城市地下道路照明设计指标研究

杨 翠，赵 轶，胡国辉，余 波，王少飞

(1.重庆市计量质量检测研究院，重庆 401121；2.招商局重庆交通科研设计院有限公司，重庆 400067；3.国家山区公路工程技术研究中心，重庆 400067)

引言

近年来，我国建设了大量城市地下道路，照明系统虽然为保障其安全、畅通、高效运行发挥了重要的作用，但城市地下道路照明系统设计却缺少专项标准的支撑。《公路隧道照明设计细则》(JTG/T D70 2-01—2014)[1]和《地下建筑照明设计标准》(CECS 45—92)[2]不完全适用；《城市地下道路工程设计规范》(CJJ 221—2015)[3]仅对照明系统设计做出原则性规定，并未给出明确的技术参数；《LED城市道路照明应用技术要求》(GB/T 31832—2015)[4]针对城市道路(含城市隧道)照明用LED灯具及应用，适用范围比较有限。

本文在国内大量城市地下道路工程建设案例的基础上，参考国内现行道路照明标准规范并结合城市地下道路特点，将系统性地提出城市地下道路照明系统设计指标，以期为城市地下道路照明工程建设提供参考。

1 城市地下道路的特点

《城市地下道路工程设计规范》(CJJ 221—2015)提出了城市地下道路的概念，涵盖了一般所说的城市道路隧道、地下立交、地下车库联络道等。城市地下道路与公路隧道的地理位置不同，导致了在建设条件、交通流特点、技术标准等方面存在较大差异[5]，见表1。

表1 城市地下道路与公路隧道的差异

正是由于上述差异，使得城市地下道路与公路隧道在照明设计指标方面具有一定的区别。

2 城市地下道路照明分段

城市地下道路内照明包括行车道照明、紧急停车带照明、车行和人行横通道照明、疏散通道照明、地下附属设施用房照明等。以单向交通城市地下道路为例，行车道照明区段可划分为敞开段照明、入口段照明、过渡段照明、中间段照明和出口段照明，如图1所示。

P—洞口；S—敞开段起点；A—适应点； L20(S)—洞外亮度；Lth1、Lth2—入口段亮度；Ltr1、Ltr2、Ltr3—过渡段亮度；Lin—中间段亮度；Lex1、Lex2—出口段亮度；Dth1、Dth2—入口段TH1、TH2分段长度；Dtr1、Dtr2、Dtr3—过渡段TR1、TR2、TR3分段长度；Din—中间段长度；Dex1、Dex2—出口段EX1、EX2分段长度。图1 单向交通城市地下道路照明区段Fig.1 Urban underground road lighting section of one-way traffic

城市地下道路入口段、过渡段、出口段照明由基本照明和加强照明组成；基本照明与中间段照明一致。所有城市地下道路均应设置基本照明，长度小于100 m的城市地下道路不设置加强照明。

3 城市地下道路照明设计参数

3.1 敞开段照明

敞开段照明应与道路照明亮度保持一致，如该段城市道路无照明设施，则参照城镇建设工程行业标准《城市道路照明设计标准》(CJJ 45—2015)[6]相关要求，按表1取值。

表2 敞开段亮度

3.2 入口段照明

参考国际照明委员会《Guide for the Lighting of Road Tunnels and Underpasses》(CIE 88：2004)[7]及行业标准《公路隧道照明设计细则》(JTG/T D70 2-01—2014)，入口段划分为TH1、TH2两个照明段，对应的亮度应分别按式(1)、式(2)计算：

Lth1=k×L20(S)

(1)

Lth2=0.5×k×L20(S)

(2)

式中Lth1为入口段TH1的亮度；Lth2为入口段TH2的亮度；k为入口段亮度折减系数，可按表3取值；L20(S)为洞外亮度。

表3 入口段亮度折减系数

城镇建设工程行业标准《城市地下道路工程设计规范》(CJJ 221—2015)第3.3.2条规定，城市地下道路匝道的设计速度宜为主线的0.4～0.7倍，故当城市地下道路入口匝道设计速度低于20 km/h时，入口段亮度折减系数可按0.01取值。

城市地下道路照明设计的洞外亮度L20(S)应实测取得，当实测有难度时，可按表4取值，待工程竣工后再根据实测值作适当调整。

表4 洞外亮度L20(S)

长度为100～300 m的城市地下道路，入口段TH1、TH2的亮度宜分别按式(1)及式(2)计算值的50%取值。

入口段TH1、TH2长度按式(3)计算：

(3)

式中Dth1为入口段TH1长度；Dth2为入口段TH2长度；Ds为停车视距，应符合城镇建设工程行业标准《城市地下道路工程设计规范》(CJJ 221—2015)相关规定；h为隧道内净空高度。

当城市地下道路设计速度为20～40 km/h时，主洞、匝道的入口段总长度可按20～40 m取值。

3.3 过渡段照明

过渡段按渐变递减原则划分为TR1、TR2、TR3三个照明段，与之对应的亮度应按式(4)～式(6)计算：

Ltr1=0.15×Lth1

(4)

Ltr2=0.05×Lth1

(5)

Ltr3=0.02×Lth1

(6)

长度小于300 m的城市地下道路可不设置过渡段加强照明。当TR3的亮度Ltr3不大于中间段亮度Lin的2倍时，可不设置过渡段TR3加强照明。

1)过渡段1。过渡段TR1长度应按式(7)计算：

(7)

2)过渡段2。过渡段TR2长度应按式(8)计算：

(8)

3)过渡段3。过渡段TR3长度应按式(9)计算：

(9)

3.4 中间段照明

中间段照明应符合以下3点：

1)城市地下道路中间段照明亮度应与敞开段照明保持一致；但当城市地下道路为地下车库联络道时，中间段照明亮度不应低于2.0 cd/m2。

2)城市地下道路内分流段、合流段的亮度不应低于中间段亮度的3倍。

3)行人与车辆混合通行的城市地下道路，中间段亮度不应低于2.0 cd/m2。

3.5 出口段照明

出口段划分为EX1、EX2两个照明段，每段长度宜取30 m，与之对应的亮度应按式(10)、式(11)计算：

Lex1=3×Lin

(10)

Lex2=5×Lin

(11)

长度小于300 m的城市地下道路可不设置出口段加强照明。

4 其他照明设计参数

1)紧急停车带照明亮度。当城市地下道路设有紧急停车带时，宜采用高显色性的光源，照明亮度不应低于4.0 cd/m2。

2)车行、人行横通道照明亮度。当城市地下道路设有车行、人行横通道时，其照明亮度不应低于1.5 cd/m2。

3)疏散通道照明亮度。当城市地下道路采用盾构法或沉管法建设设有疏散通道(含疏散楼梯、纵向安全通道)时，地面平均照度不应低于100 lx。

4)附属设施用房照度。部分城市地下道路还设有变配电室、水泵房、风机房等附属设施用房，参考国家标准《建筑照明设计标准》(GB 50034—2013)[9]，照明标准见表5。

表5 附属设施用房照明标准值

5)侧墙照明亮度。城市地下道路侧壁亮度是背景亮度的组成部分，起到满足机动车驾驶员的视觉适应性和视觉诱导作用。城市地下道路两侧墙面2 m高范围内的平均亮度，不宜低于路面平均亮度的60%。

6)照明质量。基本照明的路面亮度总均匀度、路面亮度纵向均匀度、路面照度均匀度不应低于表6的数值。

表6 城市地下道路照明质量

7)维护系数。城市地下道路通行车辆主要以中、小型车辆为主，维护系数取值相应提高，按0.75取值。

5 对比分析

城市地下道路照明与公路隧道照明设计指标对比分析见表7。主要差异点在于：①城市地下道路照明设施需要考虑与城市照明设施紧密衔接；②城市地下道路特别是水下道路洞外亮度一般偏高，洞口需要考虑减光措施，在确保行车安全的同时，实现运营节能；③城市地下道路结构形式较为复杂，需要考虑不同建造工法(如盾构法、沉管法)和不同功能用途(如快速路、主干路、次干路、支路及地下车库联络道等)的照明设计要求。

表7 设计指标对比分析

6 结语

由于城市地下道路与公路隧道地理位置不同，导致了在建设条件、交通流特点、技术标准等方面存在较大差异，从而使得城市地下道路与公路隧道在照明设计指标方面具有一定的区别，不能完全照搬《公路隧道照明设计细则》进行工程建设。

在国内大量城市地下道路工程建设案例的基础上，本文参考国内现行标准规范并结合城市地下道路自身特点，系统性地提出了城市地下道路照明系统设计指标。

目前我国仍有大量城市地下道路正在建设，建议中国照明学会尽快组织专家编制《城市道路隧道照明设计规范》，并纳入光导照明、太阳能光纤照明等最新照明技术[9-11]，体现安全舒适、节能低碳、绿色环保、智能高效的城市道路隧道照明设计理念。