某长车行隧道照明设计探讨

潘 欣

(深圳市市政设计研究院有限公司，深圳518029)

0 引言

随着科学技术的不断发展，在当前的道路建设中，隧道交通能够极大程度上提高道路交通工程的建设效果。 为了提高道路隧道交通的安全性以及舒适性，隧道设计时，必须确保隧道内有良好的视觉环境。 隧道照明设计与普通的道路照明设计存在一定差别，照明系统的设计效果会直接影响隧道的通行能力。 长隧道照明设计时，需要根据隧道的具体情况以及影响隧道照明效果的因素进行综合研究分析，以确保长隧道照明设计的合理性与科学性。

本文以深圳某市政交通隧道为例详细分析。该工程作为串接香港、深圳、东莞及广州的交通走廊，将为“粤港澳大湾区”核心城市间社会经济、商业贸易及交通运输等方面发挥重要作用。 隧道部分包含主线两条隧道(1 号隧道和2 号隧道)，根据CJJ 221-2015 《城市地下道路工程设计规范》，2 号隧道为长距离地下道路，防火分类为一类，现以该隧道的左线为例进行照明设计。

2 号隧道为双洞八车道城市快速路隧道，左洞全长1 520m，净空高度为7.4m，建筑限界高度为5m，路面宽度为15.5m，设计时速为80km/h，设计交通量为416 辆/h。

1 长隧道照明设计的一般原则

由于CJJ 221-2015 《城市地下道路工程设计规范》中对照明设计的要求较简略，故本工程照明设计主要参考规范为CJJ 45-2015 《城市道路照明设计标准》、DB44/T 1338-2014 《汽车隧道LED 照明设计标准》、GB/T 31832-2015 《LED 城市道路照明应用技术要求》及JTGT D702-01-2014 《公路隧道照明设计细则》。

长隧道照明设计中，在规定行驶速度下需要了解驾驶人对光的适应特点。

人眼在阳光、月光下的自然光线下可以看清物体，这主要是与人眼中的椎体细胞以及肝体细胞进行相互交换工作、瞳孔大小发生变化等因素有关。如果视觉环境内的亮度出现的变化幅度比较大，视觉器官的感觉会随着亮度以及颜色的刺激而出现变化。 人眼在对光进行适应时，分为明适应以及暗适应两种，适应的时间长短根据具体情况有所不同。 在隧道照明设计时，考虑到人眼的明适应以及暗适应情况，须在隧道的出入口处做一段明暗过渡的照明。

2 长隧道照明设计内容

2.1 入口段照明

根据《公路隧道照明设计细则》要求，本工程洞外亮度取值为3 000cd/m2，入口段亮度折减系数取0.025，停车视距为112m。

入口段分为Lth1、Lth2两个照明段，对入口段亮度按照下述公式(1)～(2)进行计算。

式中，Lth1、Lth2分别表示的是入口段1、入口段2 的亮度，cd/m2；K 是入口段的亮度折减系数； L20(S)是洞外亮度，cd/m2。

入口段长度按照下述公式(3)进行。

式中，Dth1、Dth2分别表示的是入口段1、入口段2 长度，m；Ds是照明停车视距，m；h 是洞口内的净空高度，m。

2.2 过渡段照明

在设计中，过渡段分为两段。

对过渡段1、2 的亮度按照下述公式(4)～(5)进行计算。

过渡段长度主要是根据《公路隧道照明设计细则》中的要求进行取值，过渡段1 长度取74m，过渡段2 长度取89m。

2.3 中间段照明

中间段的亮度按《公路隧道照明设计细则》中的要求进行取值:中间段亮度取为2.5 cd/m2。

2.4 出口段照明

出口段划分为EX1、EX2 两个照明段，每段长度取30m，对出口段亮度按照下述公式(6)～(7)进行计算。

2.5 应急照明

为确保灾害情况下人员顺利安全疏散，在发生事故灾害而电源又停电时启用应急照明和疏散指示照明。 应急照明亮度不应小于规范《公路隧道照明设计细则》中表6.1.1 所列中间段亮度的10%，且不应低于0.2 cd/m2。

在长隧道中，消防应急照明和疏散指示系统应采用集中控制型系统。

3 照明光源及灯具选择

3.1 照明光源选择

隧道中采用新型照明灯具对环保节能和保证隧道运行经济有重大的意义。 国内隧道灯具多采用紧凑型荧光灯、高压钠灯、低压钠灯，或存在光带窄、能耗高、使用寿命短等问题。 现对隧道常用光源进行对比(参见表1)。

隧道常用光源的主要特征 表1

通过对比，LED 光源优势明显，又由于LED 灯便于单灯控制，大功率高亮度的LED 灯具已在工程中逐步得以应用。 故该高速隧道照明拟采用LED照明灯具。

3.2 照明灯具选择

由于本项目主线设计时速为80km/h，若采用传统LED 照明灯具为基本照明灯具，布设间距为5m，灯具大间距布置导致纵向光斑出现，车辆行进时会产生频闪效应，且灯具发光表面尺寸有限，会有轻微的眩光，容易造成驾驶员视觉疲劳。 若减小布设间距，则功率密度值难以控制。

为了解决普通LED 灯具排布方式所产生的频闪效应、发光不均匀等问题，目前光源器件排布方式逐渐向线性排布方式发展。 现将普通LED 灯与线性LED 灯各项特征进行对比参见表2。

某车行隧道中间段照明设计对比表 表2

可以看出，隧道采用线性LED 灯，提高了照度均匀度、纵向均匀度及闪烁频率，消除了车辆行驶过程中的频闪效应，使驾驶者视觉舒适性增强，可实现视觉的一致性美感，故本项目采用线性LED 灯。

3.3 隧道照明光学模拟

通过DLALus 软件对隧道照明进行光学模拟，配光曲线图、得度图等照度图及照明效果图等。 模拟结果如图1～4 所示。

图1 线性LED 灯配光曲线

图2 辉度图

4 隧道照明灯具的布置

图3 等照度图

图4 隧道中间段LED 线性灯照明效果图

2 号隧道照明采用线性LED 灯，灯带以1.2m长的光源模组进行拼接设计，隧道中心对称布设，灯带设置于隧道两侧车行道分界线上方，灯具中心间距1.2m，入口段、过渡段、出口段与中间段照明通过调整灯具功率达到不同段的亮度。

在灯具安装过程中，其调整和安装方式相对简单，保证入口段、过渡段、出口段的照明效果。 同时要防止过渡段与中间段、出口段的照明效果之间存在较大差别而影响行车人员的视力适应情况。

5 隧道照明控制

隧道照明控制方式有手动、自动两种方式。 自动控制为主，手动控制为辅。

自动控制采用环境监测条件反馈的闭环控制智能照明系统，即根据自然光条件(晴天、阴天、夜间、午夜)控制照明方案，还可根据隧道的特殊情况，系统通过采集隧道洞内亮度值、车流量等信息，控制LED 灯的输出功率以调节隧道内部的亮度值，并且采取分段照明控制的方式(入口段1、入口段2、过渡段1、过渡段2、中间段、出口段1、出口段2)，对隧道内各段灯具进行单独或分组控制，实现最大限度的节能。

6 结束语

总而言之，长隧道照明设计中，需要根据人眼对明暗的适应能力和减少驾驶员对光斑引起的疲劳设计隧道照明系统。 在设计时，要根据隧道不同段对亮度的需求进行科学设计，可选用LED 线性灯达到隧道照明的连续性，实现视觉的一致性美感，消除频闪效应，缓解眼睛驾驶疲劳感，确保长隧道照明设计的合理性与科学性。