公路隧道出入口燈光配置優(yōu)化

黃興新 董萬鵬 郭進(jìn)朝 周筆 陳智章

摘? 要：隧道燈光的合理分布可以使行車更加安全舒適，提高燈具照射效率，節(jié)能環(huán)保。公路隧道進(jìn)出口亮度的急劇變化會造成駕駛員視覺適應(yīng)困難，嚴(yán)重時甚至?xí)?dǎo)致交通事故。為解決這種駕駛員視覺適應(yīng)的“滯后現(xiàn)象”，提高行車安全，本文基于白天與夜晚兩種場景，考慮了隧道進(jìn)出口和隧道中間段等不同位置的燈具分布，仿真研究了隧道照明總體效果，提出了可行的方案，為后續(xù)道路燈照明設(shè)計提供了參考。

關(guān)鍵詞：隧道照明;視覺適應(yīng);照射效率

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 文章編號：2096-4706（2019）01-0040-04

Optimization of Light Distribution for Highway Tunnel Entrance

HUANG Xingxin，DONG Wanpeng，GUO Jinchao，ZHOU Bi，CHEN Zhizhang

（College of Physics and Electronic Information Engineering，Minjiang University，F(xiàn)uzhou? 350108，China）

Abstract：The reasonable distribution of tunnel lighting can make driving safer and more comfortable，improve the lighting efficiency，energy saving and environmental protection. Rapid changes in brightness at the entrance and exit of highway tunnels will cause difficulties in visual adaptation of drivers，and even lead to traffic accidents. In order to solve the “l(fā)ag phenomenon” of driver’s visual adaptation and improve driving safety，Based on the two scenes of day and night，this paper considers the distribution of lights in different locations such as tunnel entrance and exit and tunnel middle section，simulates and studies the overall effect of tunnel lighting，and puts forward feasible schemes，which provides a reference for the follow-up road lighting design.

Keywords：tunnel lighting;visual adaptation;irradiation efficiency

0? 引? 言

21世紀(jì)，我國的隧道照明技術(shù)就像我們國家的經(jīng)濟(jì)一樣飛速發(fā)展，在其發(fā)展過程中我們攻克了許多困難，但仍有較多問題有待解決：（1）現(xiàn)在隧道內(nèi)部的燈光選擇還主要是鈉燈和熒光燈，設(shè)計陳舊、照明設(shè)施壽命短、能耗過高;（2）燈距布置不夠科學(xué)合理。燈具的布置往往可以使隧道照明達(dá)到事半功倍的效果，而我國的隧道照明設(shè)計對燈具的分布，排列設(shè)計等，通常都是采用兩側(cè)安放燈具的形式，但兩側(cè)的布置燈具的照明效果要低于中間布置燈具的情形，而且燈具大都是等距排列，照明資源沒有得到最有效的利用，同時也對車輛正常行駛產(chǎn)生了不良影響和增加了交通的不安全因素。

1? 關(guān)于隧道中的視覺問題

1.1? 隧道入口處的視覺問題

在白天時，由于隧道外部的光照亮度，高于隧道內(nèi)部的亮度，此時當(dāng)車輛由隧道外駛向內(nèi)部時，考慮到人的眼睛調(diào)節(jié)“滯后”的原因，也就是眼睛的瞳孔還沒來得及變大，光線就變暗了，此時駕駛的司機(jī)就會看不清前方的情況（也就是我們常說的視覺盲區(qū)），導(dǎo)致車禍的發(fā)生。

1.2? 隧道內(nèi)部的視覺問題

我們都知道隧道一般都建在山下或者地下，這些地方的空氣流通性很差，汽車排放的尾氣和一些塵土就留在了隧道內(nèi)。而煙霧小顆粒會使光發(fā)生漫反射，導(dǎo)致光的亮度和照度變低，同時還會擋住司機(jī)的視線使司機(jī)很難看清車輛前方的事務(wù)，這樣就很容易發(fā)生交通事故。

1.3? 隧道出口處的視覺問題

在白天，當(dāng)車輛由隧道內(nèi)部駛向隧道外部時，白天隧道內(nèi)比隧道外要暗，司機(jī)在一個很暗的地方突然駛向一個很亮的地方這就會使人的眼睛來不及反應(yīng)（也就是我們常說的滯后性），人的眼睛在滯后的情況下是很難看清前方的情況，同時外面強(qiáng)烈的光線照的人眼睛很不舒服，此時司機(jī)就會做出不當(dāng)?shù)姆磻?yīng)，從而導(dǎo)致車禍的發(fā)生。夜間的情況和白天的恰恰相反，黑夜的時候是隧道內(nèi)部比隧道外部亮，此時當(dāng)司機(jī)進(jìn)入隧道時，和白天司機(jī)出隧道時的情況是一樣的，但是在隧道內(nèi)部的時候燈光的亮度要比白天的高，畢竟是晚上，沒有太陽光的照射，必須要加大亮度，防止車禍發(fā)生。當(dāng)司機(jī)駛出隧道時和白天的司機(jī)進(jìn)入隧道時的原理是一樣的。在設(shè)計的時候要區(qū)分不同的情況。

2? 照明仿真與結(jié)果分析

本文基于DlALux軟件，根據(jù)常見公路隧道照明的具體情況，設(shè)計了隧道白天和夜晚兩種情形的燈具分布優(yōu)化模型。

2.1? 模型建立

如圖1所示：隧道長30米，寬10米，高5米，材質(zhì)：水泥，反射系數(shù)：0.27。

設(shè)計原則：隧道一般在100米以上才會有照明，但是我們設(shè)計時，只要模擬出情景即可，30米長的隧道，前10米是入口段過度，后10米是出口段過度，中間10米是正常路段。

2.1.1? 白天隧道照明設(shè)計

（1）照明燈具選擇

燈具：DIAL 25 SEKOLUX-E PL-L 136 EVG如圖2且配光曲線如圖3。

產(chǎn)品編號：25? ?光通量：2350lm? ?瓦數(shù)：36W

燈具的分類根據(jù)CIE：99? ?配件：1×T26? ?36W（修正系數(shù)1.000）

（2）照明燈具分布

燈具的分布是：前十米入口段密度由大到小，中間十米為過度段均勻分布，后十米為出口段密度由小到大，如圖4所示。

2.1.2? 夜晚隧道照明設(shè)計

隧道模型和上個白天隧道照明設(shè)計方案模型相同。

（1）照明燈具選擇

燈具：DIAL? Optikleuchten如圖5且配光曲線如圖6。

產(chǎn)品編號：6? ?光通量：3200lm? ?瓦數(shù)：46W

燈具的分類根據(jù)CIE：100? ?配件：1×TC-TEL? ?42W （修正系數(shù)1.000）

（2）照明燈具分布

燈具的分布是：前十米入口段密度由小到大，中間十米為過度段均勻分布，后十米為出口段密度由大到小。

2.2? 結(jié)果與分析

2.1.1? 白天隧道照明

本次設(shè)計方案我們一共使用78個燈，功率：36W，光通量：2350lm。從圖7可以看出，燈光的照度在隧道的入口處和出口處照度值比較大，并且密度也比較大，最大照度達(dá)到280lm，當(dāng)人從較亮的外部環(huán)境進(jìn)入到隧道后，由于隧道內(nèi)部也是比較亮的，所以產(chǎn)生視覺上的滯后性比較小，在中部位置我們可以看到照度比較小，同時也比較均勻。

從圖8可以看出平均照度保持在210lm上下，這時在司機(jī)經(jīng)過一段時間適應(yīng)隧道內(nèi)部的光線已經(jīng)能看清區(qū)內(nèi)的情況下，我們再把亮度調(diào)小司機(jī)已經(jīng)可看的到了，過度段調(diào)小亮度達(dá)到節(jié)約能源的目的。在后十米出口的位置我們可以看到照度又一次變大，此時亮度基本與洞外相等，以達(dá)到相對良好的銜接環(huán)境，這樣為司機(jī)留有視覺的過度期，不會因為突然的變化引起不適。

2.2.2? 夜晚隧道照明

本次設(shè)計我們一共使用89個燈，功率：80W，光通量：2350lm，從圖9中可知，總光通量為284800lm，總功率：4094。從圖8可以看出，燈光的照度在隧道的入口處前十米照度值比較小，開始是100-200-300-400（lm）司機(jī)在這個過程中慢慢適應(yīng)下來，中間十米過度段照度400的時候穩(wěn)定下來，司機(jī)進(jìn)入隧道會在400lm左右的照度下前行，然后到達(dá)后十米出口段時亮度會慢慢變小400-300-200-100（lm），在100lm左右的照度下車輛駛離隧道，這時司機(jī)出隧道之后，在車輛自身的燈光下已經(jīng)沒有什么影響。

3? 結(jié)? 論

隧道的發(fā)展已有很多年的歷史，那么隧道的照明設(shè)計，將必然會被迫切需要，公路隧道中如何讓車輛安全、方便的通過隧道，同時又節(jié)約能源，這是公路隧道照明研究的一項重點。

通過本文的仿真設(shè)計方案我們可以得到結(jié)論：隧道燈光的分布應(yīng)該采用中間布燈的形式，根據(jù)白天黑夜的不同情況來調(diào)整燈光的亮暗，仿真過的燈光分布設(shè)計不僅能達(dá)到亮度的需求，使隧道內(nèi)部車輛行駛安全，還能節(jié)省大量的能源。

參考文獻(xiàn)：

[1] 《中國公路學(xué)報》編輯部.中國隧道工程學(xué)術(shù)研究綜述·2015 [J].中國公路學(xué)報，2015，28（5）：1-65.

[2] 張善偉.公路隧道照明設(shè)計中DIALux的適用性及建模方法分析 [J].照明工程學(xué)報，2014，25（5）：93-97.

[3] 傅翼，楊波，陳云慶.公路隧道照明眩光影響仿真與分析 [J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2014，51（5）：150-154.

[4] 胡江碧，李然，馬勇.高速公路隧道入口段照明安全閾值評價方法 [J].中國公路學(xué)報，2014，27（3）：92-99.

[5] 王少飛，涂耘，鄧欣，等.論公路隧道照明節(jié)能 [J].照明工程學(xué)報，2012，23（3）：106-112.