城市地下道路照明設計指標研究

楊 翠，趙 軼，胡國輝，余 波，王少飛

(1.重慶市計量質量檢測研究院，重慶 401121；2.招商局重慶交通科研設計院有限公司，重慶 400067；3.國家山區公路工程技術研究中心，重慶 400067)

引言

近年來，我國建設了大量城市地下道路，照明系統雖然為保障其安全、暢通、高效運行發揮了重要的作用，但城市地下道路照明系統設計卻缺少專項標準的支撐。《公路隧道照明設計細則》(JTG/T D70 2-01—2014)[1]和《地下建筑照明設計標準》(CECS 45—92)[2]不完全適用；《城市地下道路工程設計規范》(CJJ 221—2015)[3]僅對照明系統設計做出原則性規定，并未給出明確的技術參數；《LED城市道路照明應用技術要求》(GB/T 31832—2015)[4]針對城市道路(含城市隧道)照明用LED燈具及應用，適用范圍比較有限。

本文在國內大量城市地下道路工程建設案例的基礎上，參考國內現行道路照明標準規范并結合城市地下道路特點，將系統性地提出城市地下道路照明系統設計指標，以期為城市地下道路照明工程建設提供參考。

1 城市地下道路的特點

《城市地下道路工程設計規范》(CJJ 221—2015)提出了城市地下道路的概念，涵蓋了一般所說的城市道路隧道、地下立交、地下車庫聯絡道等。城市地下道路與公路隧道的地理位置不同，導致了在建設條件、交通流特點、技術標準等方面存在較大差異[5]，見表1。

表1 城市地下道路與公路隧道的差異

正是由于上述差異，使得城市地下道路與公路隧道在照明設計指標方面具有一定的區別。

2 城市地下道路照明分段

城市地下道路內照明包括行車道照明、緊急停車帶照明、車行和人行橫通道照明、疏散通道照明、地下附屬設施用房照明等。以單向交通城市地下道路為例，行車道照明區段可劃分為敞開段照明、入口段照明、過渡段照明、中間段照明和出口段照明，如圖1所示。

P—洞口；S—敞開段起點；A—適應點； L20(S)—洞外亮度；Lth1、Lth2—入口段亮度；Ltr1、Ltr2、Ltr3—過渡段亮度；Lin—中間段亮度；Lex1、Lex2—出口段亮度；Dth1、Dth2—入口段TH1、TH2分段長度；Dtr1、Dtr2、Dtr3—過渡段TR1、TR2、TR3分段長度；Din—中間段長度；Dex1、Dex2—出口段EX1、EX2分段長度。圖1 單向交通城市地下道路照明區段Fig.1 Urban underground road lighting section of one-way traffic

城市地下道路入口段、過渡段、出口段照明由基本照明和加強照明組成；基本照明與中間段照明一致。所有城市地下道路均應設置基本照明，長度小于100 m的城市地下道路不設置加強照明。

3 城市地下道路照明設計參數

3.1 敞開段照明

敞開段照明應與道路照明亮度保持一致，如該段城市道路無照明設施，則參照城鎮建設工程行業標準《城市道路照明設計標準》(CJJ 45—2015)[6]相關要求，按表1取值。

表2 敞開段亮度

3.2 入口段照明

參考國際照明委員會《Guide for the Lighting of Road Tunnels and Underpasses》(CIE 88：2004)[7]及行業標準《公路隧道照明設計細則》(JTG/T D70 2-01—2014)，入口段劃分為TH1、TH2兩個照明段，對應的亮度應分別按式(1)、式(2)計算：

Lth1=k×L20(S)

(1)

Lth2=0.5×k×L20(S)

(2)

式中Lth1為入口段TH1的亮度；Lth2為入口段TH2的亮度；k為入口段亮度折減系數，可按表3取值；L20(S)為洞外亮度。

表3 入口段亮度折減系數

城鎮建設工程行業標準《城市地下道路工程設計規范》(CJJ 221—2015)第3.3.2條規定，城市地下道路匝道的設計速度宜為主線的0.4～0.7倍，故當城市地下道路入口匝道設計速度低于20 km/h時，入口段亮度折減系數可按0.01取值。

城市地下道路照明設計的洞外亮度L20(S)應實測取得，當實測有難度時，可按表4取值，待工程竣工后再根據實測值作適當調整。

表4 洞外亮度L20(S)

長度為100～300 m的城市地下道路，入口段TH1、TH2的亮度宜分別按式(1)及式(2)計算值的50%取值。

入口段TH1、TH2長度按式(3)計算：

(3)

式中Dth1為入口段TH1長度；Dth2為入口段TH2長度；Ds為停車視距，應符合城鎮建設工程行業標準《城市地下道路工程設計規范》(CJJ 221—2015)相關規定；h為隧道內凈空高度。

當城市地下道路設計速度為20～40 km/h時，主洞、匝道的入口段總長度可按20～40 m取值。

3.3 過渡段照明

過渡段按漸變遞減原則劃分為TR1、TR2、TR3三個照明段，與之對應的亮度應按式(4)～式(6)計算：

Ltr1=0.15×Lth1

(4)

Ltr2=0.05×Lth1

(5)

Ltr3=0.02×Lth1

(6)

長度小于300 m的城市地下道路可不設置過渡段加強照明。當TR3的亮度Ltr3不大于中間段亮度Lin的2倍時，可不設置過渡段TR3加強照明。

1)過渡段1。過渡段TR1長度應按式(7)計算：

(7)

2)過渡段2。過渡段TR2長度應按式(8)計算：

(8)

3)過渡段3。過渡段TR3長度應按式(9)計算：

(9)

3.4 中間段照明

中間段照明應符合以下3點：

1)城市地下道路中間段照明亮度應與敞開段照明保持一致；但當城市地下道路為地下車庫聯絡道時，中間段照明亮度不應低于2.0 cd/m2。

2)城市地下道路內分流段、合流段的亮度不應低于中間段亮度的3倍。

3)行人與車輛混合通行的城市地下道路，中間段亮度不應低于2.0 cd/m2。

3.5 出口段照明

出口段劃分為EX1、EX2兩個照明段，每段長度宜取30 m，與之對應的亮度應按式(10)、式(11)計算：

Lex1=3×Lin

(10)

Lex2=5×Lin

(11)

長度小于300 m的城市地下道路可不設置出口段加強照明。

4 其他照明設計參數

1)緊急停車帶照明亮度。當城市地下道路設有緊急停車帶時，宜采用高顯色性的光源，照明亮度不應低于4.0 cd/m2。

2)車行、人行橫通道照明亮度。當城市地下道路設有車行、人行橫通道時，其照明亮度不應低于1.5 cd/m2。

3)疏散通道照明亮度。當城市地下道路采用盾構法或沉管法建設設有疏散通道(含疏散樓梯、縱向安全通道)時，地面平均照度不應低于100 lx。

4)附屬設施用房照度。部分城市地下道路還設有變配電室、水泵房、風機房等附屬設施用房，參考國家標準《建筑照明設計標準》(GB 50034—2013)[9]，照明標準見表5。

表5 附屬設施用房照明標準值

5)側墻照明亮度。城市地下道路側壁亮度是背景亮度的組成部分，起到滿足機動車駕駛員的視覺適應性和視覺誘導作用。城市地下道路兩側墻面2 m高范圍內的平均亮度，不宜低于路面平均亮度的60%。

6)照明質量。基本照明的路面亮度總均勻度、路面亮度縱向均勻度、路面照度均勻度不應低于表6的數值。

表6 城市地下道路照明質量

7)維護系數。城市地下道路通行車輛主要以中、小型車輛為主，維護系數取值相應提高，按0.75取值。

5 對比分析

城市地下道路照明與公路隧道照明設計指標對比分析見表7。主要差異點在于：①城市地下道路照明設施需要考慮與城市照明設施緊密銜接；②城市地下道路特別是水下道路洞外亮度一般偏高，洞口需要考慮減光措施，在確保行車安全的同時，實現運營節能；③城市地下道路結構形式較為復雜，需要考慮不同建造工法(如盾構法、沉管法)和不同功能用途(如快速路、主干路、次干路、支路及地下車庫聯絡道等)的照明設計要求。

表7 設計指標對比分析

6 結語

由于城市地下道路與公路隧道地理位置不同，導致了在建設條件、交通流特點、技術標準等方面存在較大差異，從而使得城市地下道路與公路隧道在照明設計指標方面具有一定的區別，不能完全照搬《公路隧道照明設計細則》進行工程建設。

在國內大量城市地下道路工程建設案例的基礎上，本文參考國內現行標準規范并結合城市地下道路自身特點，系統性地提出了城市地下道路照明系統設計指標。

目前我國仍有大量城市地下道路正在建設，建議中國照明學會盡快組織專家編制《城市道路隧道照明設計規范》，并納入光導照明、太陽能光纖照明等最新照明技術[9-11]，體現安全舒適、節能低碳、綠色環保、智能高效的城市道路隧道照明設計理念。