基于DIALUX軟件的隧道照明優化

郭轉 任由果

摘 要：斑馬效應本質是均勻度較低，對于長隧道而言，嚴重的斑馬效應，增加了隧道環境對駕駛員的負擔，增大了隧道交通事故發生率。本文研究如何在隧道中間段合理布局反光材料來來提高隧道照明的均勻度。通過對DIALUX軟件模擬的運用，得到以下優化數值。斑馬效應在路面均勻度約為0.9時幾乎可以消除其影響。在本次設定參數模擬優化過程中，側壁涂刷蓄光反光涂料的寬度為5.270m，高度2.4m，涂刷位置間距寬度為3.494m時，能夠達到最優。優化后的路面平均亮度提高2.7%，路面亮度總均勻度提高4.4%，路面亮度縱向均勻度提高1.6%。

關鍵詞：斑馬效應；均勻度；反光材料；DIALUX軟件

1引言

1.1背景及研究意義

21世紀以來，中國公路隧道年均增長率高且逐年增大，僅前十年公路建設年均隧道里程就高達，隧道建設與營運技術得到了長足發展。與此同時，高速公路隧道中的交通事故發生率也在持續增長，而造成交通事故的首要原因是由于駕駛員視覺疲勞。特長隧道基礎段，由于布燈間距大，隧道環境封閉、光線暗淡，有嚴重的斑馬效應。本文以改善斑馬效應為出發點，用反光材料提升隧道內的照明環境，對隧道中間段的駕駛環境進行了探索研究。

1.2國內外發展現狀

國內對斑馬效應的研究，更多的偏向于對斑馬效應產生的原因作分析，或以調節隧道燈的數量來提升隧道內路面總均勻度。在隧道反光材料上，國內主要是以對隧道輔助節能的光學性實驗研究為主，通過大面積涂刷反光材料，提升隧道內整體的亮度（照度）以此達到節能的目的。國內外對隧道中間段的照明標準并無統一定論，在中間段照明亮度上中國標準低于國際照明協會標準，國際照明協會標準低于美國標準。

2隧道照明質量評價指標選取

目前國內隧道照明質量評價指標從這兩個方面出發主要分為兩大類：路面平均亮度（照度）、路面亮度（照度）總均勻度、失能眩光屬于視功能指標；平均亮度（照度）、路面亮度縱向均勻度、不舒適眩光屬于視覺舒適方面的評價指標。在本文中，選取路面平均亮度、路面亮度總均勻度、路面亮度縱向均勻度三個指標作為隧道照明質量評價指標。

3隧道模型構建

3.1設定參數

選用江西九景高速公路雁列山隧道作為研究對象，雁列山隧道位于江西省九江至景德鎮高速公路上，由1號、2號兩座相連隧道組成，隧道全場3352m（其中1號隧道長1533m，2號隧道長1819m），隧道中間段的長度為1383米。按平行雙洞單向交通設計。

3.2隧道照明模型建立

在DIALUX中構建隧道照明環境，采用燈具參數如表3所示：

隧道路面采用混泥土路面，反射系數為0.245，構建隧道照明環境如圖所示：

3.3反光材料布局確定

3.3.1反光材料的選取

在國內，反光材料大體分為兩種類型：誘導反光材料類型，主要以反光膜、反光突起路標等，用于制作指路標志、禁止標志、警告標志等使用標志；另一種為蓄能型自發光材料，以發光材料、有機樹脂及乳液、有機溶劑或水、無機顏、填料、助劑等按一定比例通過特殊的加工工藝制作而成的，廣泛應用于消防安全、公路交通領域。

我們選取了反光涂料、反光膜，與水泥砂漿、瓷磚比較它們之間在材料性質和施工工藝上的差別。

在比較上表中材料的性能，選擇的材料為反光涂料，該涂料抗腐蝕性好，應用年限久，施工方便直接，資金成本低，且耐火性好，隧道的安全指數高。

3.3.2反光材料寬度確定

根據《公路隧道照明設計細則》（JTGTD702-01-2014）機動車駕駛員注意集中的區域大致在60-160m，故縱向距離取60m，為保證有足夠多的橫向取點個數，橫向距離取路面寬度。

DIALUX直接輸出路面的亮度數據，路面中線的亮度如下圖所示：

根據路面中線輸出亮度分布折線圖，路面縱向寬度取76.866m。從上圖可以看出：

第一， 路面亮度呈明暗條狀交替分布，亮度大小呈凹凸分布。

第二， 經過統計計算，凸上去的寬度為3.494m，凹下去的寬度為5.270m。

第三， 一個凹凸的長度為燈具的一個縱向間距。

因此，我們可以確定反光材料的位置和寬度。反光材料的寬度為5.270m，空白區域的寬度為3.494m。

3.3.3反光材料高度確定

在前文我們已經確定了反光材料的位置，隧道側壁反光材料涂刷的限制高度為3m，在這一限制條件下，初始反光材料設置為0.9m，每次改變材料高度為0.5m，設置側壁布局輸入到DIALUX中，計算每次的指標值。

按照初始反光材料高度布置的隧道照明環境如下圖所示：

依次增加反光材料的高度，計算不同反光材料高度下，隧道照明質量評價指標數值如下表：

從上表我們可以得到：隨著反光材料高度的增加，路面平均亮度在增大，路面亮度總均勻度先增大后減小，路面亮度縱向均勻度持續增大。結合三個評價指標，反光材料的高度最佳為2.9m。

3.4優化前后對比

優化后的路面平均亮度為5.62cd/m2，路面亮度總均勻度為0.7053，路面亮度縱向均勻度為0.8281。路面平均亮度提高2.7%，路面亮度總均勻度提高4.4%，路面亮度縱向均勻度提高1.6%。

4總結與展望

通過對仿真軟件輸出的數據進行分析，在隧道側壁涂刷反光材料，在經濟最低的成本消耗下，對光的多次利用來緩解斑馬效應，減少了道路安全事故發生的頻率，營造良好的隧道行駛的環境，使得隧道工程持續的發展。合理的布局反光材料，會使隧道整體環境的亮度、照度、均勻度得到提升，從而改善駕駛員在隧道行駛中視覺的不適。

不斷發生的隧道事故，在警示我們，隧道研究不能只顧及某一個方面，要多方面考量，以人為本，改善隧道環境才是解決高事故的唯一辦法。基于此，緩解斑馬效應的研究，會成為日后隧道研究的發展趨勢。

參考文獻

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