城市隧道照明设计探讨

陈湘闽

（中国瑞林工程技术股份有限公司，江西南昌 330038）

随着城市化发展越来越快，城市道路上设置的隧道也逐渐增多。由于隧道内外明暗差异大，车辆进出隧道的瞬间，司机会出现短暂的视觉暗区，给行驶中的驾驶员带来极大的安全隐患，因此在隧道内设置良好的人工照明设施，满足基本亮度，实现隧道洞内外的亮度过渡，解决行车过程中视觉的明暗适应问题，是保障行车安全、减少交通事故的重要保障之一。

1 设计依据及标准

考虑行车安全性及舒适性，根据隧道照明划分不同的照明区域，每个区域照明标准值也不相同。洞内隧道照明划分为入口段照明、过渡段照明、中间段照明及出口段照明，双向交通不需设置出口段照明（两端均按入口段照明）。洞外隧道照明包括引道照明和洞口接近段减光设施。

现阶段，城市隧道照明设计是按现行国家标准《城市道路交通设施设计规范（2019年版）》（GB 50688-2011 的相关规定执行，但规范中除隧道照明中间段有照明标准外，其他照明分段的照明标准和相应计算等并未作具体规定。根据 《公路隧道照明设计细则》（JTG/T D70/2-01-2014）（以下简称 《细则》）第1.0.2 条的条文说明，城市隧道照明可参照公路隧道照明设计标准进行设计。

另外，在隧道照明设计中，除了保证行车安全性及舒适性，还应充分考虑照明系统的投资费用和运用费用，同时还应采用节能的绿色照明，以保证隧道照明系统的经济性。近些年来城市隧道照明主要采用绿色节能的 LED 光源灯具。2016年 1 月 1 日，国家颁布实施的国家标准 《LED 城市道路照明应用技术要求》（GB/T 31832-2015）（以下简称《LED 要求》）对采用LED 灯具的城市隧道照明亮度标准等作出了新的要求和补充。

综上，隧道照明设计首先要依据国家相关规范及地方标准，在《LED 要求》未实施前，城市隧道照明设计主要参照规范为《细则》，《LED 要求》实施后，应根据工程实际情况，综合考虑《细则》与《LED 要求》，选取适合的标准；其次，设计时还需要收集隧道的主要技术标准和参数作为隧道照明设计的条件，即道路等级、行车车速、交通量、交通特性、机动车道数、隧道长度、隧道净空、隧道宽度、洞外亮度、路面材质等。

2 隧道照明设置基本要求

公路隧道设置电光照明主要与隧道长度和公路等级有关，城市隧道照明分为日间照明和夜间照明。其设置的基本原则和要求为：1）当城市隧道长度＜50 m时，天然光充足的，可只设夜间照明；隧道入口不能看到出口的，设置日间及夜间照明。2）当城市隧道长度＞50 m 时，按照《LED 要求》设置隧道照明。

根据深圳市标准《LED 道路照明工程技术规范》（SJG 22-2011）要求，深圳地区的城市隧道均应设置夜间照明，但在不具备天然采光的条件下才设置日间照明，长度＞100 m 的城市隧道，深圳地区均应设置日间及夜间照明。

3 隧道照明设置

3.1 照明标准值

3.1.1 中间段照明

隧道内的入口段照明、过渡段照明、出口段照明由基本照明和加强照明两部分组成，而中间段照明应与基本照明一致。设置日间照明的隧道，其夜间照明也是由基本照明提供，所以中间段照明标准确定尤为重要。隧道照明设计中，需先确定中间段照明的设计标准值。

《细则》的中间段照明设计标准值与行车设计速度和交通量有关，标准还特别要求，单向交通的行车时间超过135 s 的隧道，中间段照明可分为两段，后一段亮度标准可降低。根据《LED 要求》，中间段照明设计标准值是与连接道路等级有关：连接主干路、次干路的亮度设计标准值分别为6 cd/m2和3 cd/m2。设计速度不大于80 km/h 时，亮度设计标准高于《城市道路交通设施设计规范》和《细则》。根据城市隧道与相接的道路均有道路照明设施的特点，采取就高不就低原则，设计按照《LED 要求》进行取值。隧道路面亮度均匀度也按照《LED 要求》执行。

3.1.2 入口段照明

入口段亮度与洞外亮度取值有关。洞外亮度是照明系统的设计基准之一，其取值对照明系统的投资和运营电费有极大的影响。在隧道照明设计之初，收集当地隧道洞口段照明参数取值有关意见和要求，并根据隧道相关技术参数计算天空面积百分比，以对洞外亮度进行取值。在隧道洞口土建完成后，需实测实际洞外亮度值，当实测值与设计取值的误差不满足规范要求时，需对照明系统进行调整。《LED要求》中将入口段只划分为一个段，而《细则》对入口段则划分为TH1和TH2两段，更加细化。考虑到节能因素，建议按照《细则》进行设计。

入口段的长度取决于停车视距。《LED 要求》中，入口段长度不应小于 1 倍的停车视距，而《细则》只是要求在设计速度＜40 km/h 时，入口段总长度可取1 倍照明停车视距，设计速度＞40 km/h 时，须按照计算公式计算各段的长度。综上，在城市隧道设计时，入口段长度可按照《细则》公式进行计算、取值，但入口段长度不应小于1 倍的停车视距。

3.1.3 过渡段照明

过渡段照明分为 TR1、TR2、TR33 个过渡段，各段亮度取值与入口段亮度有关。《LED 要求》及《细则》关于过渡段的亮度取值公式不同。《LED 要求》的三个过渡段亮度标准均高于《细则》。根据《细则》，对较短隧道可不设置1～2 个甚至3 个过渡段的加强照明。而《LED 要求》只是在过渡段亮度低于中间段亮度设计标准值时，取消过渡段的加强照明。根据城市隧道与相接的道路均有道路照明设施，对入口段、过渡段的亮度要求较高等特点，在进行城市隧道设计时，应根据《LED 要求》对过渡段亮度的要求进行取值。

过渡段照明每段长度与设计车速有关。《LED 要求》对过渡段长度根据设计车速进行了划分，《细则》对过渡段长度的划分更加细化，城市隧道宜参考《细则》进行计算，划分过渡段各照明段长度。

3.1.4 出口段照明

出口段照明亮度与中间段亮度设计标准值有关。《LED 要求》出口段亮度是中间段亮度设计标准值的5 倍，出口段长度为60 m，与公路隧道照明设计旧标准一样。《细则》将出口段划分为EX1和EX2两段，亮度为中间段亮度设计标准值的3 倍和5 倍，每段出口段长度取30 m，对较短的隧道提出了只设置EX2段或不设置出口段的加强照明。城市隧道出口段照明设计建议参照《细则》进行设计。

3.1.5 洞外引道照明

城市隧道两端洞外相接的道路上一般设置了道路照明，布灯方式可采用道路照明。洞外引道亮度可不高于中间段亮度，但不低于《细则》规定；洞外引道长度应满足《细则》的要求。

3.2 灯具布置及灯具基本要求

3.2.1 灯具布置

隧道照明布灯形式为中线布置、中线侧偏布置、两侧交错布置和两侧对称布置。入口段和出口段的加强照明灯具可从洞口以内10 m 处开始布置。中间段灯具布置应满足闪烁频率低于2.5 Hz 或高于15 Hz 的要求。

3.2.2 灯具光源

隧道照明灯具目前主要采用高压钠灯和LED灯。LED 具有光指向性好、光效高、透雾性能好、体积小、重量轻、抗震动、寿命时间长等特点，采用LED作光源的照明系统能较好地满足隧道的照明要求，是效率较高的照明系统。目前LED 效率达到130 lm/W 以上，已接近高压钠灯的发光效率，在同等功率下具有光指向性LED 灯具总光通量明显高于高压钠灯，在达到相同的照明效果，小功率的LED 灯具可取代大功率的高压钠灯。2016年1 月1 日实施的《LED 要求》为城市隧道照明采用LED 光源的灯具提供了新的设计依据，所以近几年来，城市隧道照明基本选用发光效率高、寿命长、节能性好的LED灯。

3.2.3 灯具基本要求

隧道照明灯具需选用重量轻、强度高、防尘、防水、防潮、耐腐蚀、节能的LED 光源的优质灯具，电源模块、电控制器等元件均装于灯具内。灯具应有防眩装置，灯具防护等级不低于IP65，灯具安装角度易于调整。

为保证照明达到设计要求，LED 隧道灯具要求整灯光效不小于100 lm/W。灯具使用寿命不低于50 000 h，大于 50 000 h 时，光衰小于初始值的30%，灯具使用8 760 h，光衰小于11%。灯具的色温4 000 K＜Tc＜5 700 K，显色指数（Ra）为 60～80，功率因数不应小于0.95。

3.3 应急照明

应急照明灯具可利用部分基本照明灯具。公路隧道规范要求应急照明亮度不小于中间段亮度的10%，并不应低于0.2 cd/m2，其照明亮度偏低。为便于设计，城市隧道的应急照明亮度可采用基本照明亮度的1/4。城市隧道的基本照明和应急照明用电负荷等级为一级，其中应急照明是特别重要负荷，必须保证应急照明供电电源维持时间，按照《建筑设计防火规范》规定应急照明供电电源维持时间：一、二类隧道连续供电时间不应小于1.5 h，其他隧道不应小于 1.0 h，采用 UPS 或 EPS 供电。

4 隧道照明设计的其他重点内容

4.1 隧道照明控制

隧道照明根据洞外环境亮度、 交通量的变化按晴天、云天、阴天、重阴天（傍晚、夜间）和深夜的五级标准对洞内亮度进行控制。五级控制是通过对不同照明配线回路和照明监控实现，每个照明回路设置交流接触器，并应用PLC 控制技术，采用在隧道供配电洞室就地手动控制、 监控中心远程手动控制和自动控制方式。

LED 灯可以10%～100%的功率工作，灯易于调光，并且调光不会影响使用寿命和光效。利用LED光源特点，目前城市隧道照明控制采用更先进的隧道照明智能调光系统：将收集来的光强检测信号、环境监控信号和车辆检测信号经数据处理后的控制信号传送到LED 灯的控制元件上，使得LED 灯的输出光通量发生变化，达到控制洞内路面亮度，而不需关闭某一回路来进行调光，更好地保证路面良好的均匀度。

4.2 照明配线

隧道照明配电系统采用“放射式+树干式”的配电方式。

隧道内低压照明电缆采用无卤低烟B 级阻燃（耐火）铜芯交联聚乙烯绝缘电力电缆WDZB（N）-YJY，消防负荷配电回路采用BTLY 型矿物绝缘电缆，隧道内照明电线采用无卤低烟B 级阻燃（耐火）铜芯交联聚乙烯绝缘布电线WDZB（N）-BYJ。隧道照明配电的主电缆敷设在隧道行车方向左侧电缆沟内或电缆桥架支架上，分支电缆敷设在隧道拱壁穿管暗敷。

4.3 节能措施

隧道照明节能措施主要在照明标准、 灯具光源选择和照明自动控制等方面。

按照规范要求，合理选择隧道各照明段的亮度；采用新型节能的LED 灯作为隧道照明光源，灯具功率因数大于0.95；根据洞内外环境变化，采用隧道照明调光系统自动控制和调节隧道加强段灯具亮度；对灯具定期清扫、更换光源及其它维护，以达到节能的目的。

5 隧道照明工程设计实例分析

以2015年完成设计的江西宜春市某城市隧道工程为例，该项目主要技术标准为：相接道路等级城市主干路，隧道采用分离式布置，隧道内设计车速50 km/h，近期双向交通量大于 650 veh/（h·ln），单洞3 车道（隧道左线长 983 m，隧道右线长 888 m），隧道净空为5.0 m，隧道宽度为11.75 m，隧道纵坡为-3%，路面为沥青路面，亮度照度换算系数按15 lx/（cd·m-2）。根据当地要求及专家审查意见，洞外亮度取值3 000 cd/m2。本工程采用LED 光源的灯具，整灯光效仅按90 lm/W。按照《细则》，并采用灯具利用系数法进行照明系统计算，照明系统设置见表1。

表1 隧道照明系统设置

依据表1 可以看到，该项目中间段亮度按2.0 cd/m2，入口段长度未到1 倍的停车视距，只能满足《细则》要求；过渡段的亮度也低于《LED 要求》的标准。

在2018年完成设计的深圳公常路隧道则均按照《LED 要求》的标准和要求，中间段亮度6.0 cd/m2（道路等级为主干路），入口段长度按1 倍的停车视距。

6 结语

城市隧道照明是隧道安全通行的重要保障。在城市隧道照明设计中，应以《细则》及《LED 要求》为设计主要依据，根据当地情况及隧道条件，确定隧道照明的亮度标准，采用LED 光源及智能调光系统等节能措施，对隧道照明进行设计，使城市隧道既能满足隧道车行的照明需求、保证隧道的行车安全，又能降低隧道照明的能耗、节约营运费用。