高速公路隧道照明的节能设计

高速公路隧道照明的节能设计

摘要隧道运营中耗能较大、费用较高的照明系统如何实现节能,在国家提出的”节能降耗”基本国策的背景下日益受到关注。本文结合目前公路隧道照明的设计原理，分析隧道照明系统设计时应注意的影响因素、新节能光源的应用等关键技术进行探讨，以期从根本上保证高速公路隧道行车安全和满足节能的要求。

关键词隧道照明；光源；节能

中图分类号u416 文献标识码a 文章编号1674-6708（2011）50-0030-02

0引言

近年来，我国的高速公路蓬勃发展，一条条新建的高速公路陆续投入使用，隧道因在山区通车里程的增加而日益增多。高设计车速和高密度车流量给高速公路的行车安全造成很大威胁，特别是在车辆行驶到隧道内时，隧道内外的光线发生急剧变化，人的视力短时间不能适应，极易发生交通事故。而盲目加大照明，提高隧道内的亮度，又会使运营费用巨额增加，增加营运成本，造成资源浪费。目前，高速公路隧道的照明系统已引起人们的极大关注。为既能解决高速公路隧道的行车安全，又能达到节能的目标，应从高速公路隧道照明系统工程的源头抓起——设计。

1高速公路隧道入、出口照明系统设计原理

白天当驾驶员从隧道外驶进隧道内时，由于隧道的亮度差别极

大，所以从隧道外部看照明不充分的的隧道入口时，只会看到一个黑洞或一个黑框。当驾驶员进入隧道后，由于人眼视觉的滞后性作用，会产生视觉上的盲区，因此隧道入口处必须设置缓和照明段，以让人眼适应。缓和照明段分为入口区、过渡区，入口照明段的长度取决于洞内外亮度值，同时还与设计时速，洞内照度和洞壁材料等因素有关。而白天当车辆通过较长的隧道接近其出口时，由于洞外的亮度远高于洞内，隧道的出口对驾驶员而言，好像是一个白色的洞，人眼同样对这种光线产生滞后。驾驶员对前方的行车只能看到一个很暗的轮廓，对前方车辆的距离不能准确做出判断。如果是夜间行驶，其效果正好相反，驾驶员在隧道内看到的是黑洞而不是白洞。在这种情况下，驾驶员难以辨别洞外的道路线形、路上交通情况及道路上的任何障碍物情况，也是一个视觉盲区。因此隧道出口也同入口处一样设有过渡区，要加强照明，使得过渡区的亮度与洞外亮度相近。

目前在进行隧道照明设计时，入、出口段照明的亮度值是由洞外亮度l20（s）乘以入口段亮度折减系数k近似算得，而确定洞外亮度l20（s）的方法主要有3种：查表法，黑度法和亮度计算法（环境简图法）：查表法是按洞外停车视距（s）处视看隧道的20°视野的天空面积百分比值、洞口朝向活动外环境、车速查取洞外亮度值；黑度法是在停车视距（s）处距地面1.5m高正对隧道方向20°视野内，各景物将各自所占面积的百分比作为权重计算出平均黑度，再

与参照物的亮度做比较，确定测量时的洞外亮度l20（s）值；亮度计算法是有隧道外景物亮度与各部份所占的百分比乘积算得的，即在停车视距（s）处距地面1.5m高正对隧道方向20度视野内，考虑天空亮度、路面亮度、洞口环境亮度和隧道口亮度的合值即为洞外亮度l20（s）值。因此，洞外亮度直接影响洞内照明缓和段的设计。

为使隧道入口段照明设计达到安全和节能的要求，降低洞外亮度l20（s）是最有效的办法。在进行隧道设计时，可以通过增加隧道洞外植被面积、改变隧道端墙形式、改善路面铺装材料等方法降低洞外环境亮度，洞外亮度降低后，洞口段照明的亮度值也随之下降，从而减少照明设施。这样既能达到高速公路隧道行车安全的要求，又能达到节能的目标。

2 设计时隧道照明光源的选择

隧道的照明是为了把必要的视觉信息传递给司机，防止视觉信息不足而出现交通事故，从而保证隧道行车的安全性和舒适性。目前，高速公路隧道照明设施的规模及数量越来越大，隧道运营电力费用也越来越高，同时隧道照明质量也跟不上高速公路的发展建设，严重影响行车安全性，隧道交通事故也日益增多。因此对隧道照明节约能源、提高照明效果，保证行车安全性和舒适性的要求进一步提高。正确合理地选取照明光源是实现公路隧道节能的关键。

各种光源的光学特性、性能参数各不相同，而光源的节能主要

取决于它的发光效率。隧道照明的光源应满足隧道特定环境下的光效、光通量、光衰减、寿命、成本要求，同时要保证在汽车排放形成的烟雾中有良好的能见度。高速公路隧道一旦投入使用，照明系统几乎就处于长期工作状态，因此，隧道照明的效果必须依靠可靠的光源实现。在隧道照明设计时，选择一种正确的光源，是隧道照明的重要环节，应综合考虑。

高效节能是隧道照明光源的发展方向。目前，国内隧道灯具多采用白炽灯、荧光灯、节能灯、金卤灯、高压钠灯等，大多光源存在光带窄、配光质量不够、能耗高、质量稳定性差、寿命短等问题。随着科技的发展，照明领域出现了led等及无极灯新型光源。

从表1中可以看出led的光效最高，其次为高压钠灯，而使用寿命最长的是led和无极灯，其次为高压钠灯。高压钠灯光效高、透雾性强等诸多优点，是目前高速公路隧道照明光源用的最多的；其次，高压钠灯的发展经历了几十年，光源及灯具技术相当成熟，因此生产成本已经较低。但是，高压钠灯色温较低，发光颜色为金黄色，其显像指数较低，太阳光的显像指数为100，而高压钠灯的显像指数仅为20左右，远低于正常自然光的显像指数；大功率的高压钠灯满足了隧道照明的需要，但是却也造成了巨大的能源消耗，照明的运营费用往往让运营单位不堪重负。led灯是一种新型的照明光源，具有以下优点：光线柔和，显像指数高，色温接近太阳光；led灯可以频繁点亮，不存在启动延时问题，基本不影响使

用寿命；led灯光源使用寿命较长。由于led灯是一种新型光源，在高速公路行业还未进行推广，但目前国内已有部分高速公路在隧道内进行led灯照明实验，其照明效果等同于高压钠灯，从节能效果看，led灯的经济性远高于高压钠灯。相信在不久的将来，led 灯将会成为高速公路隧道照明的主要光源。

3 结论

本文从高速公路隧道照明的设计原理及新型光源关键技术的角度，在保证高速公路隧道行车安全的前提下，就高速公路隧道照明设计提出节能优化设计方法和隧道节能照明光源的选择，从照明系统工程设计入手解决隧道节能减排的问题。

参考文献

[1]赵忠杰.高等级公路隧道照明工程设计与研究[j].西安公路交通大学学报，1999，4.

[2]交通部重庆公路科学研究所.jtj 026.1-1999 公路隧道通风照明设计规范[s].北京：人民交通出版社，2000.

[3]王东旭.2003照明电器新进展(灯具)[j].中国照明工程，2004，8.