高速公路隧道機(jī)電工程照明系統(tǒng)的施工

劉毅

摘要：高速公路隧道機(jī)電工程是高速公路機(jī)電工程的一個(gè)分部工程，包括通風(fēng)、照明、消防、監(jiān)控、低壓供配電等子系統(tǒng)。隧道照明燈具的安裝直接影響隧道的照明和美觀，本文主要介紹隧道照明燈具安裝的基本工序和施工中采用的主要方法。

關(guān)鍵詞：隧道照明；工序

概述

照明系統(tǒng)一般采用熒光燈、高壓鈉燈或LED燈，安裝在行車道的上方及隧道橫洞上方，以滿足隧道內(nèi)路面的平均照度和均勻度的要求；照明系統(tǒng)主要是隧道燈具的安裝，包括基礎(chǔ)測(cè)量定位、打孔，底座安裝，燈具安裝，燈具調(diào)整，管內(nèi)配線，燈具接線，系統(tǒng)調(diào)試等工作。隧道作為高速公路的特殊路段，當(dāng)車輛在駛?cè)搿⑼ㄟ^(guò)和駛出隧道的過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)一系列的視覺問(wèn)題，為適應(yīng)視覺的變化，需設(shè)置附加電光照明。因而隧道照明工程在高速公路機(jī)電工程中占有重要的地位。

1、隧道照明燈具安裝[1]

1.1 施工準(zhǔn)備：主要施工機(jī)具（移動(dòng)平臺(tái)、運(yùn)輸車、電錘、榔頭、扳手、接線工具、絕緣搖表、皮尺、劃筆、水平尺、鋼卷尺等）的準(zhǔn)備。施工前對(duì)燈具進(jìn)行詳細(xì)檢查；燈具規(guī)格型號(hào)符合設(shè)計(jì)要求，產(chǎn)品證書、合格證等齊全；外觀無(wú)壞損現(xiàn)象，安裝附件齊全、足夠。根據(jù)施工圖紙與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，確定燈具安裝方式，并在安裝位置標(biāo)出燈號(hào)，以防燈具安裝混亂

1.2 測(cè)量：用標(biāo)高尺、水平尺測(cè)量并用線繩標(biāo)示出水平安裝線。

1.3 劃線定位：在燈具及橋架底座安裝時(shí)首先是底座定位，根據(jù)高速公路隧道照明工程燈具、橋架安裝設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，燈具在入口段一般是1.1-1.2m一個(gè)燈，過(guò)渡段4-6m一個(gè)燈，基本段8-12m一燈，出口段和出口段的過(guò)渡段和入口段基本相同。那么在燈具較短時(shí)采用尺竿定位，一般在入口段、過(guò)渡段和出口段都可用尺竿定位。基本段可以在地面上用皮尺放點(diǎn)8-12m然后用吊線垂引上至隧道頂，如果是彎道可根據(jù)彎曲的程度把內(nèi)彎燈具的距離適當(dāng)放小，外彎的距離適當(dāng)放大，這樣可以保證燈具、橋架對(duì)稱、整體協(xié)調(diào)、美觀。燈具、橋架底座定位時(shí)不可離線、不能頂線，把底座的邊要看的與線平行、看正在畫眼的位置，打眼時(shí)一定要按照所劃的點(diǎn)去打，不要跑位以免照成下一道工序的返工.

1.4 打眼：燈具眼位測(cè)量定位好之后，即可進(jìn)行燈具的打眼工作。采用電鉆或電錘，由熟練工人操作進(jìn)行。電鉆、電錘的電源采用發(fā)電機(jī)或洞內(nèi)臨時(shí)施工電源。

1.5 燈具支架安裝：在已經(jīng)確定的位置上安裝燈具支架。安裝時(shí)注意燈具的型號(hào)，燈具支架的孔距和相互距離；

1.6 燈具安裝：按照?qǐng)D紙要求的型號(hào)，安裝燈具。燈具安裝前要將燈具打開檢查，保證光源、觸發(fā)器、整流器、電容安裝完好；

1.7 接線：根據(jù)燈具接線表檢查配電線路，確定所要連接的配電主干線；檢查燈具使用的導(dǎo)線電壓等級(jí)是否符合要求；按燈具安裝接線圖，用穿刺線夾分別將零線與相線接入主干線，并將燈具外殼的接地線應(yīng)與接地干線可靠連接。

1.8 調(diào)試：檢查各燈具接線是否牢固、正確，燈具內(nèi)元器件是否良好，并形成記錄；調(diào)整燈具安裝角度，保持燈具外表面在同一平面上，燈具上、下表面在同一條線上；上述工作完成后即可固定燈具；通電調(diào)試，檢查燈具各控制段、控制回路工作是否正常、正確。

1.9 回路調(diào)試正常后，將燈具尾線固定。固定時(shí)要求方式統(tǒng)一，線形整齊美觀；

1.10 系統(tǒng)調(diào)試。

2電纜橋架安裝

根據(jù)電纜橋架承重程度，分為單臂托架和雙臂托架；

2.1 前期檢查：察看測(cè)量隧道壁弧度，根據(jù)測(cè)量弧度定做橋架托臂底座安裝角度。有明顯落差的隧道壁須根據(jù)實(shí)際情況單獨(dú)定做托臂（如緊急停車帶須定做90度托臂以及相應(yīng)的橋架彎頭），保證橋架安裝后整體水平、美觀；

2.2 劃線定位：按照?qǐng)D紙要求高度先確定橋架托臂安裝位置，測(cè)量高度時(shí)要利用已經(jīng)形成的參考物作為測(cè)量基礎(chǔ)（如已經(jīng)完工或初步完工的路面，道沿等），先畫出一條基準(zhǔn)線，然后根據(jù)托臂間距確定托臂安裝位置；

2.3 橋架托臂安裝：在已經(jīng)確定的位置上安裝橋架托臂，特殊的地方需要安裝特殊定做的托臂，必要時(shí)進(jìn)行托臂組裝。初步調(diào)整托臂角度；

2.4 電纜橋架安裝：安裝電纜橋架。根據(jù)隧道彎曲程度可選擇不同長(zhǎng)度的橋架，較直隧道可選用長(zhǎng)橋架（4米-6米），轉(zhuǎn)彎處可選用短橋架（1米-2米）。橋架之間以及橋架與托臂之間要可靠固定，橋架之間要用接地線連接。調(diào)整托臂角度，使橋架平直、美觀，可多個(gè)角度進(jìn)行觀察調(diào)整。

3 隧道照明設(shè)計(jì)的原則[3]

為解決車輛駛?cè)牖蝰偝鏊淼罆r(shí)亮度的突變使視覺產(chǎn)生的“黑洞效應(yīng)”或“白洞效應(yīng)”，許多國(guó)家各自確定了一些設(shè)計(jì)原則和標(biāo)準(zhǔn)：如美國(guó)IES、英國(guó)BS、日本《隧道照明設(shè)計(jì)指南》、國(guó)際照明協(xié)會(huì)的CIE標(biāo)準(zhǔn)以及中國(guó)的《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》等。共同遵守的設(shè)計(jì)原則可以歸納為以下幾點(diǎn)：

（1）隧道內(nèi)不管是白天或夜間均需設(shè)基本照明；

（2）白天車輛進(jìn)入隧道時(shí)，路面亮度應(yīng)逐漸下降，使司機(jī)的視覺有一個(gè)適應(yīng)過(guò)程，將入口段分為引入段、適應(yīng)段和過(guò)渡段；

（3）確定引入段、適應(yīng)段和過(guò)渡段的長(zhǎng)度（S），通常按車速（V）以T=2s的適應(yīng)時(shí)間來(lái)確定，可用S=VT/3.6（m）來(lái)估算；

（4）出口段也應(yīng)設(shè)過(guò)渡照明，在雙向交通情況下和入口段相同；

（5）夜間出入口不設(shè)加強(qiáng)照明，洞外應(yīng)設(shè)路燈照明，亮度不低于洞內(nèi)基本亮度的1/2；隧道內(nèi)應(yīng)設(shè)應(yīng)急照明，其亮度不低于基本亮度的1/10。

4.隧道各階段的燈管視覺設(shè)計(jì)

下圖是隧道各階段的分布及視覺響應(yīng)

4.1臨近段L20[4]

駕駛員駛向隧道時(shí)在臨近段眼睛調(diào)適的亮度決定了隧道內(nèi)閾值段的亮度要

求，在此應(yīng)該考慮兩種調(diào)適亮度：臨近段的亮度和等效環(huán)境亮度、天空亮度.對(duì)處于離隧道口安全剎車距離處的駕駛員而言，也就是臨進(jìn)段的最小長(zhǎng)度，其感受的臨近段亮度等于以隧道四分之一高度為底部圓心，以眼睛為頂點(diǎn)的2x100圓錐視野范圍內(nèi)的平均。

對(duì)大多數(shù)隧道類型，可以采取各種措施來(lái)降低臨近段的亮度，如使用粗糙的深色材料來(lái)處理臨近段路面、隧道口立面和近隧道口的墻面（如水底隧道）；在和

入口相鄰的地方或入口上方植樹來(lái)遮蔽明亮的天空，或者將隧道口建造的盡可能高大，這樣就可以降低隧道內(nèi)的亮度，便于節(jié)能。

在實(shí)際操作中，根據(jù)隧道類型和采取的措施的不同，隧道臨近段的最高亮度在約3000cd/m2 至超過(guò)8000cd/m2之間。

4.2加強(qiáng)段

加強(qiáng)段是隧道內(nèi)四個(gè)區(qū)段的第一段，在臨近段行駛的駕駛員進(jìn)入隧道前必須能看見入口處的路面情況，消除“黑洞”現(xiàn)象。

加強(qiáng)段的長(zhǎng)度取決于隧道設(shè)計(jì)的最高時(shí)速，至少與最高速度時(shí)的安全剎車距離（SSD）相等.這是因?yàn)樵诖硕巫钸h(yuǎn)端的路面應(yīng)當(dāng)為在安全剎車距離外準(zhǔn)備進(jìn)入隧道的駕駛員能看清障礙物作為背景。

為使駕駛員維持良好的視覺狀態(tài)，確保安全，在隧道入口處的開頭需要相對(duì)較高的亮度，此亮度是臨近段亮度L20的函數(shù)。

4.3過(guò)渡段

經(jīng)過(guò)照明水平相對(duì)高的加強(qiáng)段，隧道內(nèi)的照明可以逐步降低到很低的水平，這段漸降的區(qū)域就是過(guò)渡段。

過(guò)渡段的長(zhǎng)度取決于設(shè)計(jì)最高時(shí)速和入口段尾部與內(nèi)部段的照明水平的差別。

過(guò)渡段沿隧道軸向的亮度分布由以下公式?jīng)Q定，長(zhǎng)度由曲線的標(biāo)示和車速?zèng)Q定：Ltr=Lth（1.9+t）-1.4 [5]

4.4內(nèi)部段

內(nèi)部段即隧道內(nèi)遠(yuǎn)離外部自然光照影響的區(qū)域，駕駛員的視覺只受隧道內(nèi)照明的影響.該段只需提供合適的亮度水平，具體數(shù)值由交通流量和車輛時(shí)速?zèng)Q定. 內(nèi)部段的照明無(wú)需任何變化，只要提供均一的稍高于普通開放式道路照明水平的亮度即可。

4.5出口段

出口段是單向隧道的最后區(qū)段，接近出口的駕駛員視覺受隧道外亮度的影響.

由于人眼從暗向明視覺的調(diào)節(jié)速度極快，所以，隧道出口并不需為視覺適應(yīng)增設(shè)照明。但是，為使駕駛員在明亮出口的視覺背景下可清晰看見前面大車陰影中的小車，以及離開出口時(shí)有良好的后向視覺，或?yàn)閼?yīng)急時(shí)和維護(hù)時(shí)可雙向運(yùn)行，可以使出口的照明和入口照明保持對(duì)稱布置.出口段照明需將隧道最后的60米區(qū)域的亮度提高到內(nèi)部段亮度水平的五倍即可。

下圖是隧道燈光實(shí)景圖

5隧道的夜間照明及應(yīng)急照明

對(duì)于夜晚照明而言，入口照明相應(yīng)地減少，而出口段，則由于隧道外的照明比隧道的內(nèi)部段照明更低，在夜晚會(huì)出現(xiàn)“黑洞”現(xiàn)象，因此，一般應(yīng)設(shè)置過(guò)渡段，逐漸減低照明水平直至達(dá)到外部道路的夜間照明水平。

表5-1日本隧道照明標(biāo)準(zhǔn)的夜間出口過(guò)渡照明

應(yīng)急照明應(yīng)使用獨(dú)立于主照明的電源供電，在停電后自動(dòng)接入，啟動(dòng)應(yīng)急照明。應(yīng)急照明的照度一般應(yīng)為正常照明的1/5。如果是長(zhǎng)時(shí)間停電，還應(yīng)提供入口處的信號(hào)照明，以警告駕駛員放慢車速，減少事故發(fā)生的可能性。同時(shí)還應(yīng)設(shè)誘導(dǎo)照明，在隧道內(nèi)壁上等間隔布燈，指明隧道內(nèi)壁位置和隧道的走向。

參考文獻(xiàn)：

[1]張亞林.高速公路中短隧道照明研究[D].湖南大學(xué).2008年

[2]楊堅(jiān).隧道照明設(shè)計(jì)淺談[J].林業(yè)建設(shè).2008年03期

[3]李建國(guó).讓LED在隧道照明應(yīng)用中智能化[J].交通世界（運(yùn)輸.車輛）.2011年08期

[4]交通部第二公路勘察設(shè)計(jì)院.公路設(shè)計(jì)手冊(cè)·路基北京.人民交通出版社.1996.

[5]張阿玲.高速公路隧道照明設(shè)計(jì)與研究[D].長(zhǎng)安大學(xué).2011年