光導(dǎo)照明技術(shù)在城市道路隧道中的應(yīng)用

汪晶

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，光導(dǎo)照明系統(tǒng)作為當(dāng)今時(shí)代的新型照明系統(tǒng)，備受人們的關(guān)注，然而在隧道中的運(yùn)用卻未得到普及。因此，本文通過對光照照明系統(tǒng)的基本類型和特點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的闡述，并結(jié)合隧道照明系統(tǒng)所具有的基本特點(diǎn)，探討光導(dǎo)照明系統(tǒng)在隧道中使用的有效性，并提出科學(xué)合理適用于隧道照明的光導(dǎo)照明技術(shù)，通過這樣的方式，成為今后光導(dǎo)照明技術(shù)在其應(yīng)用中的有利參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：光導(dǎo)照明技術(shù);隧道照明;應(yīng)用

0 引言

光導(dǎo)照明技術(shù)與普通的照明技術(shù)相比較而言，其具有相應(yīng)的特殊性，主要是因?yàn)榭梢詫⑷展庠椿蛘呤侨斯す庠催M(jìn)行全面性的利用，從而實(shí)現(xiàn)從這個(gè)位置傳輸?shù)搅硗獾奈恢茫⒁罁?jù)照明的實(shí)際需求，對光源實(shí)行重新分配。雖然目前光導(dǎo)照明技術(shù)在日漸成熟，不僅在大部分建筑場所中得到了具體的應(yīng)用，而且也滿足了實(shí)際照明要求，但是在隧道（城市隧道）照明的應(yīng)用還需要對其加大推廣和研發(fā)力度，主要是隧道與建筑物之間的所具有的差異性，所以在照明要求方面與常規(guī)建筑的要求存在明顯的不同。盡管國外已經(jīng)有將光導(dǎo)照明技術(shù)在隧道中具體應(yīng)用的案例，但是卻未與隧道的照明系統(tǒng)相結(jié)合展開深入性的研究，所以我國有關(guān)單位必須要加大隧道照明和光導(dǎo)照明系統(tǒng)的研發(fā)，為光導(dǎo)照明技術(shù)在隧道照明中得到全面性的使用，提供重要的保障依據(jù)。

1 光導(dǎo)照明系統(tǒng)的組成及類型

1.1 光導(dǎo)照明系統(tǒng)的組成

光導(dǎo)照明系統(tǒng)的組成部分有光導(dǎo)、光傳輸和光輸出裝置。另外，在某種特定情況下，會根據(jù)具體的需求，在光導(dǎo)導(dǎo)入裝置中增設(shè)對應(yīng)的設(shè)置，比如太陽跟蹤系統(tǒng)、備用人工光源及在光傳輸裝置上配置相應(yīng)的調(diào)光系統(tǒng)，等等。

1.2 光導(dǎo)照明系統(tǒng)的類型

隨著社會日新月異的發(fā)展，各種新技術(shù)和新材料不斷的呈現(xiàn)，在這樣的背景下，光導(dǎo)照明系統(tǒng)的傳輸效率也發(fā)生了巨大的改變，涌現(xiàn)出了不同類型的照明系統(tǒng)。

1.2.1 按照光源進(jìn)行劃分

若是根據(jù)光源進(jìn)行劃分主要有：①人工光導(dǎo)照明系統(tǒng)，即光源為人工光源。主要是借助功率比較大和發(fā)光效率比較良好的人工光源，比如，高壓鈉燈和陶瓷金鹵等。②反射光導(dǎo)照明系統(tǒng)，即光源是自然光源。從集光器的工作原理層面而上來講，主要可以劃分為主動式和被動式這兩種方式，對于前者而言能夠采取充分利用太陽直射光提升采光效率，但是應(yīng)增加對應(yīng)的有關(guān)太陽跟蹤系統(tǒng)。

1.2.2 按照導(dǎo)光方式進(jìn)行劃分

若是根據(jù)光源進(jìn)行劃分主要有：①透鏡光導(dǎo)照明系統(tǒng)，使用反射鏡和透光鏡，通過相應(yīng)的方式，將光合理的轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫泄庖院螅梢詫?shí)現(xiàn)在導(dǎo)光管或者是空氣中展開有效的傳輸。由于此項(xiàng)相應(yīng)增設(shè)了透鏡和反射鏡，所以在具體使用中存在某種程度上的局限性，主要體現(xiàn)在造價(jià)相對較高和光損失大，這兩方面。基于這樣的情況，因此在實(shí)際工程中未得到廣泛性的應(yīng)用。②反射光光導(dǎo)照明系統(tǒng)，即通過導(dǎo)光管內(nèi)表面的多次反射實(shí)行光的傳輸。該項(xiàng)系統(tǒng)的總傳光效率，主要與以下幾點(diǎn)息息相關(guān)：內(nèi)表面反射率、入射光的光束角和形狀等諸多方面。③棱鏡空心導(dǎo)光照明系統(tǒng)，主要是通過對棱鏡導(dǎo)光管全反射原理，實(shí)行有關(guān)方面的光傳輸。④光導(dǎo)纖維照明系統(tǒng)，通過借助光在介質(zhì)分界面上，可以發(fā)生全反射的原理開展光的傳輸[1]。

2 光導(dǎo)照明系統(tǒng)的特點(diǎn)

由于城市中的隧道存在較大的差異性，在這樣的前提下，可以采取的措施有通過垂直方向的光導(dǎo)的有效利用，以達(dá)到穿過廣場的下部和隧道上部的地面，然后將自然光源以合理化的方式引入至隧道以內(nèi)。為了保證隧道中的不同路段的照明都與具體規(guī)范要求相符，在不同的照明路段根據(jù)實(shí)際情況的需求，使用不同數(shù)量或者是孔徑大小的光導(dǎo)管實(shí)行進(jìn)行處理。同時(shí)，為了導(dǎo)光裝置和廣場之間不會形成相應(yīng)的影響，可以采取借鑒國外比較成功的案例，比如德國柏林波茨坦廣場，將廣場全面性的突出，并使其成為廣場景觀中的組成部分。

使用上述垂直安裝的天然光光導(dǎo)照明系統(tǒng)，雖然能夠在城市廣場下的隧道照明中可以起到良好的效果，但是若將其應(yīng)用在穿山而過的隧道中，則很難發(fā)揮應(yīng)的作用。因此，在對這類隧道采用照明方式過程中，不僅要結(jié)合客觀情況的實(shí)際要求，還應(yīng)全面考慮光導(dǎo)照明系統(tǒng)自身的應(yīng)用范圍[2]。

3 隧道照明的基本特點(diǎn)

隧道照明的主要目的，是保證隧道內(nèi)有足夠的照明，從而為通行者提供相應(yīng)的照明，而合理的設(shè)置功能性照明，其照明的主要目的是為了給相應(yīng)的駕駛?cè)藛T在隧道通行提供安全且舒適的環(huán)境，保證交通的能夠得到安全運(yùn)行，全面提升運(yùn)輸效率。隧道照明與室內(nèi)照明功能性照明存在明顯的不同，這主要是因?yàn)樗淼朗翘幱诎敕忾]的空間，在行車視覺上與其他照明相比較而言，在復(fù)雜性方面要高出很多，其需要在24小時(shí)內(nèi)連續(xù)照明，而且白天與晚間也存在著不同，在白天的復(fù)雜系數(shù)要明顯高于晚間，所以在非常重視隧道照明的各項(xiàng)特點(diǎn)，以使其能夠?qū)⒆饔冒l(fā)揮到最大[3]。

4 光導(dǎo)照明系統(tǒng)在隧道照明中的應(yīng)用

4.1 天然光光導(dǎo)照明系統(tǒng)在入口段和出口段的應(yīng)用

無論是隧道的入口段還是出口段都對照明系統(tǒng)有比較高的要求，尤其是入口段的路面亮度是隧道中要求最高的部分。更為重要的是，這兩個(gè)照明段的位置都與隧道洞口緊密相連。因此，應(yīng)用天然光光導(dǎo)照明系統(tǒng)，不但能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)約照明節(jié)能的目標(biāo)，還可以符合入口路段路面亮度隨洞外亮度的變化而發(fā)生變化的有關(guān)規(guī)律。然而，因?yàn)榇┤胨淼罒o法有效的應(yīng)用垂直安裝的導(dǎo)光管，所以通常會借助橫向傳輸?shù)墓鈱?dǎo)照明方式展開相應(yīng)的工作。為了使導(dǎo)光裝置的集光效率得到全面性的提升，需要使用極軸式定日鏡集光裝置，或者是與太陽跟蹤系統(tǒng)相連的透鏡激光器。同時(shí)，光導(dǎo)裝置的數(shù)量必須要明確，并采取行之有效的集光措施，必須要嚴(yán)格按照隧道的客觀條件展開相應(yīng)的工作，如洞口的具體朝向、實(shí)際的寬度和高度，以及洞外環(huán)境等諸多因素[4]。

4.2 光導(dǎo)纖維和非金屬導(dǎo)光照明系統(tǒng)在過渡段中的應(yīng)用

隧道過渡段主要是與入口段和中間點(diǎn)緊密相連，與隧道洞口保持有某種程度上的距離，其路面的實(shí)際亮度與入口段之間通常會受到洞外所具有的亮度影響。在使用覆膜金屬導(dǎo)光管進(jìn)行有關(guān)方面的傳輸工作時(shí)，那么在50米以后相應(yīng)的傳光效率會有明顯的降低，至少是降低至10%以下。所以，過渡段要想充分利用天然光，那么就必須要使用傳光效率相對較好的光導(dǎo)照明技術(shù)，如石英光線或者是非金屬導(dǎo)管。這兩種照明系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢，如在300處依然具備良好的傳光效率，通常傳光效率能夠高達(dá)50%。然而，這兩種材料也有相應(yīng)的局限性，即在造價(jià)方面相對較高，在當(dāng)下環(huán)境中并不適宜于大力推廣[5]。

4.3 側(cè)面發(fā)光照明系統(tǒng)在隧道中的應(yīng)用

光導(dǎo)照明系統(tǒng)具有非常多的照明技術(shù)特點(diǎn)，而側(cè)面發(fā)光照明則是其中非常具有特色的部分。而要想光導(dǎo)照明系統(tǒng)得到全面性的使用，則必須要做好光的傳輸工作，而采用傳統(tǒng)點(diǎn)光源的手段展開光輸出，這樣會造成無法將光導(dǎo)照明系統(tǒng)在隧道中的實(shí)際價(jià)值充分的發(fā)揮，主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。

4.3.1 有效規(guī)避眩光

側(cè)面發(fā)光照明中所具有代表性的優(yōu)勢是，能夠?qū)崿F(xiàn)將光源均勻分配，更為重要的是，其可以配置到整個(gè)光傳輸裝置上，這樣便會造成亮度有很大程度上的降低，從而可以有效防止車輛在行駛中，由于光源過亮的現(xiàn)象而產(chǎn)生的炫目干擾。

4.3.2 提升亮度的均勻性

因側(cè)面發(fā)光照在隧道縱向上是不會出現(xiàn)間斷的現(xiàn)象，所以發(fā)生傳統(tǒng)燈具中所具有的局限性（暗區(qū)）概率非常的小。除此以外，由于其能夠與二次光學(xué)設(shè)計(jì)有效結(jié)合，這樣隧道路面的亮度和目標(biāo)可見度便能夠得到顯著性的提升[6]。

4.3.3 有效規(guī)避頻閃效應(yīng)

頻閃是在行駛環(huán)節(jié)中，明暗周期性變化照明時(shí)所產(chǎn)生的正常現(xiàn)象。側(cè)面發(fā)光照明出現(xiàn)的線光源主要發(fā)揮的作用，是在駕駛過程中明暗變化的情況可以得到有效的規(guī)避，從某種程度上來講，發(fā)生頻閃效應(yīng)存在的各種問題能夠從根源上得到解決[7]。

4.3.4 強(qiáng)化視覺引導(dǎo)性

發(fā)出的線光源可以形成很明亮的光帶，以提醒駕駛?cè)藛T需要格外關(guān)注路面方向所發(fā)生的不同變化，從而使隧道具有很好的視覺引導(dǎo)效果。

4.3.5 安裝維護(hù)方便

導(dǎo)光照明系統(tǒng)能夠適應(yīng)大功率和光效高的光源，這樣不但能夠有效減少光源的數(shù)量，還可以將光源安裝在利于維護(hù)的場所[8]。需要引起格外注意的是，現(xiàn)階段所應(yīng)用的側(cè)面光照系統(tǒng)還有提升的空間，如加拿大callhan隧道所應(yīng)用到的靈境空心導(dǎo)光管。

5 結(jié)束語

綜上所述，光導(dǎo)照明系統(tǒng)作為新型的照明系統(tǒng)，不但有著傳統(tǒng)照明系統(tǒng)無法與之相媲美的優(yōu)點(diǎn)，而且使用的范圍非常的廣。雖然目前的光導(dǎo)照明系統(tǒng)在遠(yuǎn)距離上還存在不足，以及造價(jià)比較昂貴等局限性。但是，隨著光導(dǎo)照明材料、技術(shù)及其它方面的不斷升級改造，以及產(chǎn)品實(shí)行批量化生產(chǎn)的方式，光導(dǎo)照明系統(tǒng)將會得到更加廣泛性的應(yīng)用。由于隧道照明系統(tǒng)所具有的特殊性，所以在光導(dǎo)照明系統(tǒng)的運(yùn)用上與其他照明便會存在著明顯的不同。因此，對光導(dǎo)照明系統(tǒng)的各個(gè)方面做好全面性的分析，并按照其所具有的基本特征，同時(shí)與隧道的特征相結(jié)合的方式，使其作用發(fā)揮到最大，采取這樣的方式，不但能夠有效的提升照明質(zhì)量，而且也能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)約電能的消耗。然而，目前光導(dǎo)照明系統(tǒng)在城市隧道照明系統(tǒng)中的應(yīng)用和研究，還處于在不斷探索階段，在這樣的情況下，要想將其在隧道中加以廣泛性的應(yīng)用，依然有大部分照明技術(shù)方面的問題需要解決。

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