鄭 奇

溫州繞城高速公路有限公司，浙江溫州 325000

0 引言

近年來，我國的高速公路蓬勃發(fā)展，一條條新建的高速公路陸續(xù)投入使用，隧道因在山區(qū)通車里程的增加而日益增多。高設計車速和高密度車流量給高速公路的行車安全造成很大威脅，特別是在車輛行駛到隧道內時，隧道內外的光線發(fā)生急劇變化，人的視力短時間不能適應，極易發(fā)生交通事故。而盲目加大照明，提高隧道內的亮度，又會使運營費用巨額增加，增加營運成本，造成資源浪費。目前，高速公路隧道的照明系統(tǒng)已引起人們的極大關注。為既能解決高速公路隧道的行車安全，又能達到節(jié)能的目標，應從高速公路隧道照明系統(tǒng)工程的源頭抓起——設計。

1 高速公路隧道入、出口照明系統(tǒng)設計原理

白天當駕駛員從隧道外駛進隧道內時，由于隧道的亮度差別極大，所以從隧道外部看照明不充分的的隧道入口時，只會看到一個黑洞或一個黑框。當駕駛員進入隧道后，由于人眼視覺的滯后性作用，會產生視覺上的盲區(qū)，因此隧道入口處必須設置緩和照明段，以讓人眼適應。緩和照明段分為入口區(qū)、過渡區(qū)，入口照明段的長度取決于洞內外亮度值，同時還與設計時速，洞內照度和洞壁材料等因素有關。而白天當車輛通過較長的隧道接近其出口時，由于洞外的亮度遠高于洞內，隧道的出口對駕駛員而言，好像是一個白色的洞，人眼同樣對這種光線產生滯后。駕駛員對前方的行車只能看到一個很暗的輪廓，對前方車輛的距離不能準確做出判斷。如果是夜間行駛，其效果正好相反，駕駛員在隧道內看到的是黑洞而不是白洞。在這種情況下，駕駛員難以辨別洞外的道路線形、路上交通情況及道路上的任何障礙物情況，也是一個視覺盲區(qū)。因此隧道出口也同入口處一樣設有過渡區(qū)，要加強照明，使得過渡區(qū)的亮度與洞外亮度相近。

目前在進行隧道照明設計時，入、出口段照明的亮度值是由洞外亮度L20（S）乘以入口段亮度折減系數(shù)K近似算得，而確定洞外亮度L20（S）的方法主要有3種：查表法，黑度法和亮度計算法（環(huán)境簡圖法）：查表法是按洞外停車視距（S）處視看隧道的20°視野的天空面積百分比值、洞口朝向活動外環(huán)境、車速查取洞外亮度值；黑度法是在停車視距（S）處距地面1.5m高正對隧道方向20°視野內，各景物將各自所占面積的百分比作為權重計算出平均黑度，再與參照物的亮度做比較，確定測量時的洞外亮度L20（S）值；亮度計算法是有隧道外景物亮度與各部份所占的百分比乘積算得的，即在停車視距（S）處距地面1.5m高正對隧道方向20度視野內，考慮天空亮度、路面亮度、洞口環(huán)境亮度和隧道口亮度的合值即為洞外亮度L20（S）值。因此，洞外亮度直接影響洞內照明緩和段的設計。

為使隧道入口段照明設計達到安全和節(jié)能的要求，降低洞外亮度L20（S）是最有效的辦法。在進行隧道設計時，可以通過增加隧道洞外植被面積、改變隧道端墻形式、改善路面鋪裝材料等方法降低洞外環(huán)境亮度，洞外亮度降低后，洞口段照明的亮度值也隨之下降，從而減少照明設施。這樣既能達到高速公路隧道行車安全的要求，又能達到節(jié)能的目標。

2 設計時隧道照明光源的選擇

隧道的照明是為了把必要的視覺信息傳遞給司機，防止視覺信息不足而出現(xiàn)交通事故，從而保證隧道行車的安全性和舒適性。目前，高速公路隧道照明設施的規(guī)模及數(shù)量越來越大，隧道運營電力費用也越來越高，同時隧道照明質量也跟不上高速公路的發(fā)展建設，嚴重影響行車安全性，隧道交通事故也日益增多。因此對隧道照明節(jié)約能源、提高照明效果，保證行車安全性和舒適性的要求進一步提高。正確合理地選取照明光源是實現(xiàn)公路隧道節(jié)能的關鍵。

各種光源的光學特性、性能參數(shù)各不相同，而光源的節(jié)能主要取決于它的發(fā)光效率。隧道照明的光源應滿足隧道特定環(huán)境下的光效、光通量、光衰減、壽命、成本要求，同時要保證在汽車排放形成的煙霧中有良好的能見度。高速公路隧道一旦投入使用，照明系統(tǒng)幾乎就處于長期工作狀態(tài)，因此，隧道照明的效果必須依靠可靠的光源實現(xiàn)。在隧道照明設計時，選擇一種正確的光源，是隧道照明的重要環(huán)節(jié)，應綜合考慮。

高效節(jié)能是隧道照明光源的發(fā)展方向。目前，國內隧道燈具多采用白熾燈、熒光燈、節(jié)能燈、金鹵燈、高壓鈉燈等，大多光源存在光帶窄、配光質量不夠、能耗高、質量穩(wěn)定性差、壽命短等問題。隨著科技的發(fā)展，照明領域出現(xiàn)了LED等及無極燈新型光源。

表1 光源主要性能對比

從表1中可以看出led的光效最高，其次為高壓鈉燈，而使用壽命最長的是LED和無極燈，其次為高壓鈉燈。高壓鈉燈光效高、透霧性強等諸多優(yōu)點，是目前高速公路隧道照明光源用的最多的；其次，高壓鈉燈的發(fā)展經歷了幾十年，光源及燈具技術相當成熟，因此生產成本已經較低。但是，高壓鈉燈色溫較低，發(fā)光顏色為金黃色，其顯像指數(shù)較低，太陽光的顯像指數(shù)為100，而高壓鈉燈的顯像指數(shù)僅為20左右，遠低于正常自然光的顯像指數(shù)；大功率的高壓鈉燈滿足了隧道照明的需要，但是卻也造成了巨大的能源消耗，照明的運營費用往往讓運營單位不堪重負。Led燈是一種新型的照明光源，具有以下優(yōu)點：光線柔和，顯像指數(shù)高，色溫接近太陽光；Led燈可以頻繁點亮，不存在啟動延時問題，基本不影響使用壽命；Led燈光源使用壽命較長。由于Led燈是一種新型光源，在高速公路行業(yè)還未進行推廣，但目前國內已有部分高速公路在隧道內進行Led燈照明實驗，其照明效果等同于高壓鈉燈，從節(jié)能效果看，Led燈的經濟性遠高于高壓鈉燈。相信在不久的將來，Led燈將會成為高速公路隧道照明的主要光源。

3 結論

本文從高速公路隧道照明的設計原理及新型光源關鍵技術的角度，在保證高速公路隧道行車安全的前提下，就高速公路隧道照明設計提出節(jié)能優(yōu)化設計方法和隧道節(jié)能照明光源的選擇，從照明系統(tǒng)工程設計入手解決隧道節(jié)能減排的問題。

[1]趙忠杰.高等級公路隧道照明工程設計與研究[J].西安公路交通大學學報，1999，4.

[2]交通部重慶公路科學研究所.JTJ 026.1-1999 公路隧道通風照明設計規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2000.

[3]王東旭.2003照明電器新進展(燈具)[J].中國照明工程，2004，8.