隧道照明灯具布设参数对安全、舒适和节能影响综述

隧道照明灯具布设参数对安全、舒适和

节能影响综述

摘要：公路隧道照明在满足行车安全的基础上，还应对舒适性和节能性加以

考虑。本文基于安全性、舒适性和节能性方面阐述了隧道照明灯具布设方式的研

究现状，并指出现有公路隧道照明灯具布设参数研究存在的主要问题，以期为隧

道照明领域的研究人员与技术人员提供参考和借鉴。

关键词：隧道照明；灯具布设；布灯参数；安全；舒适；节能

0 引言

近几年我国公路总里程不断刷新，而隧道作为路网延伸的重要结构之一，其

数量规模也得到了大幅提升。据2021年交通运输行业统计公报显示，截止2020

年底，中国共建设公路隧道21316处、2199.93万延米。

随着我国隧道数量的与日俱增，隧道照明的安全、舒适和节能问题成为相关

学者研究热点。在安全方面，据现有数据分析可知，隧道路段交通事故发生率和

事故程度明显高于其它普通路段，每年造成大量的生命财产损失。在舒适性方面，由于隧道洞内外亮度差影响，驾驶员在进出隧道时会受“黑白洞”现象影响，给

驾驶员视觉和心里造成不适感。在节能性方面，公路隧道由于其特俗结构，无论

白天黑夜均需要照明。因此照明费用在隧道运用成本中占比较大，特别是一些特

长隧道，照明费用更加庞大。

隧道照明贯穿着驾驶员行车安全性、舒适性和运营管理的节能性，三者之间

彼此联系紧密。在实际照明中，隧道照明质量好坏除了取决于照明灯具自身特性外，还与灯具布设相关。因此，本文从灯具布设方式和布灯参数阐述了公路隧道

的灯具布设与安全、舒适和节能之间的关系，并指出现有公路隧道照明灯具布设

方式研究存在的主要问题。

2灯具布设参数

灯具布设参数是指单个灯具布设在隧道所处空间的高度、角度以及相邻灯具

之间的距离等。相关研究发现灯具布设参数对隧道照明质量影响较大，同时不同

布灯方式的最佳布灯参数也存在差异。

2.1灯具布设参数对安全影响

灯具布设参数的合理设置是保证行车安全的重要保障，在进行布灯参数研究

时应结合考虑隧道灯具布设方式和灯具自身特性。黄传茂[1]指出随着灯具安装高

度的增大，各布灯方式都能产生更好的照明效果；随着灯具纵向安装间距的增大，各布灯方式的路面照明效果都逐渐降低；随着灯具横向安装间距的增大，两侧对

称布灯方式的路面照明效果变得更好，但路面平均照度减小；两侧交错布灯方式

的路面最小照度、中线最小照度和最大照度、路面照度总均匀度减小，路面中线

照度纵向均匀度增大。在灯具偏转角方面，根据我国《公路隧道照明设计细则》

规定，隧道灯具安装仰角介于在0°-60°之间。孙垚等[2]采用逐点法为照度及亮

度计算方法，对0°~45°的安装角度范围内路面平均照度、平均亮度、均匀度

等进行研究。结果发现，安装角度与平均照度和亮度值呈正相关，并在35°时达

到最大值。同时，安装角度对于总均匀度和纵向均匀度的影响相对较小，在合理

范围内均能达到规范要求的均匀值。在灯具安装高度方面，张彦晓[3]在相同光环

境下采用相同灯具，研究5.5m、6.0m、6.5m、7m四个灯具安装高度对隧道照明

效果的影响。研究数据表明：安装高度为5.5m时，最佳安装角度为50°；安装

高度为6.0m时，最佳安装角度为45°；安装高度为6.5m时，最佳安装角度为40°；安装高度为7.0m时，最佳安装角度为30°。根据相关研究总结发发现路

面平均照度随着灯具纵向间距的增大而减小，而与灯具安装高度变化关系相反，

并且路面平均照度随灯具安装角度的增大均呈现出先增大后减小的变化规律。

2.2灯具布设参数对舒适影响

在隧道照明安全方面，大部分研究选用路面亮度、路面平均亮度等指标对灯

具照明质量进行评价，而在舒适性方面则需考虑灯具照明对驾驶员自身感受的影响，如瞳孔面积、心率等。在实际隧道行车环境中，驾驶员行车舒适性与隧道照

明、通风和侧壁装饰等均有关系，彼此之间对驾驶员行车舒适性影响关系复杂。对于灯具布设参数而言，灯具布灯参数对驾驶员行车舒适性影响较大，一方面灯具照明亮度分布不均匀，亮度的变化会对驾驶员瞳孔面积产生影响，另一方面较差的照明环境容易产生眩光和降低驾驶员行车注意力等。对于特长隧道而言，驾驶员长时间在较差的照明环境中行驶容易导致司机疲劳驾驶，降低行车安全性，从而导致交通事故。而当灯具布设间距过大时容易引起“斑马现象”，当驾驶员行驶在明暗交替的路面时，瞳孔面积会根据亮度变化而变化，一方面增加了驾驶员视觉负荷，降低行车舒适性，另一方面也会影响驾驶员对前方目标物的识别能力，增加行车风险。董丽丽[4]研究了7种色温、3种亮度、2种灯具安装高度和3种安装角度随机组合下隧道出口段照明对驾驶者“明适应”的影响，结果发现灯具安装高度和安装角度不能有效的减少明适应时间，而亮度和色温合理设置能够有效的减少驾驶员明适应时间。

2.3灯具布设参数对节能影响

根据现有隧道照明设计规范将隧道照明区段分为入口段、过渡段、中间段、过渡段和出口段5个部分，其中入口段、过渡段和出口段需根据实际环境进行加强照明，一定程度上增加了隧道照明能耗。虽然目前隧道照明灯具已从传统的高压钠灯向LED灯进行转变，但随着隧道数量和长度不断刷新，隧道照明节能面临着新的挑战。在隧道入口段至中间段照明过渡时，按照CIE适应性曲线要求布设灯具则需要增加灯具数量和提高单灯照明功率，灯具照明能耗将也随之上升。王兆延[5]将入口段和过渡段分别分为等距的2段和3段，研究了在满足照明质量要求下单灯功率240W和40W灯具布设数量，指出优化后的灯具布设方法于CIE灯具布设方法相比，同一条件下240W灯具数量减少了15.7%，40W灯具数量减少了11.6%，从而使得优化后灯具总功率减少了14.8%。对于布灯参数而言，灯具布设间距相比于安装角度和安装高度对节能的效果更强，一方面灯具安装过大会降低隧道照明质量，安装距离过小容易导致路面亮度过高增加能耗，而安装角度和安装高度更多在于对照明区域的影响，在安装时应尽可能将灯具照明区域放在行车路面内。

3结论