安全運營條件下公路隧道照明通風系統節能優化設計

凌虎

【摘 要】隧道作為高速公路的重要組成部分，對社會經濟的發展發揮著重要作用。隧道照明、通風系統的耗電費用是隧道營運中最大的一筆開銷，在確保隧道營運安全的前提下，如何減少照明、通風帶來的高能耗問題，已經成為高速公路建設與營運部門迫切需要解決的關鍵問題。論文通過分析影響隧道交通安全的主要因素，并提出了照明、通風系統節能優化的主要措施，為后期隧道的安全和節能研究提供新的方向。

【Abstract】As an important part of the expressway， tunnel plays an important role in the development of the social economy. The power consumption of tunnel lighting and ventilation system is the biggest expense in tunnel operation. Under the premise of ensuring the safety of tunnel operation， how to reduce the high energy consumption caused by lighting and ventilation has become the key problem urgently needed to be solved by expressway construction and operation departments. This paper analyzes the main factors affecting the traffic safety of the tunnel， and puts forward the main measures to optimize the energy saving of the lighting and ventilation system， providing a new direction for the later research on the safety and energy saving of the tunnel.

【關鍵詞】照明;通風;隧道

【Keywords】lighting; ventilation; tunnel

【中圖分類號】U453 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2019）07-0156-02

1 影響隧道交通安全的主要因素

1.1 隧道照明與交通安全的關系

隧道內外亮度差異大，存在明顯的“黑洞效應”和“白洞效應”，駕駛員進出隧道時，視覺上會經歷一系列變化，如果出入口亮度相差較大，駕駛員很難在短時間內感知道路的線型和可能出現的障礙物等，對行車安全產生影響。

1.2 隧道通風與交通安全的關系

公路隧道內，汽車排放的廢氣中含有多種有害物質，主要以CO、NO2為主，輪胎、制動及道路磨損會產生顆粒物和揚塵，這些共同構成了隧道內的空氣污染。隧道空間構造相對封閉，只有進出洞口兩頭與外界相通，自然通風很難將污染物排除，隨著交通流的變化，污染物會逐漸增多，這些污染物對駕駛員的眼睛和呼吸道都有刺激作用，甚至發生中毒現象，固體顆粒物的增多還會對能見度造成影響，對行車安全構成威脅。

2 隧道的照明、通風與交通安全的關系

隧道的照明、通風系統并不是孤立的、沒有聯系的兩個系統。隧道內顆粒物對光線的散射和吸收作用使得在隧道這種特殊的交通環境中，極容易出現低能見度的現象，這種現象會導致隧道內照明燈具的照明效果下降，使駕駛員的視覺對比度降低，當視覺對比度低至視覺閾值的時候，駕駛員易對前方的交通情況產生錯誤判斷，影響行駛安全。通過合理設置照明、通風系統，提高隧道的能見度，進而改善隧道內通行環境，提高駕駛員的視覺對比度，進而提高其判斷距離能力，增加反應時間和剎車距離。

3 影響照明、通風設計的主要安全指標

根據對照明、通風與營運安全的關系進行探究，分析《公路隧道照明設計細則》《公路隧道通風設計細則》相關要求，同時根據已有研究成果，本文選取光線透光率（煙霧濃度可通過測定污染空氣100m距離的煙塵光線透過率來確定）、路面平均亮度作為照明、通風設計的主要安全指標。公路隧道通風設計細則指出，煙霧濃度K不但與車速、安全停車視距有關，而且與洞內亮度（或照度）、光源有關（三者關系見表1）。

透光率是指一定厚度的光線透過率，它是影響氣象能見度的直接因子，用來表征大氣的混濁程度。如圖1所示，假定行車速度為80km/h，可以看出，透光率與照度成反比，即透光率越高時所需的照度越低。但是通過之前的研究，發現透光率對隧道照明和對能見度的影響，得出調節隧道照明亮度可以提高能見度，但兩者是非線性關系，在亮度達到一定值后，再提高亮度對能見度的提高幫助不大，在低透光率的情況下，加大照明亮度提高目標背景對比度，可以改善隧道能見度，是保證行車安全直接有效的手段。

通過式（1）、式（2）可以看出，隧道通風與煙塵設計濃度、CO之間關系，隧道通風設計需與隧道內煙霧濃度結合起來。通風量足夠則隧道煙霧濃度低，能見度高，所需照度相應降低;如果通風量小，則需提升隧道照度以保證駕駛員視覺對比度。