高速公路隧道照明关键技术研究与应用

高速公路隧道照明关键技术研究与应用

王辉

福建省高速公路有限公司福建福州350000

摘要：本文通过调研、现场试验、理论分析等技术手段，围绕高速公路隧道照明系统研究与工程应用，提出照明关键技术参数、设计方法及参数取值，是对国内相关规范的突破和补充；提出降低照明规模，节约投资和运营费用建议，对推动公路隧道照明技术进步提供依据。关键词:公路隧道照明技术研究应用

一、引言

截止2012年底，福建省已通车高速公路隧道共有430座，单洞总长905公里。如何在保证行车安全下，尽可能地节约动力费和维护费用，是目前及将来高速公路建设和运营中所面临的一项突出问题。

《公路隧道通风照明设计规范》（JTJ026.1-1999）（以下简称《规范》）自2000年发布实施以来，作为交通行业隧道照明设计相关的首部专业规范，对推进我国公路隧道运营照明工程科技进步和规范设计行为起到了积极作用。但由于我国隧道建设起步较晚，因此该《规范》未能全面覆盖隧道照明技术内容。随着近年我国公路隧道建设数量、规模与类型日益增加，照明新理论和新技术发展和成熟，需要对目前的公路隧道照明关键技术进行研究和提升。为此，我们与重庆交通科研设计院成立了“高速公路隧道照明关键技术研究”课题组开展研究。

主要研究内容以及实施方案

二、

二、主要研究内容以及实施方案

（一）主要研究内容及经济技术指标

1、高速公路短隧道照明设计参数研究。提出适合于高速公路短隧道特点的安全与节能照明参数指标及设计方法。

2、高速公路长隧道照明设计参数及LED灯在隧道内应用研究；提出适合于福建地区高速公路隧道照明关键技术指标，提出新型照明LED隧道光源、灯具在隧道内使用的适应性、实用性及使用条件等。

3、研究成果在依托工程中的应用。提出金鸡岭隧道照明系统的优化设计方案，为短隧道照明系统安全、节能运营提供工程案例参考。项目考虑养护、安全、气候等综合节能技术，实现照明节能20%以上。

（二）实施方案

1、依托工程。本课题的依托工程为福建永安至武平高速公路龙岩段87.213公里，其中短隧道4座、中隧道5座、长隧道1座。

（1）根据课题成果提出金鸡岭隧道（单洞长365m）照明系统优化设计方案，为短隧道照明系统安全、节能运营提供工程案例参考。

（2）选择朝向不同、规模不同的龙井（单洞3052m）、黄山岭（单洞321m）、石背角（单洞264m）和溪背山（单洞401m）4座隧道进行照明效果的动态现场测试，评价照明效果，并对中间成果进行修正。

2、课题完成情况

（1）2009年7月提交了课题研究中间成果及依托工程金鸡岭隧道的照明优化方案。并顺利通过福建省交通运输厅主持的中间成果评审会，并在依托工程中得以应用。

（2）于2010年8月开展了隧道照明效果现场测试，探索应用眼动仪开展基于小目标物体发现距离的驾驶员生物效应动态测试试验。2010年9月~10月，针对现场试验录制的影像资料、调查表进行数据分析处理，总结现场测试结果。

（3）编制完成了《高速公路隧道照明关键技术研究技术报告》以及现场测试分析报告和效益分析报告等。

三、主要研究结论意见

（一）需设置电光照明隧道极限长度的界定意见

1、长度L＞150m的高等级公路隧道应设置照明。

2、长度L≤150m的直线隧道应在路缘或边墙上安装有源电光诱导标志。

通过研究，综合考虑交通量、隧道通视条件等因素、总结我国短隧道运营经验等提出必须设置电光照明的隧道长度，较现行《规范》“长度大于100m的隧道应设置照明”的规定有所放宽，既符合各等级公路隧道运营实际，又减少山区公路隧道建设成本及运营费用。

（二）中、长隧道照明参数研究意见

吸收、借鉴国外对长隧道照明关键参数研究的理念及取值标准，提出综合考虑国内营运实际、驾驶员视觉适应需要、安全、节能的照明参数取值。

1、综合隧道运营安全与节能需求，首次提出隧道入口段照明采用均分两段设置的方法。后1/2入口段长度的亮度取前1/2入口段长度的亮度的50%。不仅符合福建省地区日照强的特点，提高入口前1/2段亮度减少“黑洞效应”，满足夏季晴天司机驾车进入隧道的视觉适应需求，利于行车安全，且通过分为两段设置的方法在满足人眼对亮度变化适应的条件下，达到节能。《规范》与课题关于k值的取值对比见表1。表1、入口段亮度折减系数k值对比表

项目设计交通量N

k

v t(km/h)

《规范》双车道，单向交

通

双车道，双向交通100806040≥2400veh/h≥1300veh/h0.0450.0350.0220.012≤700veh/h≤360veh/h0.0350.0250.0150.01

课题成果

单向交通双向交通100806040≥1200veh/

（h·ln）

≥650veh/

（h·ln）

0.060.050.035

0.02

2≤350veh/

（h·ln）

≤180veh/

（h·ln）

0.050.040.03

0.01

2

2、修改了洞外亮度的取值规定。提出福建省公路隧道洞口20°视场范围内天空含率为0%的洞外亮度L20（S）的取值建议范围（见表2），较现行《规范》提出的建议值及目前国内隧道照明设计所采用的洞外亮度参数值大幅降低。在综合入口段亮度折减系数的大幅提高的前提下，洞外亮度取值的趋于合理。同时，通过研究提出了降低洞外亮度的技术措施，达到既有利于行车安全，也有利于节能的目的。

表2洞外亮度L20(S)(cd/m2)

天空面积百分比洞口朝向或

洞外环境

v t(km/h)

40

v t(km/h)

60

v t(km/h)

80

v t(km/h)

100

0%暗环境1500200025003000亮环境2000250030003500

3、根据隧道视觉适应曲线，首次修改了过渡段照明的亮度指标计算系数（见表3），在的安全行车前提下，降低了过渡段照明的装机功率，利于节能。同时提出了判定是否设置过渡段3的方法：当过渡段TR3的亮度值L tr3不大于中间段亮度值L in的2倍时，可不设置过渡段TR3。表3过渡段亮度计算系数取值对比表

照明段TR1TR2TR3

亮度《规范》L tr1=0.3L th L tr2=0.1L th L tr3=0.035L th 课题成果L tr1=0.15L th L tr2=0.05L th L tr3=0.02L th