短隧道照明系统研究[1]

　　1 短隧道的概念与特点
　　1.1 短隧道概念
　　在我国，JTG D70—2004《公路隧道设计规范》将隧道分为特长隧道、长隧道、中隧道、短隧道4个等级，隧道长度以500、1 000、3 000 m 为分界点。JTJ 026.1—1999《公路隧道通风照明设计规范》中规定“长度大于100 m 的隧道应设置照明”，据此，可将长度为100～500 m的隧道称为短隧道。

　　1.2 短隧道特点
　　1) 穿越时间短。
　　根据短隧道的定义，短隧道长度小于500 m，穿越时间不会超过30 s。

　　2) 洞外环境影响大。
　　由于洞外日光的投射，隧道洞口以内一定范围内会有较高亮度，隧道洞口的投射自然光可以作为入口段加强照明的组成部分，隧道洞口15 m 范围内可利用自然光取代照明灯具。隧道洞门型式对隧道照明而言，分为2 种型式：端墙式、削竹式。端墙式洞门的自然光对洞内照明的影响较小，削竹式洞门的自然光对洞内照明的影响较大，因此，应根据洞门型式确定布灯的起点位置。

　　3) 无中间段照明。
　　短隧道照明一般只包括入口段、过渡段1、过渡段2、过渡段3、出口段，无中间段照明，照明用电量集中在加强照明上。

　　4) 照明是主要用电设施。
　　短隧道一般均采用自然通风，无机械通风设施，隧道的用电主要体现在照明系统中。

　　5) 处理交通异常速度快。
　　由于隧道短的特点，交通事故或火灾时，逃生救援比长隧道更容易，处理交通异常速度快。

　　2 短隧道照明应解决的主要问题
　　短隧道应综合考虑设计(实际)营运车速、交通量、隧道线型等因素，并注意司乘人员的安全性和舒适性，特别要注意隧道入口的视觉适应过程。根据短隧道的特点，需解决以下问题：

　　1) 黑框效应。在隧道出入口的外部，白天自
　　然光的照度可达100 000 lx;而隧道内，在无电照明的情况下，除隧道口部有几十lx 的自然光照度外，洞内几乎一片漆黑。由于隧道较短，会产生明显的“黑框效应”。

　　2) 视觉适应滞后。汽车由亮度的外部环境进
　　入隧道后，即使隧道内不太暗，但由于洞外亮度的较大差异，要经过一定时间才能够看清楚隧道内部的情况，即“视觉适应滞后”。

　　3) 基本视觉问题。隧道内部与一般道路不同，
　　其为一个相对狭小的封闭空间，当汽车在该空间高速行驶时，虽然行驶时间较短，但也会给人较强的压抑感;同时，由于交通流排出的废气在隧道内会形成烟雾，烟雾可将汽车灯头和电光照明器发出的光吸收和散射，从而降低了隧道内的能见度。

　　4) 隧道出口的亮洞效应。在白天由于视觉基
　　本适应了洞内的暗环境，短时间又需适应洞外的亮环境，出现极强的眩光，让司乘人员感觉十分不舒服，形成白洞效应;在夜间，与白天正好相反，形成黑洞效应。

　　上述这些问题均会对驾驶员的视觉、生理产生影响。同时，在隧道中还会产生管状视觉现象和闪烁现象等，会使驾驶员产生心理上不适应感，从而产生安全隐患。所以隧道照明设计必须解决好隧道照明特有的视觉问题，这样才能创造出良好的视觉环境，从而更有利于隧道照明安全和节能。

　　3 短隧道照明分类
　　3.1 主要影响因素
　　短隧道照明需求主要由通透率、停车视距、交通量、交通类型3 个因素决定。通透率主要由隧道平曲线及停车视距确定，停车视距由隧道纵坡、设计车速和路面摩擦系数确定，交通量和交通类型根据设计前期资料搜集。

　　3.2 分类方法
　　根据光线通透能力可将短隧道分为3 类。
　　S1 类：通透率LTP<20%的短隧道;
　　S2 类：20%≤通透率LTP≤50%的短隧道;
　　S3 类：通透率LTP>50%的短隧道。

　　3.3 照明需求
　　照明需求根据照明方式分为2 类：功能照明和诱导照明。功能照明是隧道照明的主要照明方式，是应满足规定亮度要求的照明方式;诱导照明是隧道照明的辅助照明方式，主要用于视线诱导，是区别于功能照明的另一种照明方式。

　　不同类型的短隧道照明需求不同，大量短隧道调研结果表明，短隧道应根据实际情况设置诱导照明系统或功能照明系统。结合国外规范的设计标准，短隧道照明需求建议按照以下规定执行。

　　S1 类短隧道：应设置功能照明系统，设计标准按照长隧道照明标准设计，连续隧道应考虑折减系数。
　　S2 类短隧道：根据交通量大小和交通类型确定是否设置功能照明，功能照明设计标准按照长隧道照明标准的50%设计。若不设置功能照明系统，应设置诱导照明系统。
　　S3 类短隧道：通透率LTP>50%的短隧道，可不设置功能照明系统，应根据交通量大小和交通类型设置诱导照明系统。

　　4 短隧道照明参数计算：
　　短隧道影响因素中的交通量和交通类型应根据设计前期资料搜集。通透率、停车视距按照下面提供的方法计算。

　　4.1 LTP 的概念与计算
　　1) LTP 概念。
　　LTP 指在隧道入口前一个停车视距的主车道位置，驾驶员在1.5 m 高度看到的隧道出口面积占入口面积的百分比。

　　2) LTP 计算。
　　LTP 可以根据现场照片或者隧道土建设计资料计算。计算方法分为可视角度计算法(图1)和照片面积计算法(图2)。

　　(1) 可视角度计算法。
　　在隧道未建成的情况下，可视角度计算法一般适用于初步设计阶段。根据公式计算：