浅谈承德地区高速公路短隧道照明

宛北北

(承德市交通局交通通信管理处)

浅谈承德地区高速公路短隧道照明

宛北北

(承德市交通局交通通信管理处)

在隧道集中的承德地区，运营管理中“安全”与“节能”的矛盾十分突出，而目前，国内在此方面的研究工作为数并不多。围绕“安全”与“节能”两个的主题，对公路隧道照明与道路适应性以及综合节能技术进行研究。

短隧道;照明节能;安全

1 隧道照明概述

1.1 公路隧道照明问题

(1)隧道入口的黑洞(黑框)效应:在隧道入口的外部，白天自然光的照度可达100 000 lx(靳克斯);而在无电光照明的隧道内，隧道口部可能存在有几十靳克斯的外界自然光，洞内几乎一片漆黑。

白天当汽车接近隧道入口时，由于洞内外亮度差别极大，对于较长的隧道在洞口处犹如一个黑洞，即“黑洞效应”，驾驶员容易出现辨认困难的状况，难以发现障碍物。对于较短的隧道犹如一个黑暗的框子，即“黑框效应”。黑洞效应同样可能出现在夜间，当洞内亮度较高在隧道出口看到的洞外路线即是一个黑洞。

(2)隧道入口段的视觉适应滞后现象:汽车由明亮的外部环境进入隧道后，即使隧道内具有一定的亮度，但由于洞内外亮度的较大差异，需经过一定时间才能够看清楚隧道内部的情况，即“视觉适应滞后现象”。

(3)隧道出口的亮洞效应:由于视觉基本适应了洞内的暗环境，当汽车穿过较长隧道接近出口时，日间通过出口看到的外部环境亮度极高，出口看上去就是一个亮洞，出现极强的眩光，即“亮洞效应”。车辆驶出隧道时亮度迅速由弱变强，视觉上会出现眩光而倍感不适，也会影响司机的行驶。

1.2 公路短隧道照明特点

根据现行《规范》的相关规定，隧道照明划分为入口段、过渡段、出口段等加强照明段和中间段，并对各照明段长度作了相应规定。

(1)入口段长度

入口段长度可按下式计算

式中:Dth为入口段长度，m;Ds为照明停车视距，m，行车速度为80 km/h时约为100 m;h为洞口内净空高度，m。

(2)过渡段长度

各过渡照明段的长度可按表1取值。

表1 各过渡照明段的长度

(3)出口段长度

出口段长度宜取60 m，亮度宜取中间段亮度的5倍。

由此看来，对于设计时速80 km/h的单向两车道的山区高速公路隧道，隧道加强照明段的长度约为306 m。根据《公路隧道设计规范》(JTGD70-2004)对公路隧道分类的规定，对于长度L≤500 m的短隧道，尤其是长度小于300 m的短隧道其全长基本仅设置了加强照明段或部分加强照明段，而没有中间照明段。如此庞大的照明系统不仅不会大幅提高行车的安全性，还带来电能的巨大耗费、不利于节能。

通过对承德地区高速公路隧道的调查结果表明，到2009年年底，长度小于1 km的隧道占隧道总长的24%，短隧道数量占总数量的59%，并且从隧道建设的发展趋势看，短隧道数量增加较快，京承高速有短隧道5座，而承唐高速有短隧道12座、承秦高速有短隧道9座。为满足安全行车和节能的共同需求，公路短隧道的照明应充分利用其所能看穿隧道程度的特点，合理设置照明系统。

2 当前我国短隧道照明实际设置方案

方案一:路面亮度与长隧道取值相同，但适当减少各加强段长度;该方案目前在国内普遍采用。

(1)隧道照明布置区段与长隧道一样，有入口照明段、过渡照明段、中间照明段、出口加强照明段;

(2)各段的路面设计亮度和均匀度等各项指标与长隧道完全一样;

(3)各加强照明段的布置长度按规范要求折减(30%～50%);或去掉过渡段2和过渡段3。

方案二:路面亮度、各加强段长度均与长隧道取值相同，因此它的入口段、过渡段和出口段的加强照明长度和短隧道长度基本相当;该设计方法完全遵照CIE和我国现行规范执行。

方案三:全隧道按过渡段或者出口段的亮度等某一固定值均匀布置灯具，即全隧道按照一个段落设计，全隧道的路面亮度是一样的。

2.1 京承高速公路隧道照明

(1)项目概况

京承高速(北京市三环路—承德市区南互通立交)全长209.1 km，北京段132.4 km，承德段76.7 km。隧道20 座，其中穿越司马台古长城风景旅游区的隧道全长2.2 km。承德段为双向四车道，设计行车时速为80 km/h。

(2)短隧道营运情况

表京承高速公路隧道表(承德段)

京承高速短隧道照明方案按照方案一设置。无论隧道长短，均按照规范要求设置了加强照明和基本照明。

加强照明采用400 W、250 W高压钠灯，双侧壁对称布置。入口段选用400 W高压钠灯，单侧布置间距为1.5 m;过渡段1和出口段基本照明采用250 W高压钠灯，单侧布置间距分别为1.6 m和2.5 m。基本照明采用100 W高压钠灯，双侧壁对称布置，单灯间距为6.0 m。未设过渡段2。灯具安装方式为膨胀螺栓直接安装。

①由于京承高速全段未开通(2009年8月时)，加上与该高速毗邻的二级道路实行了免费通行，所以交通量很小，一般情况下，白天仅开启1/2加强照明和基本照明，或只开启1/2基本照明及应急照明;夜间开启1/2基本照明和应急照明。

②新道沟隧道长度小于200 m，较少开启照明系统。

③本路段隧道照明系统的控制主要依靠隧道管理所人工控制方式，隧道管理人员根据经验判断所需开启照明灯具的回路;一般根据冬、夏季不同的时间来考虑，并未与交通量等因素结合考虑灯具开启数量。

④洞内照明效果与隧道侧壁的装饰材料反光性能有关，由于隧道内涂了反光率较高的防火材料，加上路段交通量很小(且多为客车)，洞内较为清洁，有效提高了隧道内的照明亮度。

3 国内短隧道照明现状总结

3.1 调研成果总结

(1)高速公路短隧道照明规模与其平纵线形——即行车出口是否完全可见密切相关，设计中考虑直线隧道和曲线隧道的照明要求应有所区别。直线短隧道的照明指标及规模均可较曲线短隧道有所降低。

(2)对于长度小于200 m的直线隧道可不设置电光照明系统，但应设置相应的诱导设施，保证行车安全。

(3)短隧道对照明系统的需求可分为以下几类。

①以消除“黑洞效应”为目的设置照明系统——主要是针对行车出口不能完全可见曲线隧道，其照明标准应与长隧道相当。

②以消除“白洞效应”、“黑框效应”为目的设置照明系统——在实际营运中照明标准较长隧道有所降低，但合理的照明能消除上述效应，保证行车安全。

3.2 调研结论

综合上述国内外相关资料的研究成果，结合我国公路短隧道工程照明系统的实际营运效果，在参照CIE技术报告和我国规范的相关规定的基础上，对短隧道照明参数的研究取得以下研究结论。

(1)照明设计隧道长短的界定

短隧道的照明亮度要求应根据驾驶员接近隧道时能够看穿隧道的程度而不同。看穿隧道的能力主要取决于隧道的长度，并且取决于一些其它的设计参数(隧道的宽度、高度、水平和/或垂直的曲度等等)。

根据照明的要求以及我国《公路隧道设计规范》(JTGD70-2004)对隧道长短的划分，本课题对隧道长度规模作出如下界定。

几何长隧道:长度L＞1 000 m的隧道;

光学长隧道:无论隧道几何长度，在隧道进口前一个停车视距处，行车进口不能完全看透行车出口的隧道;

光学短隧道:长度L≤500 m，在隧道进口前一个停车视距处，行车进口能完全看透行车出口的隧道。

(2)需设置照明隧道长度的界定

①长度大于150 m的高等级公路隧道应设置照明。

②长度在100～150 m之间的直线隧道应在路缘或边墙上安装有源电光诱导标志。

(3)出口不能完全可见的长度在100～150 m曲线隧道入口区域可按正常入口段照明的50%设置，可不设置过渡照明和出口照明。

(4)长度在150～300 m之间的直线隧道入口区域按正常出口段照明的亮度值设置，可不设置过渡照明和出口照明。

(5)出口不能完全可见的长度在150～300 m之间的曲线隧道入口区域按正常入口段照明设置，可不设置过渡照明和出口照明。

(6)长度在300～500 m之间的直线隧道入口区域可按正常入口段照明的50%设置，可根据交通量大小参照长隧道设置过渡段照明和出口照明。

(7)出口不能完全可见的长度在300～500 m之间的曲线隧道入口区域按正常入口段照明设置，其余照明段亮度标准的设计方法参照几何长隧道设计。

4 结语

在全球气温日益升高，能源供应日趋紧张的今天，节能已经成为国家、社会和企业的责任。随着公路建设的发展，公路隧道会日益增多。为了节约能源、保护环境，提高公路隧道照明质量，同时也是为了适应公路隧道营运管理的可持续发展，适应隧道特殊的照明环境和视觉现象，研究出合理的照明理论为节能环保做出贡献就显得十分必要。

U455

C

1008-3383(2012)01-0117-02

2011-10-29

宛北北(1983-)，男，工学学士。