隧道舒緩照明系統(tǒng)的研發(fā)及應(yīng)用

田井速 羅恒 陳軍 張靖宇

摘要：?隧道舒緩照明系統(tǒng)由光致儲(chǔ)能發(fā)光涂料、LED能量激發(fā)燈、LED水紋投影燈、LED圖像投影燈組成。光致儲(chǔ)能發(fā)光涂料與LED能量激發(fā)燈并用在隧道壁起到補(bǔ)光增亮作用；LED水紋投影燈與LED圖像投影燈在隧道頂弧營造出各種舒適圖案。該系統(tǒng)在都（勻）香（格里拉）高速六（盤水）威（寧）段高速黃家屋基隧道進(jìn)行了示范應(yīng)用。新技術(shù)的應(yīng)用消除了隧道或地下空間“黑洞”或“盲光”及“眩光”的現(xiàn)象并具有安全、舒緩、節(jié)能、應(yīng)急功效；與原照明模式相比節(jié)能率達(dá)33.3%。

關(guān)鍵詞：隧道照明??舒緩照明??儲(chǔ)能發(fā)光涂料?節(jié)能

中圖分類號：U453.7;TP273?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Development?and?Application?of?the?Tunnel?Smoothing?Lighting?System

TIAN?Jingsu?1，2??LUO?Heng1???CHEN?Jun3??ZHANG?Jingyu2

（1.Guizhou?Material?Technology?Innovation?Base，?Guiyang，?Guizhou?Province，?550014?China;2.Guizhou?Jucai?Technology?Co.，?Ltd.，?Guiyang，?Guizhou?Province，?550014?China;3.Guizhou?Xineng?Electro-Optic?Technology?Development?Co.，?Ltd.，??Guiyang，?Guizhou?Province，?550014?China）

Abstract：?The?tunnel?soothing?lighting?system?is?combined?by?photoluminescence?energy?storage?coatings，?LED?energy?excitation?lamps，?LED?water?wave?projection?lamps?and?LED?image?projection?lamps.?Both?photoluminescence?energy?storage?coatings?and?LED?energy?excitation?lamps?are?used?on?the?tunnel?wall?to?enhance?the?brightness，?and?LED?water?wave?projection?lamps?and?LED?image?projection?lamps?create?a?variety?of?comfortable?patterns?;on?the?ceiling?of?the?tunnel.?This?system?has?been?demonstrated?and?applied?in?the?Huangjiawuji?Tunnel?of?Liupanshui-Weining?Section?of?Duyun-Shangrila?Expressway.?The?application?of?this?new?technology?has?eliminated?the?phenomenon?of?“black?hole”，?“blind?light”?and?“glare”?in?the?tunnel?or?underground?space，?which?has?the?effect?of?safety，?relief，?energy?saving?and?emergency，?and?the?energy-saving?rate?is?33.3%?compared?with?the?previous?lighting?mode.

Key?Words：?Tunnel?lighting;?Soothing?lighting;?Energy?storage?luminescent?coating;??Energy?conservation

目前，我國公路隧道工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化工作經(jīng)過近十幾年的發(fā)展已日趨完善，內(nèi)容和技術(shù)愈加豐富，運(yùn)行管理體系也愈加完善和人性化，基本形成了能滿足我國公路交通發(fā)展建設(shè)需要的公路隧道工程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。但隨著隧道照明光源技術(shù)的發(fā)展，在國家和地方層面，公路隧道人工照明光環(huán)境評價(jià)指標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)、方法和技術(shù)等方面尚缺乏客觀、安全、節(jié)能系統(tǒng)化和標(biāo)準(zhǔn)化的研究，加之隧道照明產(chǎn)生巨大運(yùn)行能耗，使得高額的隧道運(yùn)行管理費(fèi)用入不敷出。事實(shí)已證明，公路隧道是公路運(yùn)行中安全風(fēng)險(xiǎn)最大的路段，其影響區(qū)域內(nèi)光環(huán)境照明方式、照明標(biāo)準(zhǔn)、照明調(diào)控及營造等方面的安全、節(jié)能等人性化、精細(xì)化程度仍存在一定的問題，重待改善。公路隧道舒緩照明設(shè)置的首要目標(biāo)是給隧道用戶創(chuàng)造良好的視覺環(huán)境，確保駕駛員能夠以一定的運(yùn)行速度安全舒適地接近及穿越隧道。傳統(tǒng)的隧道照明設(shè)計(jì)對駕駛員駕駛視認(rèn)的感受僅停留在定性層面，道照明質(zhì)量設(shè)計(jì)指標(biāo)較為單一，公路隧道人造光環(huán)境的設(shè)置理論尚處于駕駛員對燈光的亮度需求及靜態(tài)的障礙物視覺認(rèn)知需求理論研究階段，關(guān)于駕駛員動(dòng)態(tài)駕駛視認(rèn)光環(huán)境照明求、照明光源與照明節(jié)能的安全隱患問題亟須解決[1]。該文就隧道舒緩照明系統(tǒng)進(jìn)行了研制并在都（勻）香（格里拉）高速六（盤水）威（寧）段高速黃家屋基隧道進(jìn)行了示范應(yīng)用。

隧道舒緩照明系統(tǒng)由光致儲(chǔ)能發(fā)光涂料LED能量激發(fā)燈、LED水紋投影燈、LED圖像投影燈組成。光致儲(chǔ)能發(fā)光涂料由成膜抗?jié)B性好的苯丙乳液為基體、配合以其他助劑，添加新型光致長余輝儲(chǔ)能發(fā)光材料，具有增光發(fā)亮、延時(shí)發(fā)光、防火阻燃、防水等功能。光致長余輝儲(chǔ)能發(fā)光材料為鋁酸鍶系列發(fā)光粉，具有發(fā)光亮度高、余輝時(shí)間長等特點(diǎn)。苯丙乳液通過添加阻燃劑及其他功能性助劑具有阻燃功能，能防止火災(zāi)蔓延。儲(chǔ)能發(fā)光涂料在隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)起到指示安全逃生、疏散的作用。在儲(chǔ)能發(fā)光涂料光亮衰減時(shí)通過LED半光譜能量激發(fā)態(tài)燈具對其進(jìn)行補(bǔ)光，以確保儲(chǔ)能發(fā)光粉始終處于激發(fā)態(tài)[2]。LED水紋投影燈、LED圖像投影燈在隧道頂部呈現(xiàn)不同影像，給司乘人員提供一個(gè)舒適行車環(huán)境，消除司乘人員的疲勞狀態(tài)及恐懼心理。

以SrAl2?O4?：Eu2?+，?Dy3?+為代表的長余輝儲(chǔ)能發(fā)光材料是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的新一代發(fā)光材料[3-4]?，該發(fā)光材料在太陽光或燈光等可見光照射下吸收并儲(chǔ)存光能，光照停止后，?將吸收的能量再以可見光的形式緩慢釋放出來[5-6]。這種功能性光致發(fā)光材料用途十分廣泛，可用于建筑裝飾裝潢、公共場所安全通道的警示標(biāo)志，還可用作應(yīng)急照明[7]。作為發(fā)光涂料，選用的成膜物必須具備的基本條件如下：（1）成膜物與發(fā)光粉的匹配性能要好；（2）成膜物的透明性要好，雜質(zhì)含量要低，不帶其他色調(diào)，只有透明的膠料才能充分顯示發(fā)光效果；（3）樹脂的附著性、耐磨性、抗老化性能等各項(xiàng)指標(biāo)要符合實(shí)際應(yīng)用的需要[8]。該項(xiàng)目采用透光性、耐油性、耐氧化性和耐候性極佳的苯丙乳液作為儲(chǔ)能發(fā)光涂料的載體，分別噴涂白色底涂、發(fā)光涂層、抗污面層三層即可達(dá)到儲(chǔ)能發(fā)光的效果。

2.1隧道舒緩照明用儲(chǔ)能發(fā)光涂料物理化學(xué)性能

為保證工程質(zhì)量，對隧道舒緩照明系統(tǒng)進(jìn)行檢測其技術(shù)指標(biāo)見表1。

由表1檢測結(jié)果可知光致儲(chǔ)能發(fā)光涂料具有良好的耐水性、耐酸堿性、耐變溫性和耐洗刷性、高亮等，各項(xiàng)指標(biāo)遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)要求[9-10]。

2.2?發(fā)光涂層的余暉衰減曲線

將發(fā)光涂層涂覆在1×1m的基板上，涂層厚度1?mm分別用10?W普通LED與10?W的特制LED能量激發(fā)燈照射5?min后測量其照度，測量結(jié)果如圖1，從圖1可以看出LED?能力激發(fā)燈激發(fā)后的亮度較普通LED的亮度高，0～10?min內(nèi)儲(chǔ)能發(fā)光涂料衰減較快后趨于平緩，因此在實(shí)際應(yīng)用時(shí)可將激發(fā)燈間斷性開關(guān)，以起到節(jié)能的目的。

3、隧道舒緩照明系統(tǒng)應(yīng)用研究

3.1工程簡介

隧道舒緩照明系統(tǒng)在“都（勻）香（格里拉）高速六（盤水）威（寧）段高速黃家屋基隧道”隧道中段700?m進(jìn)行實(shí)施。隧道兩側(cè)離地3.5?m高度內(nèi)噴涂光致儲(chǔ)能發(fā)光涂料，離地3.5?m高度安裝條形激發(fā)燈，隧道弧形頂部離地3.5?m內(nèi)安裝LED水紋燈與成像燈，燈具安裝平面布置圖見圖2，燈具安裝數(shù)量及功率見表2。

3.2隧道舒緩照明系統(tǒng)應(yīng)用效果

圖3分別為所有燈打開效果，水紋燈關(guān)、成像燈開，所有燈滅效果，隧道舒緩照明系統(tǒng)極大地提高了暗環(huán)境下的可視距離及駕乘的安全性。完全消除了隧道或地下空間“黑洞”或“盲光”及“眩光”的現(xiàn)存難題。在隧道里，新材料的低耗增光效果能讓整個(gè)隧道的駕駛段視野清晰，同時(shí)發(fā)光墻面的自然延伸，形成了一個(gè)清晰的安全寬帶標(biāo)識，讓駕乘人員在合適的照度及舒適的心情下安全行駛。

3.4隧道舒緩照明系統(tǒng)節(jié)能對比

選取都（勻）香（格里拉）高速六（盤水）威（寧）段高速黃家屋基隧道左右隧道進(jìn)行照明綜合能耗對比見表3，從上表可以看出平均照度滿足國家隧道行車相關(guān)要求的情況下，采用儲(chǔ)能發(fā)光涂料與LED激發(fā)燈并用，并配以LED水紋投影燈與LED圖像投影燈的綜合系統(tǒng)較原節(jié)能型LED普通隧道照明能耗節(jié)約33.3%。

4?結(jié)語

稀土光致儲(chǔ)能發(fā)光材料作為舒緩照明系統(tǒng)的核心原料，并依托半光譜能量激發(fā)態(tài)燈具輔以LED水紋投影燈與LED圖像投影燈。讓隧道實(shí)現(xiàn)了極低功率下的增光與延光功能，起到了如下特點(diǎn)。

（1）安全。在隧道中儲(chǔ)能發(fā)光涂料的增光讓整個(gè)駕駛段視野清晰，并在兩側(cè)的墻面形成一個(gè)清晰的安全示寬帶標(biāo)識，讓駕駛員在合適的亮度下安全行駛。

（2）舒緩。LED水紋投影燈與LED圖像投影燈在頂弧呈現(xiàn)不同景象，駕乘人員充分感受到與自然的親切貼近。并帶來視覺和心理上的輕松愉悅，降低了在隧道行車中由于低照度和眩光下產(chǎn)生的駕駛危險(xiǎn)因素，消除司乘人員的疲勞狀態(tài)?和恐懼心理。

（3）節(jié)能。光致儲(chǔ)能發(fā)光涂料具有高受光性、高轉(zhuǎn)換性輔以半光譜激發(fā)燈。在滿足國家交通安全照明度的規(guī)范的前提下，大幅降低照明燈具的功率達(dá)到節(jié)能減排的目的。

（4）應(yīng)急。光致儲(chǔ)能發(fā)光材料具有的長效延光功能。在發(fā)生緊急斷電或火災(zāi)事故下，能有效起到疏散應(yīng)急逃生功能，減少因意外而帶來的巨大損失。

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