隧道工程第9章 隧道照明

⑵ 光学诱导性 ● 在道路照明设施中，排列成行的照明 器可以指示出道路走向、弯道、交叉和各 种特殊场合，再配合其它视线诱导标志， 能在远距离上使司机明显地注意到有危险 性的地段。 ● 照明器在排列、光色、光强以及设臵 的方位和间隔的变化，会有效地起到光学 诱导作用。
● 在同一区段内注意保持照明的一致性 （照明系列及光色等），以及在不同区 段，采用不同类型的光源、不同的格调 等，都会有效地起到光学诱导作用。 ● 在规模大、线形复杂、多层次的立体 交叉场合不宜大量装设路灯，这种场合 宜采用高杆照明，在照亮道路的同时也 照亮环境，可以获得与白天相似的良好 诱导性。
● 隧道用照明器的主要作用是控制配光及保 护光源。
照明器的选择，应充分注意以下几点：
◎ 照明器的配光特性是否符合照明目的，能否符合于设臵 该照明器场所的几何条件。
◎ 形状和尺寸是否小而坚固，安装、维修应方便。
◎ 材料应有良好的耐腐蚀性能，必要时要施以表面处理。 ◎ 对隧道墙面的配光及烟尘的污染应充分注意。 ◎ 在满足照明质量、环境条件及防触电保护要求的情况下， 尽量选用光输出比高，寿命长、光通衰减少的照明器。
S
S
平面
对称 布置
交错 布置
中间 布置
S S S S
平面
双排布置
单排布置
O
O
灯具的布置方式
横断面
横断面
⑷ 电源及配电方式
照明电源、电压、容量、照度选择及配电系统型 式的确定原则； ● 隧道照明必须不分昼夜的连续进行，但在昼夜点 灯率上有变化。 ● 为了使照明可靠，确保连续性，必须保证有两个 以上独立电网供电。并要求它能有效的自动转换。
⑷ 司机的看视条件
● 路面平均亮度，对隧道来说还有作为背 景的墙面亮度； ● 路面亮度均匀度
● 物体的亮度；
● 物体与背景的亮度对比；
● 观察物体时的有效时间；
● 眩光程度等。
还与物体的形状，轮廓的清晰度、在 视野中的位臵； 视觉是以生理量度量的，受观察者的
精神、视力、身体状况的影响。还受气象 （如雾等）和空气混浊程度的影响。
9.5 照明设计
道路隧道的内部照明，不仅要有足够的 亮度，而且要有符合要求的质量。同时还 要注意到隧道的特点，即它是一个封闭空 间。另一方面，司机在动态条件下观察障 碍物时，需要更长的背景，即在增加的背 景长度上要保证亮度和亮度对比。
⑴ 确定光源和照明器
● 隧道照明的光源，除了应满足在隧 道特定环境下的光效、光通量、寿命及 工作特性、光色、显色性和控制配光的 难易程度等主要要求外，还应选择在汽 车排烟形成的烟雾中仍能保证有良好能 见度的光源。
2、司机的视觉
⑴ 视野：人眼的视野较广，大约100度范 围，上约50、下约75度
1.5m
60m 司机注视范围长约100m 对应的视角
100m
1
⑵ 视觉：视网膜上分布着两种感光 细胞，锥状体和杆状体细胞，根据 光强度不同进行工作。
⑶ 司机注视范围
国际照明委员会（CIE）建议：司 机观察路面的平均视点高度为1.5m， 相当于汽车司机的人眼高度，若向前 注视的视角约为1°则注视的范围约 为正前方60~160m左右。
⑴ 视见诱导性
● 道路视线诱导标志，是沿行车带标明 道路边缘和线形的一种设施，以便昼夜 诱导司机的视线，并根据需要设在某一 路段上，如路面中心线、路线或两侧路 面标志、道路护栏与护桩、积雪地区设 臵雪标杆等。
⑴ 视见诱导性 ● 隧道内墙面也可以起诱导作用，但隧道
内的诱导作用首先要求有足够的照明，使 诱导标志成为可以视见的。
⑵ 不舒适眩光 眩光造成的不舒适感，目前还没有专 门的测量仪器，是用眩光控制等级（G）
表示所感到的不舒适程度的主观评价。
表示在眩光感觉中的动态驾驶条件下， 对道路照明设施的评价,心理上的过程。
4、 诱导性 为了保证交通安全，道路的走向，道 路的界限，道路交叉点以及特殊地点都应 该清晰可见，要求有良好的诱导性。诱导 性一般来自两个方面：即视见诱导性和光 学诱导性。诱导性通过各种诱导标志和照 明设施获得，与照明设施等一起，共属交 通安全设施范围。
0.2 0 0.02
0.1
1.0
2
4
察觉障碍物的平均亮度 Lav 和亮度对比 C 的关系 平均亮度（nt）
2、路面亮度均匀度
保证亮度均匀度是为了给司机提供 良好的能见度和视觉上的舒适性。干 燥路面和湿路面的路面亮度有很大变 化，均匀度也相应有很大变化。严格 的均匀度要求，一般限于干燥路面和 路面平均亮度较低的情况。
⑹ 空气对能见度的影响
● 空气对光通的衰减作用和光幕
发光（或反光）物体的光通，必须经过空气才能 到达人的眼睛。在传播的过程中受到吸收作用和散 射作用造成光通衰减。
● 空气的散射作用
散射是指空气组成成份把原来向一个方向传播的 光变成向各个方向传播，使原来光线减弱的现象。
● 透过率
⑺ 观察时间的长短
观察尺寸大的物体只需很短的时间， 同一物体，照度越高（背景亮度越大）， 识别时间越短。
9.3 道路照明质量
1、路面平均亮度
路面（背景）亮度越高，眼睛的对比灵 敏度越好（亮度对比阈ε越小）。Dunbar 实验表明：平均亮度升高时，察觉障碍物 所必要的亮度对比C变小。
1.0
0.8
亮度对比
0.6
0.4
重庆交通大学 隧道及岩土工程系
2012年11月
学习本课程的目的： （1）了解道路照明基础；
（2）掌握隧道亮度曲线；
（3）了解隧道照明设计内容。
第9章 隧道照明
9.1 概述
9.2 隧道照明基础
9.3 道路照明的质量 9.4 隧道亮度曲线
9.5 照明设计
9.1 概述 1、隧道照明的目的 把必要的视觉信息传递给司 机，保证行车安全。
3、影响视觉的主要因素
⑴ 适宜的亮度
适宜的亮度是物体在视网膜成象引起 视觉的基本条件。物体表面亮度大，视网
膜上象的照度就高，就看得清楚，视觉与
亮度的对数成正比关系。
⑵ 对象的大小 “对象”的定义就是能够看到的事物 或者事物的一部分。能否看清对象，除 了依赖于照明条件外，还决定于对象的 大小。
⑶ 对象和背景的亮度对比 在观察方向上，若对象的表面亮度为 L0，背景亮度为 Lb，则对象与背景的亮 度对比C可用下式表示
● 避免瞬间停电或转换电源时发生短暂的黑暗，应 当设臵瞬时启动（1／5～l／10s以内）的辅助电源 电池组作为瞬间照明设备。
本章内容结束！
下一章内容： 隧道施工方法
一般生产及生活用房的灯数概 略计算
采用直射照明器的场所，可直 接求得水平面照度，也可乘上 系数求得任意面上的照度 使用线光源的场所，求得任意 面上一点的照度
逐点 计算 法
⑶ 灯具布臵方案 ● 照明器的布臵方法很多，可安装在拱 顶、墙壁或吊装顶棚上，沿隧道纵向有单 排布臵的，也有双排布臵的。
● 灯具的合理布臵就是在最经济的条件 下达到最佳照明效果
2、人对光强变化的视觉问题
⑴ 人的视觉
光入射人眼后产生的各种视觉 ● 光觉—明暗 ● 色觉—颜色 ● 立体觉—远近 ● 形觉—物体形状 ● 动觉—物体运动 ● 深度觉—深浅
⑵ 白天进洞
由亮度极高进入黑暗，有适应 的滞后现象－黑洞效应
⑶ 白天出洞
亮度差别大，容易出现弦光
3、我国隧道照明状况 我国公路上大部分隧道都无照明或仅 悬挂几盏路灯共行人照明，从调研得到的 资料看，安装了照明的隧道较少，照明的 标准也很低。《规范》规定300m以下的 行人稀少且交通量不大的隧道可不设照明， 但二级以上公路隧道长度超过100m时必 须有可靠的照明设施。
对于隧道总均匀度包括路面 和两侧2m高范围内的wk.baidu.com面，昼
间U0≥0.7；夜间U0≥0.5。 对于露天道路一般不低于0.4。
⑵ 纵向均匀度（ Ul ）
为了提供视觉舒适性，要求沿各车道线 中心线有一定的纵向均匀度。纵向均匀度 是沿中心线的局部亮度的最小值和最大值 之比。 L
Ul
min
式中：Lmax—从车道线中心线测得的最大亮度； Lmin—从车道线中心线测得的最小亮度。
⑵ 进行照度计算
照度计算的目的是根据所需要的照度 值及其它已知条件（照明器型式及布臵、 照明场所各个面的反射条件及污染情况等） 来决定灯具的容量或灯具的数量，或在照 明器型式、布臵及光源的容量都已确定的 情况下，计算某点的照度值。
● 照度计算基本方法的特点及适用范围
方法名称 利用 系数 法 用系数计算 查概算曲线 平方反比法 等照度曲线 法 方位系数法 特点 考虑直射光和 反射光两部分 的照度，计算 水平面上的平 均照度 此发只考虑直 射光产生的照 度，可以计算 任意面上某一 点的直射照度 适用范围 计算室内水平面的平均照度， 特别适用于反射条件的房间
I

⑷ 照度 照度是用来表示被照面上光的强弱，以被 照场所光通的面积密度来表示。取微小面积 dA，入射的光通为dΦ，则照度E为：
dA
d E 勒克斯lx dA
I。

dA'
⑸ 亮度
I 0 cos I0 L L0 A A cos
亮度是表征发光面在 不同方向上的光学特性
尼特nt
太阳的亮度：1.6 109 cd / m 2 荧光灯： (0.5 ~ 1.5) 104 cd / m 2
Lb L0 C Lb
C值表示对象与背景亮度差别的大小，C 值越大，可以识别得越清楚。C值小到某 一值以下时就不能识别对象了。
⑷ 颜色对比的影响
亮度对比是识别对象的主要因素，颜 色对比则为辅助因素。
⑸ 环境亮度的影响
对背景亮度的要求是足以识别背景。 足够亮的背景，才能衬托出对象的轮廓和 相对位臵，使司机作出准确的判断，保证 行车安全。
⑴ 总均匀度（U0） 为了使路面上所有区域都有足够的亮度和 对比度，提供令人满意的能见度，需要规定路 面最小亮度和平均亮度比值的范围。
式中 :Lav——距车道边缘 1/4 宽度处 (左或右 ) 测得的路面平均亮度； Lmin——距车道边缘1/4宽度处(左或右) 测得的路面最低亮度。
Lmin U0 Lav
2 ) 亮度(cd/m
L1
L2 500 100
隧道入口
30 10
L3
至入口距离(m)
● 自然光在路面反射引起的亮度有可以
利用的亮度和需要限制的亮度两部分；
● 人工照明在路面反射引起的亮度是因 自然光不足或根本影响不到而需用人工
照明加以弥补的亮度，人工亮度沿路轴 的变化曲线称为人工亮度曲线。
由于目前人们对视觉适应能力的估算 不一致，所以在入口（包括入口段和过渡 段）亮度曲线的划法上相差甚远。我国的 《公路隧道通风照明设计规范》对各区段 的长度与亮度作了具体规定。
9.2 隧道照明基础 1、光的度量 2、司机的视觉 3、影响视觉的主要因素
1、光的度量
⑴ 光的本质： ● 光是一种波，可见光的波长范围为 380 ～760nm之间，具有波粒二象性 ●光的传播速度为30万km/s ●光通过介质传播，波长和速度将随介质 改变，而频率不改变
⑵ 光通量
光通量是指单位时间内光辐射能量的大 小，它是根据人眼对光的感觉来评价的。
Lmax
隧道纵向均匀度包括路面
两 侧 2m 高 范 围 的 墙 面 ， 昼 间
Ul≥0.8；夜间Ul≥0.6。露天道 路依道路等级不同，不低于 0.7
或0.5。
3、眩光限制 道路照明眩光分为两类：
失能眩光
不舒适眩光
⑴ 失能眩光
眩光导致的识别能力的下降，是由光 在眼睛里发生散射过程造成的。表示对照 明设施造成的能见度损失方面的评价。失 能眩光是生理上的过程，是表示由生理眩 光导致辨认能力降低的一种度量。
9.4 隧道亮度曲线
1、隧道照明区段划分 长隧道照明基本上可以按接近段、入 口段、过渡段、中间段和出口段五个区段 划分。
2、隧道亮度曲线 ⑴ 亮度曲线：沿道路轴线，由入口洞外
的接近段经入口段、过渡段、中间段直至 出口段，司机在白天所需要的路面亮度变 化曲线，称为亮度曲线。
10000 8000 4000 1000
K m eV d
780 380
流明lm
式中：Km —最大光谱光效能，683 lm ／w； V(λ) —明视觉光谱光效率； e —为光谱辐射通量;
⑶ 发光强度(光强) 光通量的角密度(空间)，描述辐射体在不 同方向上光通量的分布特征
d I d
cd 坎德拉
若光源辐射的光通量Φ是均匀的，则在立体 角ω内的平均光强I为：