隧道舒緩照明系統的研發及應用

田井速 羅恒 陳軍 張靖宇

摘要：?隧道舒緩照明系統由光致儲能發光涂料、LED能量激發燈、LED水紋投影燈、LED圖像投影燈組成。光致儲能發光涂料與LED能量激發燈并用在隧道壁起到補光增亮作用；LED水紋投影燈與LED圖像投影燈在隧道頂弧營造出各種舒適圖案。該系統在都（勻）香（格里拉）高速六（盤水）威（寧）段高速黃家屋基隧道進行了示范應用。新技術的應用消除了隧道或地下空間“黑洞”或“盲光”及“眩光”的現象并具有安全、舒緩、節能、應急功效；與原照明模式相比節能率達33.3%。

關鍵詞：隧道照明??舒緩照明??儲能發光涂料?節能

中圖分類號：U453.7;TP273?文獻標識碼：A

Development?and?Application?of?the?Tunnel?Smoothing?Lighting?System

TIAN?Jingsu?1，2??LUO?Heng1???CHEN?Jun3??ZHANG?Jingyu2

（1.Guizhou?Material?Technology?Innovation?Base，?Guiyang，?Guizhou?Province，?550014?China;2.Guizhou?Jucai?Technology?Co.，?Ltd.，?Guiyang，?Guizhou?Province，?550014?China;3.Guizhou?Xineng?Electro-Optic?Technology?Development?Co.，?Ltd.，??Guiyang，?Guizhou?Province，?550014?China）

Abstract：?The?tunnel?soothing?lighting?system?is?combined?by?photoluminescence?energy?storage?coatings，?LED?energy?excitation?lamps，?LED?water?wave?projection?lamps?and?LED?image?projection?lamps.?Both?photoluminescence?energy?storage?coatings?and?LED?energy?excitation?lamps?are?used?on?the?tunnel?wall?to?enhance?the?brightness，?and?LED?water?wave?projection?lamps?and?LED?image?projection?lamps?create?a?variety?of?comfortable?patterns?;on?the?ceiling?of?the?tunnel.?This?system?has?been?demonstrated?and?applied?in?the?Huangjiawuji?Tunnel?of?Liupanshui-Weining?Section?of?Duyun-Shangrila?Expressway.?The?application?of?this?new?technology?has?eliminated?the?phenomenon?of?“black?hole”，?“blind?light”?and?“glare”?in?the?tunnel?or?underground?space，?which?has?the?effect?of?safety，?relief，?energy?saving?and?emergency，?and?the?energy-saving?rate?is?33.3%?compared?with?the?previous?lighting?mode.

Key?Words：?Tunnel?lighting;?Soothing?lighting;?Energy?storage?luminescent?coating;??Energy?conservation

目前，我國公路隧道工程建設標準化、規范化工作經過近十幾年的發展已日趨完善，內容和技術愈加豐富，運行管理體系也愈加完善和人性化，基本形成了能滿足我國公路交通發展建設需要的公路隧道工程標準規范體系。但隨著隧道照明光源技術的發展，在國家和地方層面，公路隧道人工照明光環境評價指標、標準、方法和技術等方面尚缺乏客觀、安全、節能系統化和標準化的研究，加之隧道照明產生巨大運行能耗，使得高額的隧道運行管理費用入不敷出。事實已證明，公路隧道是公路運行中安全風險最大的路段，其影響區域內光環境照明方式、照明標準、照明調控及營造等方面的安全、節能等人性化、精細化程度仍存在一定的問題，重待改善。公路隧道舒緩照明設置的首要目標是給隧道用戶創造良好的視覺環境，確保駕駛員能夠以一定的運行速度安全舒適地接近及穿越隧道。傳統的隧道照明設計對駕駛員駕駛視認的感受僅停留在定性層面，道照明質量設計指標較為單一，公路隧道人造光環境的設置理論尚處于駕駛員對燈光的亮度需求及靜態的障礙物視覺認知需求理論研究階段，關于駕駛員動態駕駛視認光環境照明求、照明光源與照明節能的安全隱患問題亟須解決[1]。該文就隧道舒緩照明系統進行了研制并在都（勻）香（格里拉）高速六（盤水）威（寧）段高速黃家屋基隧道進行了示范應用。

隧道舒緩照明系統由光致儲能發光涂料LED能量激發燈、LED水紋投影燈、LED圖像投影燈組成。光致儲能發光涂料由成膜抗滲性好的苯丙乳液為基體、配合以其他助劑，添加新型光致長余輝儲能發光材料，具有增光發亮、延時發光、防火阻燃、防水等功能。光致長余輝儲能發光材料為鋁酸鍶系列發光粉，具有發光亮度高、余輝時間長等特點。苯丙乳液通過添加阻燃劑及其他功能性助劑具有阻燃功能，能防止火災蔓延。儲能發光涂料在隧道內發生火災時起到指示安全逃生、疏散的作用。在儲能發光涂料光亮衰減時通過LED半光譜能量激發態燈具對其進行補光，以確保儲能發光粉始終處于激發態[2]。LED水紋投影燈、LED圖像投影燈在隧道頂部呈現不同影像，給司乘人員提供一個舒適行車環境，消除司乘人員的疲勞狀態及恐懼心理。

以SrAl2?O4?：Eu2?+，?Dy3?+為代表的長余輝儲能發光材料是20世紀90年代發展起來的新一代發光材料[3-4]?，該發光材料在太陽光或燈光等可見光照射下吸收并儲存光能，光照停止后，?將吸收的能量再以可見光的形式緩慢釋放出來[5-6]。這種功能性光致發光材料用途十分廣泛，可用于建筑裝飾裝潢、公共場所安全通道的警示標志，還可用作應急照明[7]。作為發光涂料，選用的成膜物必須具備的基本條件如下：（1）成膜物與發光粉的匹配性能要好；（2）成膜物的透明性要好，雜質含量要低，不帶其他色調，只有透明的膠料才能充分顯示發光效果；（3）樹脂的附著性、耐磨性、抗老化性能等各項指標要符合實際應用的需要[8]。該項目采用透光性、耐油性、耐氧化性和耐候性極佳的苯丙乳液作為儲能發光涂料的載體，分別噴涂白色底涂、發光涂層、抗污面層三層即可達到儲能發光的效果。

2.1隧道舒緩照明用儲能發光涂料物理化學性能

為保證工程質量，對隧道舒緩照明系統進行檢測其技術指標見表1。

由表1檢測結果可知光致儲能發光涂料具有良好的耐水性、耐酸堿性、耐變溫性和耐洗刷性、高亮等，各項指標遠高于標準要求[9-10]。

2.2?發光涂層的余暉衰減曲線

將發光涂層涂覆在1×1m的基板上，涂層厚度1?mm分別用10?W普通LED與10?W的特制LED能量激發燈照射5?min后測量其照度，測量結果如圖1，從圖1可以看出LED?能力激發燈激發后的亮度較普通LED的亮度高，0～10?min內儲能發光涂料衰減較快后趨于平緩，因此在實際應用時可將激發燈間斷性開關，以起到節能的目的。

3、隧道舒緩照明系統應用研究

3.1工程簡介

隧道舒緩照明系統在“都（勻）香（格里拉）高速六（盤水）威（寧）段高速黃家屋基隧道”隧道中段700?m進行實施。隧道兩側離地3.5?m高度內噴涂光致儲能發光涂料，離地3.5?m高度安裝條形激發燈，隧道弧形頂部離地3.5?m內安裝LED水紋燈與成像燈，燈具安裝平面布置圖見圖2，燈具安裝數量及功率見表2。

3.2隧道舒緩照明系統應用效果

圖3分別為所有燈打開效果，水紋燈關、成像燈開，所有燈滅效果，隧道舒緩照明系統極大地提高了暗環境下的可視距離及駕乘的安全性。完全消除了隧道或地下空間“黑洞”或“盲光”及“眩光”的現存難題。在隧道里，新材料的低耗增光效果能讓整個隧道的駕駛段視野清晰，同時發光墻面的自然延伸，形成了一個清晰的安全寬帶標識，讓駕乘人員在合適的照度及舒適的心情下安全行駛。

3.4隧道舒緩照明系統節能對比

選取都（勻）香（格里拉）高速六（盤水）威（寧）段高速黃家屋基隧道左右隧道進行照明綜合能耗對比見表3，從上表可以看出平均照度滿足國家隧道行車相關要求的情況下，采用儲能發光涂料與LED激發燈并用，并配以LED水紋投影燈與LED圖像投影燈的綜合系統較原節能型LED普通隧道照明能耗節約33.3%。

4?結語

稀土光致儲能發光材料作為舒緩照明系統的核心原料，并依托半光譜能量激發態燈具輔以LED水紋投影燈與LED圖像投影燈。讓隧道實現了極低功率下的增光與延光功能，起到了如下特點。

（1）安全。在隧道中儲能發光涂料的增光讓整個駕駛段視野清晰，并在兩側的墻面形成一個清晰的安全示寬帶標識，讓駕駛員在合適的亮度下安全行駛。

（2）舒緩。LED水紋投影燈與LED圖像投影燈在頂弧呈現不同景象，駕乘人員充分感受到與自然的親切貼近。并帶來視覺和心理上的輕松愉悅，降低了在隧道行車中由于低照度和眩光下產生的駕駛危險因素，消除司乘人員的疲勞狀態?和恐懼心理。

（3）節能。光致儲能發光涂料具有高受光性、高轉換性輔以半光譜激發燈。在滿足國家交通安全照明度的規范的前提下，大幅降低照明燈具的功率達到節能減排的目的。

（4）應急。光致儲能發光材料具有的長效延光功能。在發生緊急斷電或火災事故下，能有效起到疏散應急逃生功能，減少因意外而帶來的巨大損失。

參考文獻

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