光导照明技术在城市道路隧道中的应用

汪晶

摘 要：随着科学技术的不断发展，光导照明系统作为当今时代的新型照明系统，备受人们的关注，然而在隧道中的运用却未得到普及。因此，本文通过对光照照明系统的基本类型和特点进行相应的阐述，并结合隧道照明系统所具有的基本特点，探讨光导照明系统在隧道中使用的有效性，并提出科学合理适用于隧道照明的光导照明技术，通过这样的方式，成为今后光导照明技术在其应用中的有利参考依据。

关键词：光导照明技术;隧道照明;应用

0 引言

光导照明技术与普通的照明技术相比较而言，其具有相应的特殊性，主要是因为可以将日光源或者是人工光源进行全面性的利用，从而实现从这个位置传输到另外的位置，并依据照明的实际需求，对光源实行重新分配。虽然目前光导照明技术在日渐成熟，不仅在大部分建筑场所中得到了具体的应用，而且也满足了实际照明要求，但是在隧道（城市隧道）照明的应用还需要对其加大推广和研发力度，主要是隧道与建筑物之间的所具有的差异性，所以在照明要求方面与常规建筑的要求存在明显的不同。尽管国外已经有将光导照明技术在隧道中具体应用的案例，但是却未与隧道的照明系统相结合展开深入性的研究，所以我国有关单位必须要加大隧道照明和光导照明系统的研发，为光导照明技术在隧道照明中得到全面性的使用，提供重要的保障依据。

1 光导照明系统的组成及类型

1.1 光导照明系统的组成

光导照明系统的组成部分有光导、光传输和光输出装置。另外，在某种特定情况下，会根据具体的需求，在光导导入装置中增设对应的设置，比如太阳跟踪系统、备用人工光源及在光传输装置上配置相应的调光系统，等等。

1.2 光导照明系统的类型

随着社会日新月异的发展，各种新技术和新材料不断的呈现，在这样的背景下，光导照明系统的传输效率也发生了巨大的改变，涌现出了不同类型的照明系统。

1.2.1 按照光源进行划分

若是根据光源进行划分主要有：①人工光导照明系统，即光源为人工光源。主要是借助功率比较大和发光效率比较良好的人工光源，比如，高压钠灯和陶瓷金卤等。②反射光导照明系统，即光源是自然光源。从集光器的工作原理层面而上来讲，主要可以划分为主动式和被动式这两种方式，对于前者而言能够采取充分利用太阳直射光提升采光效率，但是应增加对应的有关太阳跟踪系统。

1.2.2 按照导光方式进行划分

若是根据光源进行划分主要有：①透镜光导照明系统，使用反射镜和透光镜，通过相应的方式，将光合理的转变为平行光以后，可以实现在导光管或者是空气中展开有效的传输。由于此项相应增设了透镜和反射镜，所以在具体使用中存在某种程度上的局限性，主要体现在造价相对较高和光损失大，这两方面。基于这样的情况，因此在实际工程中未得到广泛性的应用。②反射光光导照明系统，即通过导光管内表面的多次反射实行光的传输。该项系统的总传光效率，主要与以下几点息息相关：内表面反射率、入射光的光束角和形狀等诸多方面。③棱镜空心导光照明系统，主要是通过对棱镜导光管全反射原理，实行有关方面的光传输。④光导纤维照明系统，通过借助光在介质分界面上，可以发生全反射的原理开展光的传输[1]。

2 光导照明系统的特点

由于城市中的隧道存在较大的差异性，在这样的前提下，可以采取的措施有通过垂直方向的光导的有效利用，以达到穿过广场的下部和隧道上部的地面，然后将自然光源以合理化的方式引入至隧道以内。为了保证隧道中的不同路段的照明都与具体规范要求相符，在不同的照明路段根据实际情况的需求，使用不同数量或者是孔径大小的光导管实行进行处理。同时，为了导光装置和广场之间不会形成相应的影响，可以采取借鉴国外比较成功的案例，比如德国柏林波茨坦广场，将广场全面性的突出，并使其成为广场景观中的组成部分。

使用上述垂直安装的天然光光导照明系统，虽然能够在城市广场下的隧道照明中可以起到良好的效果，但是若将其应用在穿山而过的隧道中，则很难发挥应的作用。因此，在对这类隧道采用照明方式过程中，不仅要结合客观情况的实际要求，还应全面考虑光导照明系统自身的应用范围[2]。

3 隧道照明的基本特点

隧道照明的主要目的，是保证隧道内有足够的照明，从而为通行者提供相应的照明，而合理的设置功能性照明，其照明的主要目的是为了给相应的驾驶人员在隧道通行提供安全且舒适的环境，保证交通的能够得到安全运行，全面提升运输效率。隧道照明与室内照明功能性照明存在明显的不同，这主要是因为隧道是处于半封闭的空间，在行车视觉上与其他照明相比较而言，在复杂性方面要高出很多，其需要在24小时内连续照明，而且白天与晚间也存在着不同，在白天的复杂系数要明显高于晚间，所以在非常重视隧道照明的各项特点，以使其能够将作用发挥到最大[3]。

4 光导照明系统在隧道照明中的应用

4.1 天然光光导照明系统在入口段和出口段的应用

无论是隧道的入口段还是出口段都对照明系统有比较高的要求，尤其是入口段的路面亮度是隧道中要求最高的部分。更为重要的是，这两个照明段的位置都与隧道洞口紧密相连。因此，应用天然光光导照明系统，不但能够实现节约照明节能的目标，还可以符合入口路段路面亮度随洞外亮度的变化而发生变化的有关规律。然而，因为穿入隧道无法有效的应用垂直安装的导光管，所以通常会借助横向传输的光导照明方式展开相应的工作。为了使导光装置的集光效率得到全面性的提升，需要使用极轴式定日镜集光装置，或者是与太阳跟踪系统相连的透镜激光器。同时，光导装置的数量必须要明确，并采取行之有效的集光措施，必须要严格按照隧道的客观条件展开相应的工作，如洞口的具体朝向、实际的宽度和高度，以及洞外环境等诸多因素[4]。

4.2 光导纤维和非金属导光照明系统在过渡段中的应用

隧道过渡段主要是与入口段和中间点紧密相连，与隧道洞口保持有某种程度上的距离，其路面的实际亮度与入口段之间通常会受到洞外所具有的亮度影响。在使用覆膜金属导光管进行有关方面的传输工作时，那么在50米以后相应的传光效率会有明显的降低，至少是降低至10%以下。所以，过渡段要想充分利用天然光，那么就必须要使用传光效率相对较好的光导照明技术，如石英光线或者是非金属导管。这两种照明系统具有明显的优势，如在300处依然具备良好的传光效率，通常传光效率能够高达50%。然而，这两种材料也有相应的局限性，即在造价方面相对较高，在当下环境中并不适宜于大力推广[5]。

4.3 侧面发光照明系统在隧道中的应用

光導照明系统具有非常多的照明技术特点，而侧面发光照明则是其中非常具有特色的部分。而要想光导照明系统得到全面性的使用，则必须要做好光的传输工作，而采用传统点光源的手段展开光输出，这样会造成无法将光导照明系统在隧道中的实际价值充分的发挥，主要表现在以下几点。

4.3.1 有效规避眩光

侧面发光照明中所具有代表性的优势是，能够实现将光源均匀分配，更为重要的是，其可以配置到整个光传输装置上，这样便会造成亮度有很大程度上的降低，从而可以有效防止车辆在行驶中，由于光源过亮的现象而产生的炫目干扰。

4.3.2 提升亮度的均匀性

因侧面发光照在隧道纵向上是不会出现间断的现象，所以发生传统灯具中所具有的局限性（暗区）概率非常的小。除此以外，由于其能够与二次光学设计有效结合，这样隧道路面的亮度和目标可见度便能够得到显著性的提升[6]。

4.3.3 有效规避频闪效应

频闪是在行驶环节中，明暗周期性变化照明时所产生的正常现象。侧面发光照明出现的线光源主要发挥的作用，是在驾驶过程中明暗变化的情况可以得到有效的规避，从某种程度上来讲，发生频闪效应存在的各种问题能够从根源上得到解决[7]。

4.3.4 强化视觉引导性

发出的线光源可以形成很明亮的光带，以提醒驾驶人员需要格外关注路面方向所发生的不同变化，从而使隧道具有很好的视觉引导效果。

4.3.5 安装维护方便

导光照明系统能够适应大功率和光效高的光源，这样不但能够有效减少光源的数量，还可以将光源安装在利于维护的场所[8]。需要引起格外注意的是，现阶段所应用的侧面光照系统还有提升的空间，如加拿大callhan隧道所应用到的灵境空心导光管。

5 结束语

综上所述，光导照明系统作为新型的照明系统，不但有着传统照明系统无法与之相媲美的优点，而且使用的范围非常的广。虽然目前的光导照明系统在远距离上还存在不足，以及造价比较昂贵等局限性。但是，随着光导照明材料、技术及其它方面的不断升级改造，以及产品实行批量化生产的方式，光导照明系统将会得到更加广泛性的应用。由于隧道照明系统所具有的特殊性，所以在光导照明系统的运用上与其他照明便会存在着明显的不同。因此，对光导照明系统的各个方面做好全面性的分析，并按照其所具有的基本特征，同时与隧道的特征相结合的方式，使其作用发挥到最大，采取这样的方式，不但能够有效的提升照明质量，而且也能够实现节约电能的消耗。然而，目前光导照明系统在城市隧道照明系统中的应用和研究，还处于在不断探索阶段，在这样的情况下，要想将其在隧道中加以广泛性的应用，依然有大部分照明技术方面的问题需要解决。

参考文献：

[1]林涛.光导照明技术在城市道路隧道中的应用[J].地下工程与隧道，2011（03）：19-22.

[2]姚君霞.公路隧道太阳光直接增强照明系统的设计[D].陕西：陕西科技大学，2014（03）：19-22.

[3]刘小方，杨志豪.上海长江西路超大直径隧道设计关键节点分析[J].地下工程与隧道，2014（02）：1-6+11.

[4]许景峰，何荥，翁季.隧道加强照明中光导采光技术的应用现状[J].灯与照明，2015，39（03）：15-17.

[5]梁守胜.光导照明技术在隧道照明中的应用[J].建材与装饰，2014（18）：261-263.

[6]徐柳，俞柳.光导管照明技术在住宅小区地下空间照明设计中的应用[J].科技与企业，2014（18）：118-119.

[7]邹智慧，李蔚.光导管照明技术及其工程应用[J].智能建筑电气技术，2016，10（03）：15-18.

[8]孙宏贤.基于光导照明的公路隧道照明节能技术研究[D].重庆：重庆交通大学，2017.