公路隧道照明灯具配光的实验对比

季佳俊，王晓雯，陈建忠

（1.重庆交通大学土木建筑学院，重庆 400074;2.重庆交通大学 交通运输学院，重庆 400074;3.招商局重庆交通科研设计院有限公司，重庆 400064）

公路隧道照明灯具配光的实验对比

季佳俊1，王晓雯2，陈建忠3

（1.重庆交通大学土木建筑学院，重庆 400074;2.重庆交通大学 交通运输学院，重庆 400074;3.招商局重庆交通科研设计院有限公司，重庆 400064）

以中间段照明作为研究对象，依靠1∶1实体隧道展开对比实验，从而揭示经济配光的关键所在。对比分析了逆光灯具与常规灯具不同间距下的配光数据，得出两种典型灯具在隧道照明设计中的优缺点。提出一个解决中间段照明配光合理性、经济性问题的建议。

照明效率;照明配光;灯具布置方式;灯具布置间距

国外公路隧道照明基本按CIE拟定的适应曲线［1］进行照明设计和灯具布置，灯具布置从双侧对称、双侧交错到中央布灯均有采用。为了提高照明效率，已较多在单向行车的隧道中采用逆光照明技术［2］。

通过对国内许多运营隧道的调查和实测，不同速度条件下能满足安全要求的长度和亮度指标基本按现行规范的适应曲线的要求。但是随之带来的问题是，隧道照明成本偏高，由于维护不到位照明质量较差，实际照明亮度往往低于现行规范的适应曲线的要求。由此看来必须在隧道布灯方式和照明配光等方面作研究。笔者通过实验中典型逆光灯具与常规灯具［3］的对比分析，研究两种典型灯具的经济性与照明配光的性能。

1 实验

1.1 实验室布置

实验在重庆交通科研设计院隧道及岩土实验室1∶1实体隧道内进行。在实验隧道拱顶布置一条中间布光带，并且在侧壁上布置与灯具一一对应的控制开关，每个灯具可纵向移动，根据实验需要可随时调节灯间距。图1为实验室空中鸟瞰图。

图1 重点实验室空中鸟瞰Fig.1 Bird’s view of key laboratory

1.2 隧道照明系统设计技术指标［4］

1）路面照度总均匀度U0应不低于表1所示值。

2）路面平均照度水平，左、右两侧墙面2 m高范围内的平均照度，应不低于路面平均照度。

3）灯具布置应满足闪烁频率低于2.5 Hz或高于15 Hz。

4）路面中线照度纵向均匀度U1应不低于表1所示值。

表1 路面照度总均匀度U0和路面中线照度纵向均匀度U1Table 1 Pavement illumination total evenness U0and pavement midline illumination longitudinal evenness U1

1.3 实验方案

1.3.1 隧道灯具布置

灯具A:高压钠灯管，功率150 W，多曲面组合反光器，属常规灯具。

将5具功率为150 W的灯具A安装在隧道拱部中央，距地面高6.5 m，将灯具投光面垂直向下，布灯间距分别取2，5，8 m。

灯具B:高压钠灯管，功率100 W，多曲面组合反光器，属逆光灯具。

将5具功率为100 W的灯具B安装在隧道拱部中央，距地面高6.5 m，将灯具投光面垂直向下，布灯间距分别为2，5，8 m。

1.3.2 测点布置

实验测试内容为隧道路面不同位置以及墙面部分的照度值。

根据照明测试原理、JTJ 026.1—1999《公路隧道通风照明设计规范》相关规定以及结合本次实验的研究需要，测点布置方案如下:

隧道照明系统测试的测点横断面布置如图2，测点①为左侧墙高1.5 m，测点②为左路缘，测点③为左1/4路面，测点④为路面中心，测点⑤为右1/4路面，测点⑥为右路缘，测点⑦为右侧墙高1.5 m。

图2 隧道照明测点横断面示意（单位:cm）Fig.2 Cross-sectional schemes of tunnel lighting point

测点纵断面布置如图3，0点测试带布置在第3盏灯的正下方，在0点前面1 m处布置一条测试带，在0点后面1 m布置一条测试带。

图3 隧道照明测点纵断面Fig.3 Diagram cubes of tunnel lighting point

2 实验结果处理与分析

2.1 路面平均照度［5］

路面平均照度Eav计算公式:

式中:Eαv为路面平均水平照度，lux;m为计算区域内计算点的总数。

常规灯具A与逆光灯具B在2，5，8 m的路面平均照度如图4。

图4 灯具A与灯具B路面照度值Fig.4 Road illumination values of lamp A and lamp B

图4是从实验结果得出的路面平均照度值曲线图，两种灯具在布灯间距2，5，8 m都满足隧道照明系统中间段照明的照度要求。

评价灯具经济性的一个重要指标是，灯具单位功率的所能作用在路面的照度值:

式中:Aav为灯具单位功率的所能作用在路面的照度值，lux/W;Eav为路面平均水平照度，lux;P为灯具的功率，W。

图5是从实验数据中计算得到的单位功率作用在路面的照度值，从图中可以直观的看出逆光灯具B明显高于常规灯具A。

图5 灯具A与灯具B的单位功率作用在路面的照度值Fig.5 Luminance power value of the unit power of lamp A and lamp B on the pavement

2.2 路面照度总均匀度［6］

路面亮度总均匀度计算公式:

式中:Emin为计算区域内路面最小照度，lux。

图6为通过实验测得的各点照度值计算得出常规灯具A与逆光灯具B的路面照度总均匀度值的曲线图，两种灯具在布灯间距2，5，8 m都满足隧道照明系统设计的路面照度总均匀度技术指标。

图6 灯具A与灯具B的隧道路面照度总均匀度Fig.6 Tunnel road illumination total evenness of lamp A and B

从图6中可以直观的看出，逆光灯具B的路面总均匀度值明显小于常规灯具A的路面总均匀度值，但是灯具B路面总均匀度值变化小，灯具A的路面总均匀度值变化大。

2.3 路面中线照度纵向均匀度

路面中线照度纵向均匀度可按式（4）计算:

式中:E'min为路面中线最小照度，lux;E'max为路面中线最大照度，lux。

图7为通过实验测得的各点照度值可以计算出常规灯具A与逆光灯具B路面中线照度纵向均匀度值的曲线图，两种灯具在布灯间距2，5，8 m都满足隧道照明系统设计的路面中线照度纵向均匀度技术指标。

图7 灯具A与灯具B的路面中线照度纵向均匀度Fig.7 Road centerline illumination longitudinal evenness of lamp A and B

从图7中可以直观的看出，逆光灯具B的路面中线照度纵向均匀度值明显小于常规灯具A的路面中线照度纵向均匀度值，但是逆光灯具B路面中线照度纵向均匀度值变化大，常规灯具A的路面中线照度纵向均匀度值变化不大。

3 结论

1）通过图4、图6、图7反应的数据可以得出:常规灯具A在3种不同间距的中线布灯的路面平均照度值、总均匀度值和路面中线照度纵向均匀度值。研究发现，路面平均照度值随布灯间距增大而减小，路面照度总均匀度值也随之减小，路面中线照度纵向均匀度值变化不大。

2）通过图4、图6、图7反应的数据可以得出:逆光灯具B在3种不同间距的中线布灯的路面平均照度值、总均匀度值和路面中线照度纵向均匀度值。研究发现，路面平均照度值随布灯间距增大而减小，路面照度总均匀度值变化不大，路面中线照度纵向均匀度值随之减小［7］。

3）通过图6、图7反应的数据可以得出:常规灯具A比逆光灯具B在相同布灯间距下能获得较好的路面照度总均匀度值和路面中线照度纵向均匀度值。

4）通过图5反应的数据可以得出:逆光灯具B比常规灯具A能提供更高的单位功率作用在路面的照度值。从中得出结论，逆光灯具比常规灯具有更好的经济性。

综上所述:逆光照明灯具在提高汽车行车方向路面照度值是以路面照度总均匀度值降低与路面中线纵向均匀度的降低为代价的。但它却能提高路面照度，降低车辆背面照度，使路上目标更易于辨认，从而达到节电的目的，且它的路面照度总均匀度值随布灯间距增大而变化不大的特点，使它可以在满足照度的前提下可以有较大的布灯间距以达到减少灯具数量的目的［8］。逆光照明灯具所具有的这些优点，将比常规灯具有更好的经济效益。

（Reference）:

［1］ CIE Technical Report 88—2004.Guide for the Lighting of Road Tunnels and Underpasses［R］.Japan:International Commission on Illumination，2004.

［2］ 刘宏，王晓雯，陈建忠.中梁山公路隧道通风效果测试分析［J］.重庆交通大学学报:自然科学版，2010，29（4）:529-532.

LIU Hong，WANG Xiao-wen，CHEN Jian-zhong.Zhongliangshan highway tunnel ventilation test analysis［J］.Journal of Chongqing Jiaotong University:Natural Science，2010，29（4）:529-532.

［3］ 韩直，夏隽.公路隧道照明模糊控制研究［J］.公路交通技术，2009（2）:140-142.

HAN Zhi，XIA Juan.Study on fuzzy Control for illuminating road tunnel［J］.Technology of Highway and Transport，2009（2）:140-142.

［4］ JTJ 026.10—1999公路隧道通风照明设计规范［S］.北京:人民交通出版社，2000.

［5］ 王红兵.隧道照明节能与控制［J］.山西建筑，2008，34（20）:313-314.

WANG Hong-bing.Energy-saving and control in twnnel illumination［J］.Shanxi Architecture，2008，34（20）:313-314.

［6］ 陈彦华，谭光友.公路隧道照明光源的选择［J］.灯与照明，2006，30（3）:23-25.

CHEN Yan-hua，TAN Guang-you.Road tunnel lighting choice［J］.Lamps and Lighting，2006，30（3）:23-25.

［7］ 陈正义.城市道路照明与节能设计［J］.建筑电气，2008，27（8）:366-369.

CHEN Zheng-yi.City road lighting and energy efficient design［J］.Building Electrical，2008，27（8）:366-369.

［8］ 夏永旭.公路隧道照明问题及对策［J］.西部交通科技，2008（1）:5-6.

XIA Yong-xu.Illumination problems in highway tunnels and their countermeaswres［J］.Western China Communications Science ＆Technology，2008（1）:5-6.

Comparative Experiment Analysis for Light Distribution of Highway Tunnel

JI Jia-jun1，WANG Xiao-wen2，CHEN Jian-zhong3
（1.School of Civil Engineering＆ Architecture，Chongqing Jiaotong University，Chongqing 400074，China;
2.School of Traffic＆ Transportation Engineering，Chongqing Jiaotong University，Chongqing 400074，China;
3.China Merchants Chongqing Communications Research＆ Design Institute Co.Ltd，Chongqing 400064，China）

Taking the middle period of lighting as the research object，comparative experiments of 1∶1 actual tunnel are carried out，which reveals the essence of economic distribution of light.The lighting distribution data of backlight lamps and lanterns and conventional ones with different spacing are analyzed，and the advantages and disadvantages of the two kinds of typical tunnel lighting lamps and lanterns in the design are obtained.A reasonable and economical solution for light distribution problem is proposed.

luminous efficiency;light distribution;lamps and lanterns decoration means;lamps and lanterns decoration spacing

TU113.6+4

A

1674-0696（2011）06-1314-04

10.3969/j.issn.1674-0696.2011.06.13

2011-05-03;

2011-06-20

季佳俊（1987-），男，江苏无锡人，硕士研究生，主要从事公路隧道照明方面的研究。E-mail:394037316@qq.com。