基于問(wèn)卷調(diào)查的隧道照明設(shè)計(jì)改善策略

毛自根，邸昊田

（1.安吉縣交通設(shè)計(jì)院有限公司，浙江 安吉 313300；2.東南大學(xué)，江蘇 南京 211189）

引言

公路隧道作為提升公路運(yùn)營(yíng)效率和服務(wù)水平的重要建設(shè)手段，在我國(guó)山區(qū)道路廣泛應(yīng)用，國(guó)內(nèi)特長(zhǎng)隧道的數(shù)量及里程均在不斷增加。與隧道相關(guān)的交通事故屢見不鮮，國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究表明，超過(guò)80%的交通事故是由駕駛?cè)艘穑{駛員能否及時(shí)獲取道路信息是交通安全的基本保障，而行車過(guò)程中80%～90%的信息均依靠視覺獲得［1］。公路隧道作為一種特殊的管狀構(gòu)造物，與普通路段環(huán)境相比，具有隧道內(nèi)外亮度反差大、能見度較低和視覺環(huán)境差等缺點(diǎn)［2］。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，隧道內(nèi)事故多發(fā)的一個(gè)主要原因是隧道內(nèi)低亮度導(dǎo)致駕駛?cè)藛T視認(rèn)能力下降。因此，公路隧道照明系統(tǒng)的改善對(duì)于保障行車安全、為駕駛員提供較為舒適的視覺環(huán)境具有重要意義。

周禮中［3］在高速公路隧道洞內(nèi)保護(hù)性裝飾中的應(yīng)用研究指出，有機(jī)硅防護(hù)材料具有色澤均勻、亮麗等優(yōu)點(diǎn)，能夠改善隧道照明環(huán)境；謝曉琳等［4］通過(guò)燈具配光選型和合理的燈具布置，提出了一種新型的LED燈具照明系統(tǒng)，與現(xiàn)有鈉燈系統(tǒng)比較，在滿足同樣照明標(biāo)準(zhǔn)情況下節(jié)約了近50%的能源消耗；SALATA等［5］對(duì)不同燈具和隧道內(nèi)路面鋪裝組合進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)效益和照明效果的分析，給出了各方案的優(yōu)缺點(diǎn)評(píng)價(jià)。

但是現(xiàn)階段研究多局限于隧道照明技術(shù)本身優(yōu)化，各規(guī)范、指南也僅局限于隧道內(nèi)路面的亮度或者照度水平［6］，忽略了對(duì)駕駛員、設(shè)計(jì)人員和養(yǎng)護(hù)人員多主體的考慮。采用封閉式問(wèn)卷［7］的形式，分別針對(duì)三個(gè)不同的主體設(shè)計(jì)相應(yīng)的問(wèn)卷進(jìn)行調(diào)查，旨在明確隧道視覺環(huán)境影響駕駛員駕駛感受的程度和主導(dǎo)因素，分別從設(shè)計(jì)和管理角度提出公路隧道視覺環(huán)境改善思路和實(shí)施方案。

1 問(wèn)卷設(shè)置說(shuō)明

在隧道行車過(guò)程中，駕駛員主要受隧道光環(huán)境的影響。傳統(tǒng)的隧道照明設(shè)計(jì)只注重駕駛員能否辨清前方障礙物，未考慮到隧道光環(huán)境設(shè)計(jì)是否符合駕駛員生理感官。因此，有必要針對(duì)駕駛員的感官進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查。隧道照明設(shè)計(jì)人員和隧道照明養(yǎng)護(hù)人員是建設(shè)與保持隧道光環(huán)境的直接負(fù)責(zé)人，通過(guò)對(duì)他們的調(diào)查可以與駕駛員實(shí)際感受進(jìn)行比對(duì)，能更好地從“供給”兩端提出改善策略。

為方便數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，問(wèn)卷在分析時(shí)根據(jù)語(yǔ)意的差別設(shè)置了不同的對(duì)應(yīng)分值，可在后續(xù)分析中直觀統(tǒng)計(jì)出受訪者對(duì)當(dāng)前隧道照明情況的評(píng)價(jià)［8］，語(yǔ)意差別量見表1。

表1 語(yǔ)意差別量

2 問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果分析與統(tǒng)計(jì)

2.1 針對(duì)駕駛員的隧道照明現(xiàn)狀調(diào)查

2.1.1 問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果

隧道照明中，使用者對(duì)照明條件的需求主要包括安全行駛、及時(shí)察覺緊急情況、看清路標(biāo)及指示系統(tǒng)、防止視覺疲勞與眩光影響以及視覺舒適度和自然度［8］。據(jù)此設(shè)計(jì)的問(wèn)卷問(wèn)卷調(diào)查共回110份，其中受訪對(duì)象的背景結(jié)構(gòu)分布見圖1。

圖1 受訪對(duì)象背景結(jié)構(gòu)分布

從表2統(tǒng)計(jì)分析的各個(gè)分值可得：接受調(diào)查的110名受訪者認(rèn)為隧道內(nèi)路面亮度普遍偏暗，且路面亮度均勻性不佳；在隧道內(nèi)正常行車條件下，隧道內(nèi)部標(biāo)志標(biāo)線大多數(shù)清晰可辨，且視覺環(huán)境基本能夠滿足車輛的安全運(yùn)行，但評(píng)分相對(duì)較低，仍需要進(jìn)一步改善加強(qiáng)。

表2 主觀測(cè)試各項(xiàng)得分

根據(jù)調(diào)查結(jié)果，在110名受訪者中，有53.64%的人認(rèn)為當(dāng)前隧道環(huán)境中路面情況并不是均清晰可見；有接近60%的受訪者認(rèn)為隧道行駛過(guò)程中視野內(nèi)各空間組件亮度比不太合適；有一半受訪者認(rèn)為當(dāng)前隧道照明環(huán)境中物體顯色性較差；有超過(guò)四成的受訪者認(rèn)為在當(dāng)前隧道照明環(huán)境中行車缺乏安全感，而且普遍認(rèn)為因節(jié)能等原因降低隧道開燈率極大地影響了隧道行車的舒適性。

為了進(jìn)一步研究受訪者在當(dāng)前隧道照明環(huán)境中是否具有安全感與路面情況、入隧后是否有明暗不適、隧道內(nèi)明暗變化是否明顯以及顯色是否真實(shí)等問(wèn)題，進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果見表3。

由表3可得，路面亮度、路面亮度均勻度、進(jìn)入隧道后的明暗適應(yīng)度、隧道內(nèi)各空間組件亮度對(duì)比和顯色性與受訪者在隧道內(nèi)行車的安全感有顯著相關(guān)關(guān)系。路面亮度和均勻度指標(biāo)越高，入隧后明暗適應(yīng)反應(yīng)時(shí)間越短，各空間組件亮度對(duì)比度越好，隧道中物體顯色越真實(shí)。受訪者在隧道中行車安全感越高。

2.1.2 結(jié)果分析

（1）當(dāng)前隧道照明環(huán)境總體上比較昏暗，路面亮度以及路面亮度均勻性不佳；（2）當(dāng)前隧道照明設(shè)施缺乏后期養(yǎng)護(hù)和維修；（3）在隧道節(jié)能方面粗暴的降低隧道開燈率的現(xiàn)象普遍存在；（4）有相當(dāng)一部分駕駛員無(wú)法在當(dāng)前隧道行車環(huán)境中獲得安全感。

2.2 針對(duì)設(shè)計(jì)人員的隧道照明設(shè)計(jì)現(xiàn)狀調(diào)查

2.2.1 問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果

為了從源頭找出隧道光環(huán)境的缺陷，需對(duì)隧道設(shè)計(jì)人員進(jìn)行調(diào)查。對(duì)隧道設(shè)計(jì)人員的問(wèn)卷調(diào)查的統(tǒng)計(jì)分析得到：在回收的73份問(wèn)卷中，有超過(guò)50%的被調(diào)查設(shè)計(jì)人員表示自己重視隧道中間段的照明設(shè)計(jì)，且在隧道照明燈具的選用上多以LED燈為主；在隧道墻面材料的選用上，啞光釉面瓷磚、有機(jī)硅涂料和蓄能自發(fā)光涂料的應(yīng)用較為廣泛，見表4。

在設(shè)計(jì)隧道照明光環(huán)境過(guò)程中，大多數(shù)設(shè)計(jì)人員未將溫度和濕度作為隧道照明的影響因素；設(shè)計(jì)過(guò)程中在燈具設(shè)置間隔和隧道照明運(yùn)營(yíng)成本上考慮較多，對(duì)隧道墻面材料對(duì)照明的影響考慮較少。

有超過(guò)70%的設(shè)計(jì)人員表示很少或者從不根據(jù)隧道不同線形進(jìn)行燈具布置的差異化設(shè)計(jì)，而且在燈具種類的選擇和布設(shè)中也大多參考已有的同類設(shè)計(jì)，很少去采用新的設(shè)計(jì)方法。

隧道設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)隧道照明時(shí)均考慮了安全節(jié)能的因素，也有部分新的材料與設(shè)計(jì)應(yīng)用到了照明設(shè)計(jì)當(dāng)中，但是缺乏統(tǒng)籌設(shè)計(jì)，應(yīng)用程度相對(duì)較低。

2.2.2 結(jié)果分析

（1）隧道照明設(shè)計(jì)中已經(jīng)考慮了節(jié)能的問(wèn)題，但是仍然不能滿足運(yùn)營(yíng)過(guò)程的節(jié)能要求；（2）隧道照明設(shè)計(jì)大多遵從已有設(shè)計(jì)和規(guī)范，對(duì)于新設(shè)計(jì)的應(yīng)用和接納程度偏低；（3）隧道照明設(shè)計(jì)僅僅滿足了規(guī)范設(shè)計(jì)的要求，但是沒有在實(shí)際使用和后期維護(hù)方面做過(guò)多考慮，機(jī)械的、固定的設(shè)計(jì)較多，以人為本的設(shè)計(jì)的較少；（4）當(dāng)前隧道照明設(shè)計(jì)缺乏整體考慮，側(cè)壁、拱頂?shù)裙猸h(huán)境構(gòu)成要素并未包含在內(nèi)，組合設(shè)計(jì)意識(shí)缺乏。

2.3 針對(duì)養(yǎng)護(hù)人員的隧道照明運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀調(diào)查

2.3.1 問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果

隧道照明養(yǎng)護(hù)作為維持和運(yùn)行隧道光環(huán)境的最后一道保障，起著至關(guān)重要的作用。在接受調(diào)查的78名養(yǎng)護(hù)人員當(dāng)中，有85%的人表示隧道照明是作為單列養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目來(lái)進(jìn)行的，且在他們維護(hù)的燈具以LED燈和高壓鈉燈為主，見圖2。

圖2 隧道運(yùn)營(yíng)開燈率頻數(shù)與頻率累計(jì)曲線

由圖2可知，有超過(guò)90%的受訪者表示隧道開燈率常年保持在80%以下，雖然能夠在一定程度上節(jié)省運(yùn)營(yíng)開支，但是隧道內(nèi)行車安全性卻無(wú)法得到保障。

養(yǎng)護(hù)人員對(duì)影響隧道照明設(shè)施運(yùn)營(yíng)狀況因素的處理手段大多為視情況而定，養(yǎng)護(hù)計(jì)劃隨意性大，未形成系統(tǒng)、科學(xué)的養(yǎng)護(hù)計(jì)劃與方法。

2.3.2 結(jié)果分析

（1）目前隧道照明的養(yǎng)護(hù)手段不科學(xué)、不系統(tǒng)，養(yǎng)護(hù)周期缺乏計(jì)劃性；（2）隧道照明養(yǎng)護(hù)類別繁雜，且開燈率不足。

3 改善建議

目前我國(guó)公路隧道已經(jīng)從建設(shè)期逐漸過(guò)渡到運(yùn)營(yíng)期，改善駕駛員在隧道內(nèi)行駛的視覺環(huán)境，構(gòu)建節(jié)能減排、以人為本、安全舒適的隧道運(yùn)營(yíng)環(huán)境成為主要因素。

3.1 細(xì)化隧道照明設(shè)計(jì)規(guī)范和養(yǎng)護(hù)指南

目前隧道光照環(huán)境雖然硬件設(shè)施能夠滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求，但是在后期運(yùn)營(yíng)和實(shí)際運(yùn)行表現(xiàn)中相對(duì)較差。一方面應(yīng)結(jié)合運(yùn)營(yíng)實(shí)際，細(xì)化隧道照明設(shè)計(jì)規(guī)范；另一方面要形成科學(xué)、系統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)指南，達(dá)到節(jié)能減排、安全適用、長(zhǎng)期服務(wù)目的。

3.2 光源選擇多元化

要提升隧道內(nèi)駕駛員的視覺感受、提高駕駛員的視覺適應(yīng)性，在選用燈具時(shí)就不僅要考慮隧道燈光的亮度需求，還應(yīng)考慮光源的色溫、亮度均勻性等其他屬性。

3.3 因地制宜、差異化設(shè)計(jì)

在隧道照明設(shè)計(jì)過(guò)程中要因地制宜，要針對(duì)不同的平面線形做好差異化設(shè)計(jì)，改變固有設(shè)計(jì)思維，積極嘗試新的設(shè)計(jì)方案，采用性能更優(yōu)的燈具和側(cè)壁涂裝。

3.4 設(shè)計(jì)隧道照明智能節(jié)能系統(tǒng)

隧道開燈率不足主要原因是基層養(yǎng)護(hù)單位難以承擔(dān)不間斷隧道照明帶來(lái)的高昂的電費(fèi)開支?？梢酝ㄟ^(guò)隧道智能調(diào)光改變機(jī)械開關(guān)燈，節(jié)約電能，設(shè)計(jì)公路隧道照明智能節(jié)能系統(tǒng)滿足照明需求實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

3.5 重視整體、組合優(yōu)化、統(tǒng)籌設(shè)計(jì)

目前，大多數(shù)照明設(shè)計(jì)都是從單一角度考慮改進(jìn)措施，缺少整體設(shè)計(jì)，應(yīng)考慮隧道光環(huán)境的組合設(shè)計(jì)，將隧道路面結(jié)構(gòu)、裝飾材料和光源等因素統(tǒng)籌，從而實(shí)現(xiàn)最優(yōu)設(shè)計(jì)。