平原城市隧道洞外环境比实测及洞外亮度研究

吴现濮

摘 要：隧道洞外亮度L20（S）是隧道照明设计所考虑的一个最重要的基本参数。只有准确掌握了洞外亮度情况，才能结合隧道土建参数进行科学的照明设计。我国公路隧道洞外亮度L20（S）选取时，天空面积百分比一般为0。平原城市隧道由于其自身特点，隧道洞外环境比例与公路隧道有所差别，天空比也不一定为0，因此设计阶段很难准确确定洞外亮度。结合郑州某城市隧道洞外环境实测数据，研究隧道洞外天空、墙面、绿化及洞内等各环境要素比例，并采用查表法和环境简图法验证原设计洞外亮度取值与相关规范的贴合度，同时给其他城市隧道照明设计提供指导意见和基础数据。

关键词：城市隧道;洞外亮度;隧道照明;天空面积百分比

中图分类号：U453.7 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）10-0102-03

Abstract： Tunnel ambient exterior luminance L20（S） is one of the most important basic parameters in tunnel lighting design. Only when the Tunnel ambient exterior luminance is accurately grasped， can the scientific lighting design be carried out in combination with the civil parameters of the tunnel. When L20（S） is selected for highway tunnel， the percentage of sky area is generally 0. Because of its own characteristics， the proportion of environment outside the tunnel is different from that of highway tunnel， and the sky ratio is not necessarily 0.So， it is difficult to accurately determine L20（S） in the design stage. In this study， based on the measured data of the environment outside a tunnel in Zhengzhou， the proportion of the environmental factors such as the sky outside the tunnel， the wall， the greening and the inside of the tunnel was checked and calculated. And checking table method and environmental sketch method were used to verify whether the original design value of outside brightness was in accordance with the relevant specifications. At the same time， it provided guidance and basic data for lighting design of other urban tunnels.

Keywords： urban road tunne;tunnel ambient exterior luminance;tunnel lighting;percentage of sky area outside tunnels

道路隧道照明设计的难点是洞外亮度的选取。由于隧道的洞外亮度受车速、洞口朝向、洞门样式、天空面积百分比、洞口植被及其他附屬物亮度及面积比等影响，且在隧道照明设计阶段，一般隧道洞口施工还未完成，因此洞外亮度很难提前准确获取[1]。《公路隧道照明设计细则》（JTG/T D70/2-01—2014）中提供了公路隧道经验表格以供参考（表4.2.1），且指出公路隧道天空比一般为0。城市隧道和公路隧道有诸多不同，但城市隧道照明设计在国内无较完善的照明设计，国家级行业规范标准解决了此设计难题。在《LED城市道路照明应用技术要求》（GB/T 31832—2015）附录F中，也有类似表格（表F.2），但城市隧道天空比却不一定为0，因此设计阶段无法准确确定洞外亮度。研究结合郑州市渠南路隧道实测情况，验算隧道洞外天空比，并采用查表法和环境简图法初步分析洞外亮度与相关规范的贴合度，供相关设计同仁参考。

1 项目概况

郑州渠南路（西四环—陇海高架）工程1号隧道暗埋段长3 080m，呈东西走向;隧道组成包括两洞主隧道，一洞和地下空间相连接的地下环廊以及两对进出口隧道，一对地下交通转换匝道。主隧道行车速度60km/h，环廊和匝道行车速度30km/h。隧道内轮廓高度为5.7 m;主隧道单洞路面净宽均为10.5 m;环廊及入口匝道路面净宽6.5 m。图1为隧道平面布置示意图。

隧道洞门样式为端墙式，敞口段挡墙采用芝麻白花岗岩面板，地面为沥青路面，洞顶均设置常绿绿化景观树[2]（结合当前施工进度，沥青路面及绿化还未实施，敞口段面板部分实施）。

2 检测内容

目前，国内对隧道洞外亮度的定义均为L20（S）：距洞口一个停车视距处、离路面1.5 m高，正对洞口方向20°视场范围内环境的平均亮度。

结合该隧道洞口情况，对主线隧道南、北洞入口、环廊入口及匝道入口进行洞外亮度的天空、墙面、绿化、地面及隧道洞内等各部分比例的检测[3]。

3 检测参数确定

结合各洞口土建提供资料，将检测有关参数总结如下：洞内净高均为5.7 m;纵坡均为-4%;主洞停车视距为62 m，圆锥半径10.93 m;环廊和集散车道停车视距29 m，圆锥半径5.11 m。

4 实测及分析过程

4.1 实测过程

由于工期所限，土建工程和照明工程交叉施工，为保证照明设计值与实际值误差不超过25%，在洞口装饰及道路路面还未完全完成的情况下提前检测。

采用滚尺在各洞口量出停车视距点位置。将相机采用三脚架固定于路幅中心位置;采用激光测距仪校核位置并确定角度和方位;用广角相机拍摄洞口情况，确保20°圆锥角在拍摄范围内;对拍摄照片进行模型分析，计算出20°圆锥角，并将各环境要素标出，以计算各要素比例。圆锥角视场如图2所示。

4.2 环境简图法确定洞外亮度

由于本工程绿化、沥青路面等还未完成，因此对相邻路段进行检测;参照《隧道与地下通道照明指南》（CIE 88-2004）部分取值;结合实测比例对绿化比例进行拆分[4]。

参照环境简图法，确认洞外亮度各要素的亮度值，部分数值采用相似位置测量的近似值及其他文献资料推荐的经验值。结合项目进度及天气情况，分别在4月24日、4月27日及5月8日中午11：00—14：00每隔1 h进行现场实测。三天最高温度分别为31、29℃和33℃，且均为晴天，与夏日日照最强时情况相接近。

根据《LED城市道路照明应用技术要求》（GB/T 31832—2015）表F.2，天空比均小于15%，且L20（S）按照亮环境取值。根据表格推荐值，主洞为3 500cd/m2，环廊和匝道为2 500cd/m2。与原设计主洞取3 500cd/m2，环廊和匝道取3 000cd/m2，误差均不超过25%。

同时，由表2可知，天空、墙面亮度较高，路面亮度中等，绿化部分亮度较低，洞内亮度很低，影响洞外亮度的主要是天空和顶侧墙的面积比例。根据表格数据，计算各洞洞外亮度为：南洞3 900cd/m2;北洞3 871cd/m2;环廊2 403cd/m2;匝道2 385cd/m2。可得主洞实际洞外亮度均稍高于设计预估值;匝道及环廊实际洞外亮度均稍低于实际设计预估值，误差均在25%以内，原设计满足设计相关要求[5]。

5 结论与建议

由于平原城市隧道洞门上方构造物与山区道路隧道相比有很大不同，因此天空面积比例不一定为0。该比例受车速、隧道坡度及洞顶绿化等影响，洞外亮度取值在设计阶段很难准确预测。为保证进出隧道车辆的行车安全，需要在土建完成时对天空比例等进行复测。目前，下穿式城市隧道洞外亮度检测文献较少，与公路隧道相比，无成型体系，需借助公路隧道的方法进行研究和调查。

通过研究可知，为降低洞外亮度，需要绿化、洞门建筑等专业配合。例如，在洞门上方采用较高、枝叶繁密的树种，在侧分带设置必要的绿植;洞门及敞口段侧墙采用低反射率装修方案;合理设置遮光棚等，将隧道洞外环境由亮环境调整为暗环境，尽量降低天空面积比例，不仅减低了隧道行车风险，而且大大降低了隧道的运营费用。

参考文献：

[1]招商局重庆交通科研设计院有限公司.公路隧道照明设计细则：JTG/TD70/2-01-2014[S].北京：人民交通出版社，2014.

[2]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中國国家标准化管理委员会.LED城市道路照明应用技术要求：GB/T 31832-2015[S].北京：中国标准出版社，2015.

[3]周烨，赵宾，涂耘，等.基于照明优化的隧道洞外亮度L20（S）的定量研究[J].公路交通技术，2014（4）：127.

[4]屈志豪，赵清碧，刘相华.用环境简图法检测隧道洞外亮度L20（S）[J].公路交通技术，2004（5）：117.

[5]胡英奎，陈仲林，孙春红，等.公路隧道洞外亮度的确定方法对比分析[J].灯与照明，2010（2）：32.