隧道口光線過渡優化方案研究

胡海波

（重慶交通大學 土木工程學院 重慶 400074)

隧道口光線過渡優化方案研究

胡海波

（重慶交通大學 土木工程學院 重慶 400074)

本文結合目前隧道口光線過渡方案的研究現狀，分析了已有過渡方案的優缺點，提出了一種可解決已有光線過渡方案缺點，兼具已有光線過渡方案優點的優化方案。

隧道口；光線過渡；優化

1 引言

隧道口處在明暗交界區域，隧道口內外光線的突變一直是影響行車的安全和駕駛舒適度的重要因素之一。經常有報道稱，司機因為隧道口光線的突變，導致眼睛無法適應環境而短暫性失明，從而造成了交通事故。目前已經有多種多樣樣的隧道口光線過渡的處理措施，但是光線突變仍然是隧道口處發生交通事故的重要原因，所以現有的隧道口處光線過渡的方案仍需要進一步優化。在隧道口處采取一些優化后的光線過渡的方案，在一方面可以適當性的增加司機駕駛舒適度，從而減少交通事故發生的概率；另一方面還可以減弱隧道口區域并且加強照明區域的光線強度，減少能耗。所以，在隧道口處采取優化后的光線的過渡方案，對于改善行車的駕駛環境、提高行車的安全與節能降耗都具有重要的意義。

2 光線過渡的類型

目前通過對國內的相關工程案進行分析總結，關于隧道洞口處的光線過渡措施主要為設置遮光建筑。遮光建筑是利用了建筑物自身的材料特性，降低隧道口區域亮度，實現光線逐漸過渡的目的，較為常見的有遮光棚、遮陽棚和通透式棚洞。遮光建筑不僅能夠達到遮陽減光的效果，還具有標識的作用，可以作為隧道的洞門的標志性建筑物。還有減輕壓力的作用，其能緩解駕駛員在進入隧道前的心理緊張壓抑感。還可以通過減少洞內外的亮度差異，從而降低隧道內洞口區域的照明亮度達到節能的目的。

2.1 遮陽棚

遮陽棚是一種頂部為封閉結構的棚狀構筑物，利用透明或半透明的材料的透光作用達到減光的效果，陽光無法直接投射到路面上。遮陽棚的優點不僅在于封閉式的透光結構具有較好的減光遮陽效果，而且也可以降低因為雨雪而引起的車輛的滑移，同時減少雨雪對于路面的腐蝕而延長使用壽命。但是遮陽棚會因為雨雪和灰塵沉積而造成減光效果的不穩定，因為其對材質及的構造要求較高導致增加工程投資，同時運營期間的維護工作量大，也不利于隧道內部的通風，需要增加風機的臺數，不利于節能減排。此外，遮陽棚的封閉式的構造會讓駕駛員產生一定的心理壓抑感[1]。

2.2 遮光棚

遮光棚是一種上部為開放式的棚狀建造物，其特點是日光可以徑直照射到路面上，通風性良好，且結構相對而言較為輕巧、簡單。遮光棚的敞開式的透光構造可以盡量彌補遮陽棚因受環境因素影響較大的一些缺點，工程投資較為低廉，并且運營期間的維護工作量較小且通風透氣性能比較好，可以減少風機的臺數，降低運營的成本。但遮光棚擋雨阻雪的效果差，行車的環境受洞外區域的環境影響比較大。另外，在遮光棚的設計中，遮光格柵的間距在滿足減光過渡要求的同時，還應考慮眩光問題[1]。

2.3 通透式棚洞

通透式棚洞是近年來交通部門大力推行的生態和諧理念創新之舉。該結構可以較好地與周圍地勢相協調，最大限度地減小植被的破壞面，最大限度的做到與周圍景觀和諧，同時通風和采光效果比較好。通透式棚洞是一種對洞口區域減光措施的非常有效的補充和完善，也是將隧道結構與附屬減光結構進行了有機的結合。但是，這類結構受地形條件的限制大，并不能被廣泛采用。例如該隧道如果是東西走向，有可能陽光會斜射入隧道，使司機眼睛產生眩暈，同時柵洞的立柱會在洞內形成明暗交替的“斑馬線”，使得行車環境更加不佳。在國內外的一些工程中，簡易遮光板、懸臂式棚蓋、遮光帷幕等也應用于隧道洞口區域的減光。該類型減光建筑結構較為輕巧簡單，主要通過遮擋駕駛員行車主視野范圍內的直射光線從而避免眩光。但是這類結構的遮擋光線面積十分有限，且受力不均，在比如風力或地震作用下存在一定的安全隱患，實用性不大。

3 研究現狀

李英濤（2009）[2]從分析公路隧道出、入口區域的駕駛員視力恢復的時間著手,研究了隧道出入口區域減光隔柵段的合理長度計算的模型和合理的取值問題,并且給出了不同的設計速度的隧道出入口區域的減光隔柵段設計長度的建議值。李榮等（2012）[3]提出了通過鋼結構的遮光棚與有一定的透光率的遮光棚板材進行搭配，其優點能夠較好的達到遮光避光、減光弱光的效果，缺點是過渡效果仍然沒有能夠達到漸變的效果。潘貝貝等（2013）[4]綜合性的論述了一些目前國內的減光的措施的應用現狀，同時也指出了隧道洞口的光措施在實際工程應用中的應注意的要點。

分析目前研究現狀，已有很多學者針對不同的工程環境作了關于光線過渡措施的研究[5]，也有許多應用于實際工程的例子，基本能夠滿足工程需要。但仍然存在光線過渡效果不佳、路面出現光照“斑馬線”等缺點。

4 目前存在的問題

目前主要采用鋼結構遮光棚和拱肋式混凝土遮光棚兩種減光措施。現有的光線過渡措施在實際工程中應用較多，已基本滿足工程需要，但仍然有較多不足之處。例如，缺點一：遮光棚板材均為同一透光率，達不到良好的光線過渡的效果。缺點二：鋼結構遮光棚和拱肋式混凝土遮光棚通過遮光棚作為減光措施，陽光會在地面形成斑馬線，使司機在看路面時有明暗交錯的感覺。即使不會產生閃爍效應，也會使司機產生視覺疲勞，嚴重時則影響駕駛安全。

5 各參數的確定

針對已有遮光棚的主要缺點，進行相關的研究計算。

5.1 確定板材尺寸和透光率

由于目前采用的遮光棚板材為同一透光率，無法達到光線的良好過渡效果，故需要根據建立模型，確定遮光棚各個分段的長度及板材透光率。

5.2 隧道口光照銜接

由于采用了遮光棚，隧道口內的燈具數量應減少，燈光強度應減弱。為了使隧道口內燈照強度與隧道口外日照強度良好銜接，應設計計算使兩者相等。

5.3 選擇遮光棚截面形式

分析對比圓形截面遮光棚與矩形截面遮光棚的優缺點，結合設計、施工和運營使用等階段，選取合理的建設方案。

6 解決方案

針對目前已有的光線過渡方案的不足之處，提出一種優化的光線過渡方案，以解決目前面臨的問題。為解決缺點一，提出采用透光率不同的板材，由隧道口內至隧道口外方向，板材的透光率呈梯度增大，達到光線強度由隧道口內至隧道口外的逐漸過渡。為了解決缺點二，提出采用內表面鑿毛的板材，使得光線透過板材的同時，一部分光線產生漫射，模糊鋼結構遮光棚和拱肋式混凝土遮光棚的陰影與明亮區的界限，降低明暗交錯的程度，避免閃爍效應的根源，大大的提高了行車環境的舒適度。

根據施工難易程度、遮光效果和美觀等因素綜合考慮，采用圓形截面鋼結構遮光棚。同時，結合缺點一和二的解決方法，即可實現隧道口光線的良好過渡，大大提高行車環境的舒適度及節能減排。

[1]郭忠印,蘇東蘭,盧輝,劉桂強,. 基于運行速度的高速公路隧道出入口安全設計[J]. 公路工程,2013,(5).

[2]李英濤,程國柱,. 公路隧道出入口減光格柵段合理長度研究[J].公路工程,2009,(5).

[3]李榮,李秋,張立云,.遮光棚在葫蘆巖隧道設計中的應用[J].四川林勘設計,2012,(2).

[4]潘貝貝,翁季,.公路隧道洞口減光措施的研究綜述[J].燈與照明,2013,(3).

[5]王少飛,涂耘,.我國公路隧道照明技術的發展與創新[J].隧道建設,2010,(S1).

U45

A

1007-6344（2016）07-0013-01

胡海波（1992—），男，碩士研究生，主要從事交通工程方面的研究工作