重庆某隧道照明设计

2013-09-25刘利萍

重庆建筑 2013年2期

刘利萍

（重庆市设计院，重庆 400015）

引言

随着我国经济、社会的快速发展和消费逐步升级，家用汽车的保有量迅速增加，给城市交通带来了很大的压力。原有的道路已不能满足交通量的需求，使得我们要在现有道路的基础上完善城市道路路网。重庆是典型的山城，高高低低、起伏跌宕、有山有水，要完善城市道路路网较为复杂。单一的桥、立交已经不能满足需求，只有新建城市交通隧道（以下简称隧道）或下穿道才能更好地完善城市道路路网。

1 问题提出

结合地域特点，已建隧道长度大都在500m以上，按照《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）要求都安装了隧道照明灯具，目前采用的灯具有多种形式，如隧道灯、LED灯、荧光灯等等。就当前情况，根据一些驾驶员体验后的反应结果来看，照明效果良莠不齐，照明效果较差的隧道甚至存在行车安全隐患。

隧道是一种特殊的管状构造物，具有车流量大，行车速度快等特点。因此，隧道照明不同于一般道路照明，有其特殊性和重要性，对交通安全起着重要作用。隧道照明作为安全行车最基本的组成部分，其关键与难点是如何解决驾驶员在白天进入隧道时的暗适应，以及从隧道出来时的明适应问题，要解决好这两个问题隧道照明设计尤为重要。隧道照明的好坏将直接影响到交通事故的发生概率。

2 隧道照明设计

隧道照明是保证行车安全的重要环节，而且与道路照明不同，隧道照明必须解决驾驶员在进出隧道时产生的一系列视觉适应性的问题，即驾驶员驶入驶出隧道时产生的黑洞、白洞效应。这使得隧道照明的设计十分重要且复杂，它不仅跟隧道结构形式、隧道长度、地面材料、行车速度、交通状况、通风状况等因素有关，还与时间、洞口朝向、附近地形、洞口视野、洞外路段的平纵线形、季节和气象条件等因素有关。根据作者的设计经验，就重庆某一城市隧道照明设计提出自己的设计思路，以供同行讨论。

该隧道为双洞隧道，呈东西向，起点偏北终点偏南，单向行驶城市隧道（如图1所示），每洞三车道，设计时速60km，全长860m，是城市快速路的一部分。该隧道已于2010年年底正式通车。根据《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）第12.5.3条要求应设置应急照明。因此隧道照明包括两部分:一般照明和应急照明。

图1 隧道平面布置图

2.1 一般照明

一般照明即正常照明，是指保证隧道内正常行车所必需的基本照明和消除出入口“白洞”和“黑洞”效应的加强照明。方案阶段对光源的选择做了比选，目前隧道照明光源主要有高压钠灯、LED灯、荧光灯。高压钠灯具有高光效、透雾性好、系统可靠性高、寿命长、散热好等特点；LED大功率路灯显色性好，但控光尚不令人满意，光衰较大、产品的互换性差、一次成本高；荧光灯为线性光源，灯具配光是个技术瓶颈，灯具效率较低。基于隧道的特殊性，经过比选照明光源选用寿命长、维护量小的高压钠灯。

为尽可能避免驾驶员驶入驶出隧道时产生黑洞、白洞效应，隧道照明设计应达到如下要求:进入隧道由洞口逐级向内减低照度，而出洞时应逐级增加照度。因此隧道照明分为:入口段、过渡段、中间段、出口段。按照《公路隧道通风照明设计规范》（JTJ 026.1－1999）确定各段亮度标准和长度，经计算，该隧道照明分为:入口段、过渡段1、过渡段2、中间段、出口段。隧道基本照明布灯方案为:两侧对称布置，间距为7m，灯具安装在距地高6m的隧道侧壁上；为了兼顾功能性、安装方便和景观效果，加强照明灯具的安装高度同基本照明保持一致，入口段加强照明均匀布设于基本照明灯具间，过渡段1、过渡段2和出口段加强照明灯具距基本照明灯具1.5m，灯具布置如图2所示。通过专业照明软件模拟计算，隧道照明亮度和均匀度均满足《公路隧道通风照明设计规范》（JTJ 026.1－1999）要求，其伪色表现图如图3所示。按照设计安装调试完成后的实景如图4所示。

图2 隧道灯具布置示意图

图3 伪色表现图

图4 隧道照明实际照片

2.2 应急照明

隧道是一种特殊的构筑物，所处的地理位置也很特殊，一般来说城市隧道照明提供双电源的难度较大，实际情况多数都是单电源，所以当市电停电时，一般照明就没有了，如果驾驶员在进入隧道后不及时开启车灯，车辆在隧道这样一个狭小漆黑的空间高速行驶其危险性较大，可能引起追尾、碰壁等一系列交通事故，因此隧道内设置应急照明是非常有必要的。

设置了应急照明的隧道完全可以降低此类事故发生的概率，当一般照明断电时，还有应急照明灯具继续工作。虽然亮度较一般照明低，但足以满足驾驶员采取一系列安全措施，如开启车灯、减速等。

按照《建筑设计防火规范》（GB50016－2006）规定:城市隧道两侧应设置消防应急照明灯具。应急照明的设置有二种方案:一是利用基本照明灯作为应急，二是单独设置应急照明灯具，这两种方案均可以满足要求。目前国内外在采用高压钠灯作为一般照明光源的隧道中的常规做法是单独设置应急照明灯具，这样会造成重复投资，并且影响美观，因此该设计利用基本照明灯具作为应急照明的方案。平时应急照明作为基本照明的一部分，灯具为常亮状态，当市电断电后，应急照明灯具继续工作，这样既节约了投资，同时又检测了灯具的好坏，保证在应急时能够满足照度的要求，从而为隧道内安全行车提供了有利的保障。

由于高压钠灯属高压气体放电灯，首次启动时间一般在4～8min[1]，再启动时间为10～15min[1]。有实验数据显示，高压钠灯在中断供电时间大于5ms的情况下部分产品有熄灭现象[2]，一旦熄灭再启动时间很长，因此选用高压钠灯作应急照明对应急电源的要求较高，应急电源必须在5ms内投入使用。常用应急电源有两种形式:集中应急电源和分散应急电源。分散应急电源一般应用于应急灯具较少且较分散的建筑物（构筑物）中，由于本工程应急灯具数量较多，从维护、管理和投资多方面综合考虑，采用集中应急电源较为合理。集中应急电源一般有EPS（应急电源）、UPS（不间断电源）和发电机。发电机启动时间较长；UPS输出精度高、转换时间快，同时造价较高、容量小，平时能耗大、主机寿命较短；EPS容量大、结构较简单、造价较低、平时能耗小且无噪音，主机寿命长。结合隧道的特殊环境及其对应急电源投入的时间要求，从节能、寿命和维护等方面考虑，选用EPS作为应急电源。由于常规的EPS装置切换时间（市电转应急）为0.1～0.25s，为了满足隧道应急照明能正常可靠地工作，设计要求EPS装置的切换时间小于5ms，在该隧道照明调试过程中反复实验均能可靠工作。

2.3 照明控制

隧道照明根据洞外亮度和交通量变化采用智能照明分组控制不同区域的亮度。根据《公路隧道通风照明设计规范》（JTJ 026.1-1999）要求分为晴天、多云、阴天、傍晚（重阴）、深夜、应急等6种控制模式，使驾驶员尽快适应隧道内、外的光强变化，消除因光强变化所引起的视角障碍，从而达到既满足隧道的亮度要求，保证行车安全，又能延长灯具使用寿命和节约能源的目的。