公路隧道照明系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

姜丹丹，范一冰

(山東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)南 250000)

公路隧道的管狀結(jié)構(gòu)決定了洞內(nèi)外亮度的相差懸殊，為了確保隧道交通的安全，隧道內(nèi)的照明尤為重要。隨著隧道建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理技術(shù)越來(lái)越成熟，我國(guó)在隧道照明節(jié)能技術(shù)上的研究不斷深化，指導(dǎo)工程實(shí)際設(shè)計(jì)的專(zhuān)業(yè)規(guī)范也在不斷更新完善中。

2000年，交通運(yùn)輸部正式頒布的《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJ026.1-1999)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《規(guī)范》)，對(duì)公路隧道照明技術(shù)做了深入的研究，并對(duì)有特殊要求的長(zhǎng)隧道和特長(zhǎng)隧道的照明運(yùn)營(yíng)管理進(jìn)行了專(zhuān)門(mén)的設(shè)計(jì)。2014年，交通運(yùn)輸部綜合考慮我國(guó)公路隧道照明節(jié)能技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和建設(shè)現(xiàn)狀，積極引進(jìn)新理論、新技術(shù)、新材料和新設(shè)備，并借鑒國(guó)外公路隧道照明的成功經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)技術(shù)，對(duì)《規(guī)范》中涉及公路隧道照明的相關(guān)要求進(jìn)行了全面修訂和擴(kuò)充，頒布了《公路隧道照明設(shè)計(jì)細(xì)則》(JTG/T D70/2-01-2014)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《細(xì)則》)，調(diào)整了入口段照明設(shè)置方法及中間段亮度規(guī)定，修訂了洞外亮度指標(biāo)等，為公路隧道照明實(shí)現(xiàn)科學(xué)、合理、安全的設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)管理以及評(píng)價(jià)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

1 工程概況

定邊至漢中高速公路(簡(jiǎn)稱(chēng)“定漢線”)是陜西省規(guī)劃建設(shè)的“2637”高速公路網(wǎng)中三條南北縱線之一，南北向穿越陜西、甘肅兩省。寶雞至漢中(陜川界)公路為定漢線中的一段，路線起于定漢線陜甘界至寶雞高速公路起點(diǎn)(與連霍高速公路的交叉節(jié)點(diǎn))，終于陜川交界的巴中市南江，自北向南銜接了連霍、十天和京昆3條國(guó)家高速公路。本文選取該高速公路上觀音沿隧道做隧道照明系統(tǒng)節(jié)能研究，觀音沿隧道為雙洞兩車(chē)道，設(shè)計(jì)行車(chē)速度為80 km/h，隧道凈寬為11.25 m，凈高為5.2 m，洞門(mén)型式為明洞門(mén)，左洞長(zhǎng)704 m，右洞長(zhǎng)700 m。

2 隧道照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)

觀音沿隧道為兩車(chē)道單向交通，設(shè)計(jì)交通量取410 veh/(h·ln)，根據(jù)《陜西省高速公路隧道照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)意見(jiàn)》，取其洞外亮度L20(s)為3 000 cd/m2。本文主要對(duì)隧道在《細(xì)則》與《規(guī)范》不同標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)行照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)比與分析。

照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《細(xì)則》表4.1.1入口段亮度折減系數(shù)K，觀音沿隧道入口段亮度折減系數(shù)K按線性?xún)?nèi)插取值為0.025 7。

根據(jù)《規(guī)范》表4.3.1入口段亮度折減系數(shù)K，觀音沿隧道入口段亮度折減系數(shù)K為0.025。

在此基礎(chǔ)上，根據(jù)《細(xì)則》和《規(guī)范》，分別對(duì)隧道的左右線進(jìn)行分析和照明亮度的計(jì)算，得出隧道的照明設(shè)計(jì)亮度如下表1。

表1 隧道照明設(shè)計(jì)亮度表

根據(jù)表1，以隧道左線為例，分別做出在《細(xì)則》和《規(guī)范》下隧道內(nèi)的亮度曲線圖，見(jiàn)下圖1和圖2。

圖1 在《細(xì)則》下隧道內(nèi)左線亮度曲線圖

圖2 在《規(guī)范》下隧道內(nèi)左線亮度曲線圖

由表1以及圖1和圖2可知，《細(xì)則》在出入口段的亮度上做了更細(xì)的劃分，入口段由75 cd/m2劃分為77.1 cd/m2和38.55 cd/m2兩個(gè)區(qū)段，出口段由10 cd/m2劃分為7.5 cd/m2和12.5 cd/m2兩個(gè)區(qū)段，在與洞外以及下一個(gè)區(qū)段的亮度上都有了更合理、順滑的變化過(guò)渡，更符合隧道內(nèi)行車(chē)的視覺(jué)特點(diǎn)，更有利于駕駛員在隧道內(nèi)行車(chē)的亮適應(yīng)、暗適應(yīng)過(guò)程，提高了隧道內(nèi)行車(chē)的交通安全性。另外，基本段的長(zhǎng)度也有所增長(zhǎng)，對(duì)應(yīng)照明的投資、電耗會(huì)相應(yīng)降低，更符合經(jīng)濟(jì)、節(jié)能的時(shí)代要求。

3 光源及燈具布置方式

隧道內(nèi)空氣污染嚴(yán)重，煙霧大，透明度低，空氣濕度大，因此隧道照明燈具宜使用可靠性高、透霧性能好的光源，燈具防護(hù)等級(jí)不低于IP65。高壓鈉燈具有光效高、透霧性能好、使用壽命長(zhǎng)、技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，所以隧道內(nèi)加強(qiáng)照明燈具推薦選用高壓鈉燈。LED燈具有壽命長(zhǎng)、光效高、無(wú)輻射與低功耗等優(yōu)點(diǎn)，所以隧道內(nèi)基本照明燈具推薦選用LED燈。

考慮到隧道為單向兩車(chē)道，本著安全、經(jīng)濟(jì)、方便的原則，照明燈具的布設(shè)選用中線側(cè)偏布置方式，入口段、過(guò)渡段、出口段照明由基本照明和加強(qiáng)照明兩部分組成，基本照明的燈具布置按中間段布設(shè)，加強(qiáng)照明選擇功率較大的燈具。

根據(jù)《公路隧道照明設(shè)計(jì)細(xì)則》(JTG/T D70/2-01—2014)和《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJ 026.1-1999)，采用利用系數(shù)法，分別得出隧道照明系統(tǒng)燈具設(shè)置表如下表2。

表2 隧道照明系統(tǒng)燈具設(shè)置表

由表2可知，以隧道左線為例，按《細(xì)則》方法進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)后，與《規(guī)范》設(shè)計(jì)方案相比，NG400的燈具數(shù)量會(huì)下降49%，入口段的耗電功率可減少29%，隧道內(nèi)照明燈具的總耗電功率可減少30%，不僅節(jié)約隧道內(nèi)照明的投資成本，而且降低隧道后期運(yùn)營(yíng)管理的成本。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，2014年8月1日頒布實(shí)施的《公路隧道照明設(shè)計(jì)細(xì)則》(JTG/T D70/2-01-2014)，充分考慮了隧道光環(huán)境對(duì)照明參數(shù)的影響， 并結(jié)合人眼視覺(jué)的特點(diǎn)將隧道出入口作了進(jìn)一步區(qū)段劃分，更符合了隧道行車(chē)的的視覺(jué)特點(diǎn)，對(duì)應(yīng)每一區(qū)段的亮度也隨之降低，既節(jié)約了照明投資成本和能耗，也保障了隧道交通安全，實(shí)現(xiàn)了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，在隧道照明的舒適性和節(jié)能性上也體現(xiàn)出較好的先進(jìn)性。