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高速公路隧道照明设计新思路探讨
作者：孙紫耀
来源：《城市建设理论研究》2013年第32期
摘 要：隧道照明系统是保障隧道安全运营的保障，但同时隧道照明耗能过大同样成为隧道运营的沉重负担，本文就现代隧道的特点进行了分析，并对隧道照明提出了一些反思和建议，最后就一些先进的隧道照明方法和思路进行了简单介绍。 关键词：隧道照明;问题;现代隧道;光纤照明;光导照明 中图分类号：U412.36+6文献标识码：A
我国的高速公路建设事业在蓬勃发展，陆续投入运行的高速公路隧道里程日渐增多。照明系统作为高速公路隧道机电系统中最重要的一个部分，随着高速公路隧道的广泛采用，隧道照明水平与照明节能之间的矛盾也越来越突出，在保障行车安全的前提下，如何降低能源消耗成为隧道科研设计、建设和运营单位迫切需要解决的问题。 一、对隧道照明设计的认识 （一）隧道照明的目的
公路隧道的照明，是为了把必要的视觉信息传递给驾驶员，防止因视觉信息不足而出现交通事故，从而提高行车的安全性和舒适性。隧道照明与道路照明一样，也需要考虑路面应具有一定的亮度水平，同时还应进一步考虑设计速度、交通量、线型等影响因素，并从驾驶上的安全性和舒适性等方面综合评价照明效果，特别是在隧道入口及其相邻区段需要考虑人的视觉适应过程。
（二） 隧道照明遇到的特殊问题
进洞的黑洞与黑框现象：由于隧道内、外的亮度差别极大，所以，从隧道外部看照明不充分的隧道入口时，会看到长隧道的黑洞现象与短隧道的黑框现象。
（2）进入隧道的“适应滞后现象”：汽车由明亮的外部进入即使不太暗的隧道以后，驾驶员要经过一段时间才能适应隧道内部的情况，称之为“适应滞后现象”。
（3）隧道内部的视觉问题：隧道内部与一般道路不同，区别在于前车排除的废气无法迅速消散而形成了烟雾，烟雾可吸收和散射汽车车头灯和照明灯具发出的亮光，从而使隧道内能见度降低。
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隧道出口的白洞现象：白天，汽车穿过较长的隧道而接近出口时，由于出口外部亮度较高，出口看上去是个亮洞，驾驶员的视觉出现较强的眩光，因而视觉残生不舒适的感觉；夜间与白天刚好相反，隧道出口看上去是黑洞而不是白洞，造成分辨外部道路的线形及障碍物困难。
二、对隧道照明的反思 （一）现代隧道的特点
由于经济和科学的发展，现代隧道的形式环境得到了极大的改善，使得汽车在隧道内行驶的安全性得到提高，现就现代隧道的特点做出总结：
（1）单向行驶：由于经济的高速发展，交通量急剧增加，很多隧道在建设之初就充分的考虑到交通量的需求，以及考虑到交通的安全，以双洞单向隧道居多，隧道内的交通比较有序，行驶相对安全。
（2）隧道大断面化：由于交通量的增加，隧道设计时速要求较高，公路隧道整体呈现出大断面的趋势。隧道断面的增大，优化了隧道的行车环境，降低了隧道的边墙效应，利于隧道的安全形势。
（3）隧道长度增加：由于线形的需要，国内涌现出一大批长大隧道，在这些隧道中，隧道的基本段照明占据了隧道照明的决定性位置，降低隧道的基本段照明耗能，对于隧道的节能效果明显。
路线整体线型优：现代经济的发展对于交通提出较高的要求，公路设计要求较高，整体线型流畅，降低了事故率，提高的安全性，有利于车辆安全通过隧道。
汽车工业的发展：现代汽车工业的发展，使得汽车整体性能得到质的飞跃，汽车的尾气排放降低，产生的烟雾相对较少，车载照明设备得到优化，这都使得汽车的在隧道内的形式安全性得到极大提高，这是有利于隧道道明的。 （二） 汽车车灯对隧道照明的影响
伴随着汽车工业的发展，汽车照明系统逐渐健全，能够满足车辆在常规的夜间环境的正常行驶照明要求，而在隧道照明系统的设计中却未对汽车车灯在隧道照明过程中的作用进行考虑。
根据国家标准，高速公路上不需要安装路灯，主要是由于高速公路路况较好，没有明显坑槽，不允许行人和非机动车辆进入，只要晚上开启大灯就能起到反光效果。隧道作为高速公路的一部分，同样满足这些条件，因此，在隧道的照明设计中是否应当考虑汽车车灯对路面亮度的提升作用，适当的降低路面的设计亮度，以利于隧道照明节能，是值得研究的。
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（三）对隧道照明的意见
由于现代隧道的发展，车辆的行驶环境优化，加之现代汽车工业的发展，车载照明设备也随之发展，对于隧道照明产生很大的影响，因此在隧道照明设计过程中应当可虑这些对于隧道照明的有利因素，适当降低隧道的照明要求，以降低隧道的照明成本。对于夜间照明或者白天照明的中间段照明，可以降低隧道照明亮度，甚至取消照明。 三、隧道照明新技术的应用
（一）基于采光光纤照明系统的隧道照明
采光光纤照明系统作为一种新型的、耗的照明系统，在提高隧道照明质量、节约照明用电等方面具有传统照明无法比拟的优势。进行基于采光光纤照明系统的隧道照明设计理论研究，将采光光纤照明系统应用于隧道照明，则可以大大节约隧道照明用电以及照明设施后期维护成本，既能为隧道照明设计提供新的思路和方法，又能进一步拓展采光光纤照明系统的应用范围。
（二）光导照明技术在短隧道照明中的应用
光导照明系统的工作原理是通过室外的采光装置捕获室外的自然光，并将其导入系统内部，然后经过光导装置强化并高效传输后，由漫射器将自然光均匀导入室内需要光线的任何地方。从黎明到黄昏，甚至是阴天或雨天，该照明系统导入室内的光线仍然十分充足。 图1光导照明效果图图2风光互补发电系统基本原理构成图 （三）风光互补发电系统
风光互补发电系统是鉴于高速公路山区路段光能和太阳能储备丰富的特点，利用风能和太阳能资源的互补性，用于替代传统的能源发电方式，是具有较高性价比的一种新型能源发电系统。图2为风光互补发电系统的一个基本原理构成图。 （四）公路隧道照明“灯光随车移动”控制技术
“灯光随车移动”隧道照明控制思想，即车辆在行驶过程中，其前后保持一段距离的灯光，且灯光随车移动，如图3所示。这种方式能实现“车来灯亮，车走灯灭”，提高了节能效果。 图3灯光随车移动设计理念
为实现隧道内“灯光随车移动”控制技术，在隧道合适位置布设测速线圈，采用 RBF 神经网络模型预测相邻线圈间的车速。根据隧道特点建立隧道停车视距模型，从而确定了既符合实际又能保证行车安全的灯光长度。
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（五） 公路隧道隧道无级照明控制技术
基于LED 照明亮度无级照明控制技术的隧道照明系统主要由 LED 灯具、微波车检器、视频车检器、照度仪、PLC 本地控制器和LED 控制器等组成。
照度仪安装于隧道人口的洞内、洞外，用于检测隧道洞内、洞外的光强，为隧道照明系统选择合适的照度提供依据。微波车检器安装于隧道入口前端，当有车辆来时产生“来车”信号，发送至PLC。PLC 本地控制器收集来车、无车信号以及照度检测值，并与 LED 控制器进行通讯。LED 控制器根据 PLC 提供的各个参数，自动调整 LED 灯具回路的供电电压，调整 LED 灯的发光效率。连续性的调整其发光功率，因此只要处理好隧道洞外光强与 LED 灯的供电电压的映射关系，就能够使LED 灯提供的照度最大限度的与实际需要保持一致，有效避免了过度照明所产生的电能浪费现象，做到资源的充分利用。 四、结语
隧道照明作为隧道运营管理的一部分，是保证隧道运营安全不可缺少的一部分，如何做到在满足隧道正常使用的照明要求的基础上，最大程度的降低照明费用，是隧道照明设计和研究的重点。在隧道照明的设计中要尽量采用新技术、新思路，努力做到隧道照明的最大节能，降低照明成本。 参考文献：
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