淺談承德地區高速公路短隧道照明

宛北北

(承德市交通局交通通信管理處)

淺談承德地區高速公路短隧道照明

宛北北

(承德市交通局交通通信管理處)

在隧道集中的承德地區，運營管理中“安全”與“節能”的矛盾十分突出，而目前，國內在此方面的研究工作為數并不多。圍繞“安全”與“節能”兩個的主題，對公路隧道照明與道路適應性以及綜合節能技術進行研究。

短隧道;照明節能;安全

1 隧道照明概述

1.1 公路隧道照明問題

(1)隧道入口的黑洞(黑框)效應:在隧道入口的外部，白天自然光的照度可達100 000 lx(靳克斯);而在無電光照明的隧道內，隧道口部可能存在有幾十靳克斯的外界自然光，洞內幾乎一片漆黑。

白天當汽車接近隧道入口時，由于洞內外亮度差別極大，對于較長的隧道在洞口處猶如一個黑洞，即“黑洞效應”，駕駛員容易出現辨認困難的狀況，難以發現障礙物。對于較短的隧道猶如一個黑暗的框子，即“黑框效應”。黑洞效應同樣可能出現在夜間，當洞內亮度較高在隧道出口看到的洞外路線即是一個黑洞。

(2)隧道入口段的視覺適應滯后現象:汽車由明亮的外部環境進入隧道后，即使隧道內具有一定的亮度，但由于洞內外亮度的較大差異，需經過一定時間才能夠看清楚隧道內部的情況，即“視覺適應滯后現象”。

(3)隧道出口的亮洞效應:由于視覺基本適應了洞內的暗環境，當汽車穿過較長隧道接近出口時，日間通過出口看到的外部環境亮度極高，出口看上去就是一個亮洞，出現極強的眩光，即“亮洞效應”。車輛駛出隧道時亮度迅速由弱變強，視覺上會出現眩光而倍感不適，也會影響司機的行駛。

1.2 公路短隧道照明特點

根據現行《規范》的相關規定，隧道照明劃分為入口段、過渡段、出口段等加強照明段和中間段，并對各照明段長度作了相應規定。

(1)入口段長度

入口段長度可按下式計算

式中:Dth為入口段長度，m;Ds為照明停車視距，m，行車速度為80 km/h時約為100 m;h為洞口內凈空高度，m。

(2)過渡段長度

各過渡照明段的長度可按表1取值。

表1 各過渡照明段的長度

(3)出口段長度

出口段長度宜取60 m，亮度宜取中間段亮度的5倍。

由此看來，對于設計時速80 km/h的單向兩車道的山區高速公路隧道，隧道加強照明段的長度約為306 m。根據《公路隧道設計規范》(JTGD70-2004)對公路隧道分類的規定，對于長度L≤500 m的短隧道，尤其是長度小于300 m的短隧道其全長基本僅設置了加強照明段或部分加強照明段，而沒有中間照明段。如此龐大的照明系統不僅不會大幅提高行車的安全性，還帶來電能的巨大耗費、不利于節能。

通過對承德地區高速公路隧道的調查結果表明，到2009年年底，長度小于1 km的隧道占隧道總長的24%，短隧道數量占總數量的59%，并且從隧道建設的發展趨勢看，短隧道數量增加較快，京承高速有短隧道5座，而承唐高速有短隧道12座、承秦高速有短隧道9座。為滿足安全行車和節能的共同需求，公路短隧道的照明應充分利用其所能看穿隧道程度的特點，合理設置照明系統。

2 當前我國短隧道照明實際設置方案

方案一:路面亮度與長隧道取值相同，但適當減少各加強段長度;該方案目前在國內普遍采用。

(1)隧道照明布置區段與長隧道一樣，有入口照明段、過渡照明段、中間照明段、出口加強照明段;

(2)各段的路面設計亮度和均勻度等各項指標與長隧道完全一樣;

(3)各加強照明段的布置長度按規范要求折減(30%～50%);或去掉過渡段2和過渡段3。

方案二:路面亮度、各加強段長度均與長隧道取值相同，因此它的入口段、過渡段和出口段的加強照明長度和短隧道長度基本相當;該設計方法完全遵照CIE和我國現行規范執行。

方案三:全隧道按過渡段或者出口段的亮度等某一固定值均勻布置燈具，即全隧道按照一個段落設計，全隧道的路面亮度是一樣的。

2.1 京承高速公路隧道照明

(1)項目概況

京承高速(北京市三環路—承德市區南互通立交)全長209.1 km，北京段132.4 km，承德段76.7 km。隧道20 座，其中穿越司馬臺古長城風景旅游區的隧道全長2.2 km。承德段為雙向四車道，設計行車時速為80 km/h。

(2)短隧道營運情況

表京承高速公路隧道表(承德段)

京承高速短隧道照明方案按照方案一設置。無論隧道長短，均按照規范要求設置了加強照明和基本照明。

加強照明采用400 W、250 W高壓鈉燈，雙側壁對稱布置。入口段選用400 W高壓鈉燈，單側布置間距為1.5 m;過渡段1和出口段基本照明采用250 W高壓鈉燈，單側布置間距分別為1.6 m和2.5 m。基本照明采用100 W高壓鈉燈，雙側壁對稱布置，單燈間距為6.0 m。未設過渡段2。燈具安裝方式為膨脹螺栓直接安裝。

①由于京承高速全段未開通(2009年8月時)，加上與該高速毗鄰的二級道路實行了免費通行，所以交通量很小，一般情況下，白天僅開啟1/2加強照明和基本照明，或只開啟1/2基本照明及應急照明;夜間開啟1/2基本照明和應急照明。

②新道溝隧道長度小于200 m，較少開啟照明系統。

③本路段隧道照明系統的控制主要依靠隧道管理所人工控制方式，隧道管理人員根據經驗判斷所需開啟照明燈具的回路;一般根據冬、夏季不同的時間來考慮，并未與交通量等因素結合考慮燈具開啟數量。

④洞內照明效果與隧道側壁的裝飾材料反光性能有關，由于隧道內涂了反光率較高的防火材料，加上路段交通量很小(且多為客車)，洞內較為清潔，有效提高了隧道內的照明亮度。

3 國內短隧道照明現狀總結

3.1 調研成果總結

(1)高速公路短隧道照明規模與其平縱線形——即行車出口是否完全可見密切相關，設計中考慮直線隧道和曲線隧道的照明要求應有所區別。直線短隧道的照明指標及規模均可較曲線短隧道有所降低。

(2)對于長度小于200 m的直線隧道可不設置電光照明系統，但應設置相應的誘導設施，保證行車安全。

(3)短隧道對照明系統的需求可分為以下幾類。

①以消除“黑洞效應”為目的設置照明系統——主要是針對行車出口不能完全可見曲線隧道，其照明標準應與長隧道相當。

②以消除“白洞效應”、“黑框效應”為目的設置照明系統——在實際營運中照明標準較長隧道有所降低，但合理的照明能消除上述效應，保證行車安全。

3.2 調研結論

綜合上述國內外相關資料的研究成果，結合我國公路短隧道工程照明系統的實際營運效果，在參照CIE技術報告和我國規范的相關規定的基礎上，對短隧道照明參數的研究取得以下研究結論。

(1)照明設計隧道長短的界定

短隧道的照明亮度要求應根據駕駛員接近隧道時能夠看穿隧道的程度而不同?？创┧淼赖哪芰χ饕Q于隧道的長度，并且取決于一些其它的設計參數(隧道的寬度、高度、水平和/或垂直的曲度等等)。

根據照明的要求以及我國《公路隧道設計規范》(JTGD70-2004)對隧道長短的劃分，本課題對隧道長度規模作出如下界定。

幾何長隧道:長度L＞1 000 m的隧道;

光學長隧道:無論隧道幾何長度，在隧道進口前一個停車視距處，行車進口不能完全看透行車出口的隧道;

光學短隧道:長度L≤500 m，在隧道進口前一個停車視距處，行車進口能完全看透行車出口的隧道。

(2)需設置照明隧道長度的界定

①長度大于150 m的高等級公路隧道應設置照明。

②長度在100～150 m之間的直線隧道應在路緣或邊墻上安裝有源電光誘導標志。

(3)出口不能完全可見的長度在100～150 m曲線隧道入口區域可按正常入口段照明的50%設置，可不設置過渡照明和出口照明。

(4)長度在150～300 m之間的直線隧道入口區域按正常出口段照明的亮度值設置，可不設置過渡照明和出口照明。

(5)出口不能完全可見的長度在150～300 m之間的曲線隧道入口區域按正常入口段照明設置，可不設置過渡照明和出口照明。

(6)長度在300～500 m之間的直線隧道入口區域可按正常入口段照明的50%設置，可根據交通量大小參照長隧道設置過渡段照明和出口照明。

(7)出口不能完全可見的長度在300～500 m之間的曲線隧道入口區域按正常入口段照明設置，其余照明段亮度標準的設計方法參照幾何長隧道設計。

4 結語

在全球氣溫日益升高，能源供應日趨緊張的今天，節能已經成為國家、社會和企業的責任。隨著公路建設的發展，公路隧道會日益增多。為了節約能源、保護環境，提高公路隧道照明質量，同時也是為了適應公路隧道營運管理的可持續發展，適應隧道特殊的照明環境和視覺現象，研究出合理的照明理論為節能環保做出貢獻就顯得十分必要。

U455

C

1008-3383(2012)01-0117-02

2011-10-29

宛北北(1983-)，男，工學學士。