基于DIAlux的公路隧道照明设计研究

基于DIAlux的公路隧道照明设计研究摘要：以邓家湾隧道为依托工程，针对公路隧道的特殊性和隧道内特有的视觉现象，计算不同路段的照度需求。通过DIAlux软件对该公路隧道照明系统进行仿真模拟，以检测该照明系统的合理性与可行性。

关键词：隧道照明；照明设计；DIAlux；仿真模拟

0 引言

公路隧道作为一种特殊路段，其两侧与顶部是封闭的，这种结构使洞内与洞外亮度差距较大，因此产生一系列的视觉现象，例如“黑洞现象”和“白洞现象”[1]。这些现象会影响隧道内车辆的行驶安全。为了保证行车安全，需要在隧道内设置照明系统。

为解决隧道照明系统的计算问题，可以采用照明模拟仿真软件来模拟隧道的照明空间。DIAlux 软件可模拟出空间照明模型，并在模拟的三维空间中计算出不同路段的照度情况，生成照度报表。对邓家湾隧道照明参数进行测量，比较DIAlux模拟与传统计算方法，确定DIAlux在隧道照明系统设计中的工作效率。

1 公路隧道照明系统分析

公路隧道照明与普通道路照明主要区别在于公路隧道需要全天照明，且白天照明要求比夜间照明更加复杂。驾驶员在白天进入、穿过和离开隧道的过程中，会产生特殊的视觉问题[2]。

当车辆进入隧道时，由于隧道内外亮度差较大，因此在隧道入口处会形成“黑洞现象”；当车辆驶出隧道时，同样由于隧道内外亮度差较

大，在隧道出口处会形成“白洞现象”。为消除这些现象，需采取适当的照明措施。

为使驾驶员眼睛适应视觉变化，隧道出口处的光线亮度变化不能过快，通常在出口路段采取种植树木、设置光棚等方式来降低白天自然光的强度，并在出口处两侧设置路灯，以提供夜间照明。

对于长度大于1 000 m的长隧道，需另设置应急照明灯具，以保证照明中断小于0.3 s，维持时间大于3 min。同时，在洞外要设置信号灯和信息显示板提醒驾驶员行车安全。对于特长隧道，还应在隧道内设置避灾引道灯[3]。

目前，公路隧道照明中使用最普遍的照明灯具是高压钠灯。按照公路隧道设计规范，隧道内基本照明灯具采用“中线”和“双侧壁对称或交错”两种布置方式[4]。

当基本照明灯具采用“拱顶侧偏单光带”方式布置时，入口段照明灯具可采用“拱顶侧偏单光带”或“双侧壁对称或交错”方式布置；当基本照明灯具采用“拱顶壁对称或交错”方式布置时，出口段照明灯具采用“拱顶测偏单带”或“双侧壁对称或交错”方式布置；当基本照明灯具采用“拱顶侧偏单光带”方式布置时，灯具可直接安装在隧道拱

顶[5,6]。

2 传统隧道照明系统分析

2.1 邓家湾隧道照明参数计算

以邓家湾隧道为依托工程，该隧道右洞长835 m，净宽9.75 m，设计车速为80 km/h，净高5.0 m。根据公式计算隧道内各个路段照明照度。

入口段亮度：L

th =k·L

20

（S）=87 cd/m 2；

入口段照度：E

av =L

th

×12=1 044 lx；

过渡段亮度：L

th =k·L

20

（S）=26.1 cd/m 2；

过渡段照度：E

av =L

th

×12=313.2 lx；

基本段亮度：L

th =k·L

20

（S）=2.9 cd/m 2；

基本段照度：E

av =L

th

×12=34.8 lx；

出口段亮度：L

th =k·L

20

（S）=14.5 cd/m 2；

出口段照度：E

av =L

th

×12=174 lx。

2.2 邓家湾隧道照明参数测量

对邓家湾隧道照明系统不同路段不同时间点的照明参数进行测量，分别在入口段、过渡段、基本段和出口段设置测量点，对测量数据进行数据处理，如表1所示。

表1 隧道照明参数实测数据

3 DIAlux对照明系统的模拟仿真