波（1992—），男，硕士研究生，主要从事交通工程方面的研究工作