高速公路隧道照明系統改造分析

鄭忠仁

廣東新粵交通投資有限公司（廣東 廣州 510000）

0 引言

隨著我國經濟的不斷發展，高速公路的建設規模不斷擴大，并逐漸向山區延伸，與之相關的隧道施工也在不斷增多[1]。在隧道工程中，需要高度重視照明系統，通過完善的隧道照明措施保證駕駛員在隧道行駛的過程中具有良好的視覺條件。這是因為，當車輛駛入隧道后，駕駛員的視覺會發生變化，基于隧道的特殊性，就需要設置完善的照明系統。傳統的隧道照明系統中存在的問題比較多，還可能導致車輛在行駛過程中出現安全問題，因此積極完善隧道照明系統，加大改造力度刻不容緩。

1 隧道照明的重要性與工程概況

在高速公路的建設過程中，需要高度重視隧道施工，并采取有效的技術措施提高隧道照明水平。隧道對照明系統的要求很高，在其出入口之間的過渡路段中，車輛和駕駛員對照明系統的要求會更加苛刻。駕駛員在白天駛入隧道時，會突然感到眼前黑暗，如果隧道內部的照明亮度不足，就極有可能會出現安全事故。駕駛員在夜間離開隧道時，由于隧道內部有亮度較強的燈光照射，當車輛行駛至隧道出口時，面對突然出現的黑暗環境，也很容易發生危險。因此，在設計高速公路隧道照明系統時，要高度重視其出入口的過渡部分，并確保整個隧道照明系統功能更加完善[2]。有些隧道很長，要確保隧道內部的照明充足，在該過程中就會產生較大的能耗。因此，要結合高速公路隧道的實際情況，改造照明系統，除了要完善其功能，還要力求達到節能降耗的效果。

某高速公路全長234 km，涉及的隧道比較多，車輛通過時會存在一定的安全隱患。該路段隧道內部燈光比較昏暗，白天隧道內外部的光線差距較大，會給駕駛員造成突如其來的“黑洞”之感，如果車輛行駛的速度比較快，就容易產生安全事故。因此，改造升級該路段隧道的照明系統十分有必要[3]。

2 高速公路隧道照明系統照明要求和標準

我國對公路隧道照明系統有明確的要求，當隧道長度超過100 m，就要設置電能光照系統，安裝照明設施。隧道中不同路段的照明設施設計與安裝也有相應的標準，設計高速公路隧道照明系統時，可將隧道劃分為若干個不同照明設計階段，包括入口段、出口段、中間段、兩頭的兩個過渡段。由于高速公路線路長，在整條線路上可能會存在特殊情況，如果對光線有特殊要求，就要設置應急照明系統，還要在隧道兩端洞的外部設置專有的引導照明路段。

3 隧道照明節能控制的要求與原理

改造隧道照明系統時，需考慮其是否具備節能效果。由于人眼適應曲線與隧道照明節能控制的效果息息相關，因此在設置隧道照明系統時，除了要確保光線滿足人的視覺需求，還要達到節能目的。

隨著光線的變化，人眼會自動調節光亮，這樣才能及時適應外界的明暗變化。人眼的瞳孔通過一定程度的放大和縮小，對進光量進行調節，確保灑落到視網膜上的光線量最為合理，這樣人眼就可以看到清晰的內容。當駕駛員駛入隧道后，光線會忽然減弱，駕駛員的眼睛需要短暫的適應時間；當車輛從隧道口駛出后，人眼同樣要適應光線的變化。此外，還要計算隧道內部和外部光線的強度比，了解人眼對光線的適應過程，以確保隧道出口和入口的照明更加合理，在設計過渡段的照明光亮度時，也會有嚴格的依據[4]。

在設計隧道照明節能控制時，需保證駕駛員在進出隧道的整個過程對光線具有良好的適應力，根據其適應時間設計照明系統，保證車輛行駛更加安全。因此，要根據照明系統控制的要求，精確地計算隧道照明系統的光照需求；要合理控制照明輸出，根據不同隧道階段的光照需求量對系統整體的光照輸出進行精準把控，這樣就可以充分發揮光照系統的功能。明確照明需求后，就可以對光源進行動態管理與控制，并通過定量控制的方式明確不同檔位的光線亮度，確保整個照明系統的光照度得到準確的控制。

4 高速公路隧道照明系統建設的現狀

目前，我國高速公路隧道照明系統的燈具主要以高壓氣體燈為主。在隧道的內側墻壁上，會應用一種特殊的材料，該材料具有很高的反光率，可以及時反射光線，并將這一效果進行充分發揮，這樣不僅可以提高照明效果，還可以減少對燈具的使用量。為進一步提高隧道照明系統的節能效果，設計人員會合理控制線路的長度，并確保配電房的位置正確。目前，主要采用集中控制的手段對隧道照明系統進行控制；調節光線時，可采用自動化調節或者由工作人員進行調節。在這一系列舉措下，我國的隧道照明系統已經越發完善，不過，還要進一步提高照明系統的工作效率，并合理控制系統，進一步優化燈具選擇等，以減少資源浪費，達到節能目的。

選擇隧道光源和燈具時，要考慮光源的技術參數、燈具的使用壽命和成本等內容，嚴格按照相應的標準進行選擇，這樣才能滿足隧道的照明需求。公路隧道投入使用后，要保證其照明系統處于持續工作的狀態，確保照明系統足夠穩定，才能保證整個隧道更加安全。常見的照明系統燈具有白熾燈、低壓或高壓鈉燈、熒光燈等，這些燈具應用范圍廣且應用頻率高。隨著技術的不斷發展，新型光源燈得到進一步研發與推廣，如LED 光源和電磁感應燈，均具有非常優秀的物理性能。

5 高速公路隧道照明系統改造方案

5.1 技術指標

改造該高速公路的隧道照明系統時，主要采用先進的計算機、通信網絡和自動化控制技術有效控制隧道的照明系統。設置照明系統時，全部以光電照明實現光的過渡，根據白天和夜間的差異明確照明的具體工況。光源主要采用高壓鈉燈、LED 燈等，采取輪班切換使用的方式。

5.2 安裝與控制

在隧道的中間段設置一排LED 燈，主要采取吸頂式安裝方式，確保燈具之間有一定的間距。新設置的LED燈會形成一個回路，并與原有的中排高壓鈉燈形成回路，這樣就可以實現燈具的自動切換，既可以手動控制，又可以遠程控制。

5.3 照明配光

可根據隧道的長度，采用三排和單排的方式布設燈具，并將路面亮度的總均勻度、車道路面縱向均勻度、失能眩光等參數控制在合理范圍內。選擇LED 燈時，要明確燈具的額定電源、功率等技術參數，使之符合隧道照明的要求；要確保燈具的外殼為鋁合金外殼，燈具的電氣性能要符合國家燈具通用標準，燈具、安裝托架的整體強度可以充分適應洞內的風速；可隨時拆卸和維護燈具，燈具的結構可方便實施應急處理。

5.4 系統改造的主要設備與材料

相關人員要根據施工圖紙和技術指標選擇合理的燈具，保證其亮度等指標符合要求，還要確保其照度分布均勻，具有節能環保和防水防塵的功效。目前，LED 燈在許多高速公路隧道照明系統改造工程中比較常見，其不僅可以應用在隧道照明中，還可以應用于收費站、加油站和停車場等照明系統中。LED 燈具有良好的散熱性，重量輕便，方便安裝和維護，而且LED 燈工作效率很高，光線比較柔和，可以給駕駛員帶來良好的視覺效果（見圖1）。該類燈具擁有較長的使用壽命，與傳統的照明燈具相比，其維護成本更低；燈體采用鋁合金擠壓型材，結構比較緊湊，可適應比較惡劣的環境，維護人員維護該類燈具時也比較方便。LED 燈主要由底座、外殼、光學組件等部分組成，其電器元件具有良好的耐潮性。

圖1 高速公路隧道LED 燈效果圖

5.5 系統改造分析

在該次照明系統改造過程中，首先要設置LED 燈，主要將其設置在中間段的中臺燈一側，燈具距離該位置不到2 m；然后進行吸頂安裝，將電源從夜間照明箱中引出，沿著原環形橋架引上電纜。燈具的管路要采用鍍鋅鋼管，將聚氯乙烯銅芯電線穿過管內，確保每一個燈具處均留有鑄鋁接線盒，以滿足燈具的接線需求。在連接電纜和電線時，可采用專門的工具——穿刺線夾，確保每個中間段的LED 燈形成回路。為確保燈具得到有效控制，在LED 燈構成的回路中，需設置相應的控制系統，通常將其設置于夜間照明箱中。照明箱中的PLC 會與之連接，這樣就可以遠程控制。此外，工作人員要及時拆分原有中排白天（夜間）高壓鈉燈的中間段，通過加裝的開關箱，達到二級控制的目的。在一級控制中，只需通過原有的控制回路實現控制即可；在二級控制中，會由工作人員操作與控制，這樣就可以實現燈具之間的來回切換。

6 系統優化運行與維護

6.1 系統優化運行

為確保高速公路隧道照明系統正常運行，就要選擇優秀的運營管理人員負責該項工作。每一名工作人員要了解隧道照明的設計要求和操作規范，以及具體的操作方法，并熟練掌握相應法律法規的各項要求。設計照明系統時，需考慮隧道環境復雜多樣的特性，如果設計或施工不夠完善，就會存在不合理之處，在管理時需要及時了解方案的內容，并優化系統的運行情況，結合隧道的實際情況合理調整照明系統的參數。

6.2 系統維護

隧道照明系統中的燈具和相關設備數量較多，在投入使用的過程中，可能會出現各種各樣的故障，需對其進行全面且有效的維護。照明燈具外表時常會留有灰塵，加之汽車所釋放出的尾氣，會導致燈具光線昏暗，因此要定期清理燈具，并及時更換。

7 結束語

綜上所述，由于近年來我國高速公路的建設規模越來越大，在一些山區中，高速公路的隧道所占比例不斷提升。相關人員需高度重視隧道施工，并合理設計與改造隧道照明系統，不斷提高隧道照明系統的功能，使其不僅具備節能降耗的效果，更可以保證駕駛員的生命安全。