地下车库出入口过渡照明研究

王 伟，赵晓波，石江锋，赵博超，王 丹

(1.中冶置业集团有限公司，北京 100088；2.清华大学建筑学院，北京 100084；3.清华大学建筑设计研究院有限公司，北京 100084)

引言

当人眼从明亮的环境进入亮度较低的环境时，由于瞳孔反应的滞后性，需要一段时间适应，视力才能逐渐恢复，辨识黑暗中的事物，这一过程称为暗适应。同样，当环境亮度上升，人眼需要调整时间才能适应周边的环境，这个过程称为明适应[1]。进出地下车库等明暗度差异大的环境，容易产生错觉，辨认困难，难以发现障碍物，影响判断前后车距，形成事故隐患[2]。人眼细胞的明适应过程相对比较迅速，仅需数秒到1 min[2]，而暗适应所需的时间要长很多，一般根据暗适应过程设置过渡照明，改善白天的视觉环境。

《车库建筑设计规范》(JGJ 100—2015)[3]第7.4.5条规定：坡道式地下车库出入口处应设过渡照明。白天入口处亮度变化宜按10∶1 ～ 15∶1取值，夜间室内外亮度变化可按2∶1 ～ 4∶1取值。《地下空间照明设计标准》(T/CECS 45—2021)[4]明确视觉适应过渡区域应设置合理入口照明。陈涛[1]、王苏阳等[5]根据《地下建筑照明设计标准》(CECS 45—1992)给出的计算过程完成过渡照明照度要求计算。实践中，坡道式地下车库(下称车库)出入口过渡区照明没有引起相关专业人士重视[5]。本文计算出车库的停车视距和过渡区长度，结合典型车库分析过渡区是否有增设人工照明的必要，并根据计算结果设置人工照明。

1 过渡照明计算

由于人行速度较低，生活中行人一般通过室内电梯进出车库。本文主要讨论车行出入口过渡区照明设计。停车视距是看到路面上的障碍后能将车辆停下来的距离，车库出入口宜保持停车视距照明的均匀性。本节分析明适应和暗适应过程的要求后，根据T/CECS 45—2021[4]第4.6.1的第2条规定，结合人工照明和天然光设置过渡区照明。

1.1 停车视距计算

停车视距由两部分组成：(1)驾驶者在反应时间内行驶的距离；(2)开始制动到刹车停止所行驶的时间，即制动距离。另外，需考虑另外增加安全距离5 ～ 10 m[6]。停车视距计算值按式(1)计算：

(1)

式中，ST为停车视距(m)；V为行车速度(km/h)；f为纵向摩阻系数，依据车速及路面状况而定；t为驾驶者反应时间，取2.5 s(判断时间1.5 s、运行时间1.0 s)；g为重力加速度。《公路路线设计规范》(JTG D20—2006)[7]给出的停车视距见表1。

表1 中国标准停车视距计算值

车库出入口过渡照明设计可适当参照隧道照明相关规范概念[8]，车库出入口与隧道车流量、车速不同，且隧道的顶部和侧面是封闭的，更易造成“黑洞效应”和“白洞效应”[2]。车库出入口车行速度按5 km/h取值[5]，纵向摩擦系数按均值0.49取值[9]，则：

适当预留安全距离，车库出入口的停车视距可按10 m考虑。

1.2 明适应过程计算

《建筑节能与可再生能源利用通用规范》(GB 55015—2021)[10]规定：机动车行车道(含坡道)地面照度标准值为50 lx。《城市道路照明设计标准》(CJJ 45—2015)[11]规定：夜晚城市支路道路照度10 lx。叠加车灯照明，基本满足过渡照明夜间室内外亮度变化2∶1 ～ 4∶1要求，无需增设人工照明。

1.3 暗适应过程计算

过渡照明设计是在一定的速度下，地面亮度的变化符合图1要求，使得驾驶员眼睛适应亮度变化，避免行驶危险。亮度和照度的计算见式(2)。暗适应过程计算是通过亮度的要求计算出合适的照度。

图1 亮度—时间曲线[5]Fig.1 Brightness time curve [5]

本文从三个角度进行分析：(1)根据车库照度标准值及“亮度—时间曲线”确定过渡区长度；(2)分析满足《建筑采光设计标准》(GB 50033—2013)[12]的车库出入口坡道如何利用天然光作为过渡照明；(3)计算分析某项目车库出入口在夏至日和冬至日的天然光分布和过渡照明需要照度，并最终确定人工照明照度。

过渡照明计算执行以下要求[5]：

(1)白天入口处亮度变化宜按10∶1～15∶1取值；

(2)车行速度按5 km/h取值[5]；

(3)亮度、照度及反射系数之间的关系如式(2)：

(2)

式中，L为地面亮度(cd/m2)；ρ为地面的反射系数，设定车库室内外为水泥材料，ρ取0.15；E为地面的照度(lx)。

1.3.1 过渡区长度计算

地下空间出入口应设置视觉适应过渡区照明[4]。机动车行车道(含坡道)地面照度标准值为50 lx，以北京地区室外年平均散射照度为11 000 lx为例，过渡区长度计算过程[5]为：

(4)查亮度—时间曲线，亮度从35 cd/m2变化至2.4 cd/m2，需要10.5 s。

(5)车速5 km/h(1.39 m/s)，过渡照明车道长度G≥ 1.39 × 10.5 ≈ 15 m

过渡区长度一般不超过15 m。驶入车库15 m之后按50 lx设置照明即可，无需设置人工照明作为过渡照明。

1.3.2 天然光作为过渡照明的照度分析

根据GB 50033—2013[12]分析车库入口的天然光照度分布，过程如下：

表2 光气候系数K值与室内天然光采光标准值

(2)根据GB 50033—2013表6.0.1，Ⅴ级采光设计的有效进深b/hs为4.0，按照车库高hs为2.4 m计算，有效进深b=4×2.4=9.6 m。

(3)入口处照度E1为733 lx，亮度为35 cd/ m2；车道亮度L3为9.48 cd/ m2；查亮度—时间曲线，亮度从35 cd/ m2变化至9.48 cd/ m2，需要5.1 s。

(4)5.1 s时车辆已驶入T=1.39×5.1 ≈ 7.1 m。

按照GB 50033—2013[12]设置侧面采光的车库出入口，进入车库7.1 ～ 9.6 m处利用天然光照明和行车道照明即可满足过渡照明要求。结合上文分析，0 ～ 7.1 m处及9.6 ～ 15 m处应根据照明计算软件逐点计算是否需要增设人工照明作为过渡照明。

1.4 出入口坡道天然光模拟计算

选择南京某典型车库为例，建立模型(图2)。该车库入口设置有玻璃顶作为采光棚，由于玻璃具有良好的透射效果，无需增设人工照明。本文进入车库以进入实体顶开始计算，选取夏至日和冬至日两天，利用DIALux软件按照夏至日、冬至日玻璃顶面(0～16 m)和实体顶面(0～22 m)计算天然光照度，结果见表3和表4。根据进入实体顶面后天然光照度计算结果和亮度—时间曲线讨论天然光叠加行车道照明是否满足过渡照明要求。

图2 南京某车库模型图Fig.2 Model of a garage in Nanjing

表3 南京某车库夏至日天然光照度计算(lx)

表4 南京某车库冬至日天然光照度计算(lx)

根据表3和表4的计算结果，玻璃顶面具有良好的减光效果。根据进入车库(以进入实体顶面为准)的天然光分布再叠加车库50 lx行车道照明，拟合得到趋势线y1。拟合亮度—时间曲线得到趋势线y2，并对比分析y1和y2(图3、图4)。根据图3、图4和前文分析得知，进入车库10 m后，车库照明已基本满足过渡照明需要。根据0～10 m的曲线y1和y2的积分差，计算需额外增设的人工照明照度(表5、表6)。

图3 南京某车库夏至日天然光作过渡照明分析示意图Fig.3 Schematic diagram of natural light transition lighting analysis in a garage in Nanjing during the summer solstice

图4 南京某车库冬至日天然光作过渡照明分析示意图Fig.4 Schematic diagram of natural light transition lighting analysis for a garage in Nanjing during the winter solstice

表5 南京某车库夏至日天然光作为过渡照明分析

表6 南京某车库冬至日天然光作为过渡照明分析

通过表5、表6分析，该车库在夏至日和冬至日，进入车库0～10 m处天然光照明叠加行车道50 lx照度后逐点计算仍不满足过渡照明要求。考虑到室外天然光一天内变化较大，为维持车库停车视距的照度相对稳定，应在0～10 m处增设人工照明，叠加行车道50 lx照度，夏至日人工照明照度最大值应为279 lx，出现在15：00；冬至日人工照明照度最大值应为253 lx，出现在12：00(图5)。

图5 南京某车库0～10 m处人工照明照度示意图Fig.5 Schematic diagram of artificial lighting illumination at 0～10 m in a garage in Nanjing

2 坡度照明设置

2.1 人工过渡照明设置

对于举例的南京项目，通过模拟计算可得到每个时间点需要补充的人工照明照度，设置过渡照明(图6)如下：

图6 南京某车库过渡照明设计示意图Fig.6 Schematic diagram of transition lighting design for a certain garage in Nanjing

(1)灯具安装应从进入实体顶开始设置。

(2)进入地库0～10 m处宜补充设置人工照明结合天然光作为过渡照明，按照300 lx布灯。进入地库10 m以后按规范设置常规50 lx人工照明即可，无需额外增设人工照明作为过渡照明。

(3)0～10 m处人工照明宜采用单灯控制，按照照度计算结果开启人工照明作为过渡照明(示例见图5)，夜晚维持50 lx。

(4)过渡区人工照明灯具建议按一定时间轮换，以便于维护灯具。

2.2 其他出入口照明设置要点

车库出入口若朝西或者朝东应考虑防止眩光。根据表3、表4可知，宜结合土建构造设置采光棚以充分利用天然光作为过渡照明。为进一步提升车库品质，车库入口宜设置迎宾灯具兼做过渡照明但应注意防止“斑马效应”。

3 讨论和展望

坡道式地下车库出入口应经过计算确定是否需要增设人工照明。对于直接进入实体顶的车库，宜设置玻璃顶采光棚等减光措施，优先采用天然光作为过渡照明。当天然光不能满足要求时，应增加人工照明作为过渡照明，宜采用天然光与人工照明的一体化控制。一般情况下，地下车库出入口车行进入坡道15 m后满足人眼适应要求，0～15 m处应根据项目实际建模计算天然光分布完成论证。随着技术发展，可设置过渡区人工照明随室外天然光的照度自动调节[13]，提高过渡区的视觉舒适性和行驶安全性。