青岛胶州湾隧道照明应用的研究与实践[1]

　　1 项目背景

　　青岛胶州湾隧道是连接青岛市主城与辅城的重要通道，南接黄岛区的薛家岛，北连青岛老市区团岛，下穿胶州湾湾口海域。隧道全长约7120m，其中隧道长6170m(海底段约3950m)，路基段长约950m，是一条以城市道路功能为主兼有公路功能的隧道，双向六车道，设计时速80km/h。主隧道断面为椭圆形断面，内净空高10.391m，宽14.426m。左右线主隧道之间设有服务隧道。青岛端接线在四川路、云南路采用分

　　离式隧道与海底隧道北端地下相接，右线长约1618m，左线长约1659m，含接线隧道整条隧道全长右线7788m，左线7797m。为方便团岛区域车辆进出海底隧道，在台西三路和团岛二路设置进出匝道。湾口海域最大水深42m，隧道拱顶最深点距海平面约80m，主隧道覆盖层厚度大于25m，最大纵坡4%。

　　隧道基本段照明光源拟选取高压钠灯、金卤灯、LED 中的一种，通过较长时间的试挂，复旦大学电光源研究所和青岛国信胶州湾交通有限公司做了大量的测试工作，积累了大量的一手资料，从效果、节能及经济性等方面验证三种光源用于隧道照明的优缺点。以选定本次胶州湾隧道的主照明光源。

　　2 隧道照明现状

　　目前，隧道照明所采用的光源主要有高压钠灯、直管型荧光灯、金卤灯等。其中，高压钠灯光效高、紫外辐射少、可在任意位置点燃、耐震、寿命长，在隧道照明特别是山地等城市外的隧道中大量使用，而荧光灯、金卤灯等近年来在城市隧道照明中也获得大量的应用。LED 作为第四代照明光源，近几年得到了巨大的发展，其光效等性能指标快速提高而价格快速下降，已经突破了显示、景观照明等常规的应用领域，在道路照明、隧道照明等定向照明中应用得越来越多，越来越具有竞争力。表1 是目前隧道照明中同种主要光源的比较。

　　隧道照明属于定向照明的范畴，即期望光线照射在道路及周边一定的范围内。高压钠灯、金卤灯和荧光灯都有一个特点，即光源发光体较大，且光源是空间360 度发光、因而灯具效率低，仅为60%～70%，用于隧道照明等定向照明时的有效光利用率等更低，约40～50%[2]。因此，尽管LED 当前的光效仅100lm/W左右，比高压钠灯的低与金卤灯和荧光灯相近，但做隧道照明等定向照明时，通过合理的灯具光学设计，使用LED 光源的灯具与高压钠灯、金卤灯和荧光灯灯具相比拥有更高的光利用率。另外，理论推导得出的LED 潜在光效可达350lm/W 甚至更高，因而在光效指标方面LED 的发展尚具潜力且前景广阔。随着LED 价格的快速下降，与传统光源相比，LED 的优点所造就的灯具效率高、使用方便、环保性好、寿命长等特点将更加突出，特别是在定向照明包括隧道照明等领域将迅速得到推广。表2 是应用LED 的部分国内隧道工程项目。

　　可以看出，目前LED 在隧道照明中的应用大部分是在山岭公路隧道，但上海长江隧道是全球首次在城市特长隧道使用LED 照明，作为上海长江隧道工程半导体照明应用课题组主要成员的复旦大学电光源研究所在相关技术规范制定和测试等领域做了大量的工作，积累了大量的一手数据、并摸索出一套LED隧道照明评价工作方法，能够为同类工程提供借鉴。

　　3 青岛胶州湾隧道照明项目的试验研究

　　为进一步比较高压钠灯、金卤灯和LED 用于隧道照明中的性能，业主联合电光源研究所对三种光源的灯具进行关键性能指标的测试，并通过较长时间的现场试挂，采取客观照明数据测试与主观现场评价调查的方式， 综合评价三种光源用于隧道照明的效果。

　　3.1 青岛胶州湾隧道照明项目的试验研究方法

　　3.1.1 隧道灯样品灯具关键指标测试

　　隧道灯具作为将投入实地应用的产品，必须满足应用场合对灯具提出的普遍性要求，例如：IP 等级、配光形式和基本电学参数。考虑到青岛胶州湾隧道工程的重要性，由科研单位复旦大学电光源研究所承担对各厂家送检灯具进行光、电两部分的测试工作。

　　在对各厂家送交的样灯进行光、电的分项测试后，课题组对厂家提交的整体照明方案进行了评估。评估过程是在照明设计模拟软件中建立隧道内部的室空间模型，根据之前的测试结果建立灯具/光源库，按照厂家提供的方案布灯，进行光线追迹，得到最终的隧道内模拟照明效果。 该种评估旨在从整体的角度评价各参与单位的产品，主要考核节能指标和照明效果。