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0 引言

公路隧道通风照明设计规范(JTJO26.1一1999)中明确规定长度大于100m的隧道都需设置照明系统，但因我国照明起步较晚，研究不够充分，照明中存在较多问题，造成了极大浪费，如何进行节能管理是一个必须解决的问题。

1.1 隧洞照明

进行隧洞照明的目的是为了给驾驶人员提供优良舒适的通行视觉条件，保障交通出行安全，提高交通出行效率等。由于隧洞的拱顶和侧墙较为封闭、结构构造比较特殊，会导致隧洞产生特有的人眼视觉明、暗适应，尤其是白昼的视觉问题。隧洞照明设计人员必须妥善化解隧洞照明特有的视觉问题及道路照明和隧洞照明所共有的视觉问题，营造有利于驾驶人员的视觉环境。一般将隧道照明分为出入口照明、隧道内部照明和隧道应急照明^[1]。

1.1.1 隧洞出入口处照明

驾驶人员日间从隧洞外驶入隧洞内时，因隧洞内亮度远小于隧洞外，从洞外看照明很差的隧洞入口时通常会看到一个“黑洞”(长隧洞)或一个黑框(短隧洞)。驾驶人员驶入隧洞后会因为视觉滞后性作用导致形成视觉上盲区，即“适应滞后现象”。所以在隧洞入口处必须设置缓和照明段以利于驾驶人员更好地适应，隧洞入口段缓和照明设置的长度主要由隧洞内外亮度的差值决定，还与隧洞内设计行车车速、隧洞内部照度以及隧洞洞壁材料等有关^[2]。车辆在穿越较长隧洞接近出口时，因隧洞内部亮度远远低于隧洞外部，隧洞的出口对驾驶人员来说就像是一个白色洞穴，人的眼睛对此种光线会产生滞后现象，驾驶人员看向前方车辆只能见到一个非常暗的轮廓，导致无法及时准确地判断彼此之间的车距。如果驾驶人员是在夜晚行车，那么在隧洞内看到的就是黑洞，此时驾驶人难以正确辨别隧道外道路线形、路面交通状况以及路面上的障碍物情况。因此，隧道出口位置应设有过渡区，调整过渡区亮度与隧道外相似^[3]。

1.1.2 隧道内部照明

不管是白天还是夜晚，隧洞内的道路环境和影响驾驶人员行车视觉都跟普通道路不一致。其主因是隧洞内车辆通行所排放的尾气几乎无法排散，在隧洞内产生较大的烟雾。形成的烟雾不仅会吸收车辆前灯所发射的光线，导致隧洞照度下降；而且还会使得光线传播形成散射现象，散射的光线在隧洞内形成特殊光幕，进而导致道路前方阻碍物和周围环境的光度降低，致使驾驶人员辨别前方阻碍物的视觉能力降低。因此隧洞内的基本照明应结合隧洞实际车行速度所对应的照度要求而设置。

1.1.3 隧洞应急照明

由于隧洞对交通流组织有非常重要的作用，当出现供电故障时会对隧洞内正常通行的驾驶人员造成一定安全风险，所以一般长度超过200 m的隧洞应具备相应的应急照明系统，通常可采用双路供电电源或者备用发电机作为突发情况下的备用应急电源。

1.2 隧洞照明存在的问题

1.2.1 隧洞照明设计存在的问题

为保障公路隧洞通行安全，相关规范明确规定了公路隧洞内每一段照明的相应照度平均值，但公路隧洞内照明受设备选型及组装、路面几何及隧洞具体走向、道路实际状况等因素所制约，导致隧洞内的照度平均值计算非常复杂，从而对隧洞内各段照明的具体照度值产生影响。公路隧洞照明设计有以下问题^[4] :高速公路隧洞照明建设投入较大、隧洞照明系统建成使用后能量消耗较大、隧洞照明系统后期运营保养维修工作量很大且成本较为高昂。

1.2.2 隧洞照明现有控制方式存在的问题

当前我国对隧洞照明系统的控制模式主要有三种，手动控制模式、分时段时序控制模式和分级控制模式^5]。实际采用最多的是分级控制模式，即结合天气条件、隧洞外实际照度及道路交通流进行分级控制。它的工作原理是利用在隧洞内外安装的照度检测仪对隧洞入口段内外光强度进行检测，并结合道路车流量等有关信息，分级控制隧洞内每一段灯光的照明强度帮助驾驶人员可以尽快适应洞内外光强的变化，一定程度上降低或避免因光强所产生的视觉障碍，尽最大努力防止交通事故出现^6]。

目前已有的隧洞照明控制模式在现实中存在很大的电能浪费。通常为了保障车辆行驶安全，隧洞照明设计往往会采取保守预估的措施。隧洞外照度的设计一般以全年隧洞外的最大亮度值、最高车行速度以及最大交通流量来决定隧洞内每一段的灯具功率和灯具的布设密度。但由于实际照明强度通常远远小于设计参数，因此隧洞照明节能的设计优化提升空间很大^[7]。

1.2.3 照明节能理念存在误区

公路隧洞照明节能其实不是简单地控制某些灯具的开关就可以完成的，需要建立在保障驾驶人员安全行车的基础上进行行之有效地节能。隧洞内务必设置有夜间照明，而且中间段照明也不可以太简省。车辆在隧洞内通行过程中随着车速的不断增加，驾驶人员的视界会变得越来越窄，如同拿着管子看物品一样，会导致看不见两侧和周围的东西，这就是所谓的“运动效应”，隧洞可视为狭长的管状构造物，这种情况下效应会更加显著。如果在隧洞内取消中间段和夜间照明，因为车辆的灯光只能照亮路面，在隧洞两侧壁上仅有微弱反射，这样会形成“墙效应”，但空阔的道路上就不存在这种效应，这就是为什么《公路隧道通风照明设计规范》中要规定路面亮度要大于隧洞壁2 m以下范围的亮度。如果隧洞内照明不够充足，那么以上两个效应的叠加会使得驾驶人员产生压迫感，很容易埋下安全隐患。有些隧道管理人员单纯追求节电省钱，公路隧道的照明控制随意性、主观性非常大^[10]，这种错误做法对隧道驾驶人造成了极大的安全隐患。

1.2.4 照明设施养护未得到充分重视

一些长大隧洞出口段及接近出口段的照明存在亮度不充足的问题。除了照明灯具本身质量和间距布设等原因外，主要原因在于大部分照明灯具受到了较为严重的污染，导致了光利用率的降低。例如西安至汉中高速公路的秦岭一号隧洞（上行线），在一百瓦高压钠灯、单侧间距为九米的布设条件下，靠近入口段亮度的检测值为6.29cd/m2，而靠近出口段亮度的检测值却只有2.86cd/m2，两者之间相差3.43cd/m2，差值非常大。该检测结果表明，秦岭一号隧洞的灯具保养清洁频率（保养清洁一次/每三个月）已经无法保障受污染较严重照明灯具的使用效果^[11]。

1.3 隧洞照明设计节能

隧洞照明节能主要通过照明设计节能以及运营管理节能来实现，而照明设计节能是最关键的实现方式，它主要包括选择适当的设计照明参数、对交通量进行科学合理预测、选用高效的照明节能系统、采用先进照明光源以及增大光反射比等。

1.3.1 选择适当的照明设计参数

当前大多数隧洞照明设计因提供的技术条件有限，往往较为粗放，隧洞照明设计值取值经常偏大或比较保守。一些设计人员由于照明灯具光强表等具体照明灯具配光参数匮乏而不得已采取利用系数曲线图进行计算，对全部灯具照明都采用一样的设计参数，这就导致一些隧洞存在照明浪费问题，而有些隧洞照明较差的往往存在安全风险。为了确保隧洞照明系统节能目的的实现，设计人员必须对照明系统采取因地制宜的设计，想尽办法多收集灯具照明的配光参数，结合高效先进的数值计算方法进行针对性的设计，减少或消除因设计方法粗放而产生电能浪费，同时满足确保驾驶人安全行驶。

1.3.2 科学预测交通量

隧道照明设计中设计交通量是另外一项十分重要的基准参数，在设计行车速度一样的情况下，当设计交通量不相同时，公路隧洞照明需求也会产生比较大的差别。例如当设计行车速度为80 km/h 时，理论上小交通量会比大交通量节约用电40%以上；当设计速度为 60 km/h 时，理论上小交通量比大交通量将节约用电46.7%以上。

高速公路在运营的初始阶段，由于交通量相对而言比较小，因为通常新建的高速公路交通量组成是由趋势增长交通量、转移交通量以及诱增交通量等所决定，有研究结果显示转移交通量以及诱增交通量经常出现在全线通车2～3 年以后，在通车的早期往往只有趋势增长交通量。设计人员对交通量进行科学合理的预测，对隧洞照明设计优化和分期实施有着非常重要的指导作用^[12]。

1.3.3 高效节能的照明系统

隧洞的照明方式往往会对灯具配光特性、照明系统运行经济性以及照明效果产生直接影响。高效节能的照明系统与选择和隧洞照明方式相适应的照明灯具是息息相关的。对隧洞照明灯具采用科学合理的布置方式、适宜的亮度组合以达到和谐和配光经济性能够有效影响隧洞的照明质量。运行良好的隧洞照明系统与高质量灯具和灯具布设方式密不可分，灯具配光特性直接影响隧洞照明质量，照明灯具的布置方式对灯具配光效益有着直接影响，使用高质量照明节能灯具以及高效率灯具布设方式是解决运营隧洞能耗高昂最行之有效的手段，具有非常显著的社会效益和经济效益。有研究结果显示:

常规照明灯具可以更加有效地利用光效来提升道路路面的亮度，从而降低目标照度实现隧洞照明节能目的。

2、照明灯具自身配光形式以及布设方式在很大程度上将决定隧洞照明装置的照明效率，侧面布设方式的经济效益明显低于中线布设方式。

2 结论

公路隧洞照明存在问题较多，当前研究工作还不够充分，把握照明规律，学习国外先进技术，与我国具体实际相结合，是行之有效的好方法。隧洞照明节能研究是非常有意义的工作，我们要不断发现问题，解决问题，努力降低隧洞各种能耗，为我国“可持续发展战略”贡献力量。

参考文献

[1]屈志豪,邓欣,王卫平,等.长大公路隧道照明分期实施与节能[C]//会议/论文集缺失,2009:85-92.

[2]何铁峰.隧道照明设计及照明节能的应用[J].地下工程与隧道,2012(1):37-40+56.

[3]吴玥含,陈勇良.基于DIALux的公路隧道照明设计优化[J].四川建筑,2011(5):124-125.

[4]刘相华,沈波,何强.普通公路隧道LED节约型照明设计[J].公路交通技术,2012(6):111-113.

[5]杨光.公路隧道照明可以更节能[N/OL].中国交通报.2010-9-10.http://www.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbname=CCND2010&filename=CJTB201009100021.

[6]张阿玲.高速公路隧道照明设计与研究[D].[出版地不详]:长安大学,2011.