城市隧道照明設計探討

陳湘閩

（中國瑞林工程技術股份有限公司，江西南昌 330038）

隨著城市化發展越來越快，城市道路上設置的隧道也逐漸增多。由于隧道內外明暗差異大，車輛進出隧道的瞬間，司機會出現短暫的視覺暗區，給行駛中的駕駛員帶來極大的安全隱患，因此在隧道內設置良好的人工照明設施，滿足基本亮度，實現隧道洞內外的亮度過渡，解決行車過程中視覺的明暗適應問題，是保障行車安全、減少交通事故的重要保障之一。

1 設計依據及標準

考慮行車安全性及舒適性，根據隧道照明劃分不同的照明區域，每個區域照明標準值也不相同。洞內隧道照明劃分為入口段照明、過渡段照明、中間段照明及出口段照明，雙向交通不需設置出口段照明（兩端均按入口段照明）。洞外隧道照明包括引道照明和洞口接近段減光設施。

現階段，城市隧道照明設計是按現行國家標準《城市道路交通設施設計規范（2019年版）》（GB 50688-2011 的相關規定執行，但規范中除隧道照明中間段有照明標準外，其他照明分段的照明標準和相應計算等并未作具體規定。根據 《公路隧道照明設計細則》（JTG/T D70/2-01-2014）（以下簡稱 《細則》）第1.0.2 條的條文說明，城市隧道照明可參照公路隧道照明設計標準進行設計。

另外，在隧道照明設計中，除了保證行車安全性及舒適性，還應充分考慮照明系統的投資費用和運用費用，同時還應采用節能的綠色照明，以保證隧道照明系統的經濟性。近些年來城市隧道照明主要采用綠色節能的 LED 光源燈具。2016年 1 月 1 日，國家頒布實施的國家標準 《LED 城市道路照明應用技術要求》（GB/T 31832-2015）（以下簡稱《LED 要求》）對采用LED 燈具的城市隧道照明亮度標準等作出了新的要求和補充。

綜上，隧道照明設計首先要依據國家相關規范及地方標準，在《LED 要求》未實施前，城市隧道照明設計主要參照規范為《細則》，《LED 要求》實施后，應根據工程實際情況，綜合考慮《細則》與《LED 要求》，選取適合的標準；其次，設計時還需要收集隧道的主要技術標準和參數作為隧道照明設計的條件，即道路等級、行車車速、交通量、交通特性、機動車道數、隧道長度、隧道凈空、隧道寬度、洞外亮度、路面材質等。

2 隧道照明設置基本要求

公路隧道設置電光照明主要與隧道長度和公路等級有關，城市隧道照明分為日間照明和夜間照明。其設置的基本原則和要求為：1）當城市隧道長度＜50 m時，天然光充足的，可只設夜間照明；隧道入口不能看到出口的，設置日間及夜間照明。2）當城市隧道長度＞50 m 時，按照《LED 要求》設置隧道照明。

根據深圳市標準《LED 道路照明工程技術規范》（SJG 22-2011）要求，深圳地區的城市隧道均應設置夜間照明，但在不具備天然采光的條件下才設置日間照明，長度＞100 m 的城市隧道，深圳地區均應設置日間及夜間照明。

3 隧道照明設置

3.1 照明標準值

3.1.1 中間段照明

隧道內的入口段照明、過渡段照明、出口段照明由基本照明和加強照明兩部分組成，而中間段照明應與基本照明一致。設置日間照明的隧道，其夜間照明也是由基本照明提供，所以中間段照明標準確定尤為重要。隧道照明設計中，需先確定中間段照明的設計標準值。

《細則》的中間段照明設計標準值與行車設計速度和交通量有關，標準還特別要求，單向交通的行車時間超過135 s 的隧道，中間段照明可分為兩段，后一段亮度標準可降低。根據《LED 要求》，中間段照明設計標準值是與連接道路等級有關：連接主干路、次干路的亮度設計標準值分別為6 cd/m2和3 cd/m2。設計速度不大于80 km/h 時，亮度設計標準高于《城市道路交通設施設計規范》和《細則》。根據城市隧道與相接的道路均有道路照明設施的特點，采取就高不就低原則，設計按照《LED 要求》進行取值。隧道路面亮度均勻度也按照《LED 要求》執行。

3.1.2 入口段照明

入口段亮度與洞外亮度取值有關。洞外亮度是照明系統的設計基準之一，其取值對照明系統的投資和運營電費有極大的影響。在隧道照明設計之初，收集當地隧道洞口段照明參數取值有關意見和要求，并根據隧道相關技術參數計算天空面積百分比，以對洞外亮度進行取值。在隧道洞口土建完成后，需實測實際洞外亮度值，當實測值與設計取值的誤差不滿足規范要求時，需對照明系統進行調整。《LED要求》中將入口段只劃分為一個段，而《細則》對入口段則劃分為TH1和TH2兩段，更加細化。考慮到節能因素，建議按照《細則》進行設計。

入口段的長度取決于停車視距。《LED 要求》中，入口段長度不應小于 1 倍的停車視距，而《細則》只是要求在設計速度＜40 km/h 時，入口段總長度可取1 倍照明停車視距，設計速度＞40 km/h 時，須按照計算公式計算各段的長度。綜上，在城市隧道設計時，入口段長度可按照《細則》公式進行計算、取值，但入口段長度不應小于1 倍的停車視距。

3.1.3 過渡段照明

過渡段照明分為 TR1、TR2、TR33 個過渡段，各段亮度取值與入口段亮度有關。《LED 要求》及《細則》關于過渡段的亮度取值公式不同。《LED 要求》的三個過渡段亮度標準均高于《細則》。根據《細則》，對較短隧道可不設置1～2 個甚至3 個過渡段的加強照明。而《LED 要求》只是在過渡段亮度低于中間段亮度設計標準值時，取消過渡段的加強照明。根據城市隧道與相接的道路均有道路照明設施，對入口段、過渡段的亮度要求較高等特點，在進行城市隧道設計時，應根據《LED 要求》對過渡段亮度的要求進行取值。

過渡段照明每段長度與設計車速有關。《LED 要求》對過渡段長度根據設計車速進行了劃分，《細則》對過渡段長度的劃分更加細化，城市隧道宜參考《細則》進行計算，劃分過渡段各照明段長度。

3.1.4 出口段照明

出口段照明亮度與中間段亮度設計標準值有關。《LED 要求》出口段亮度是中間段亮度設計標準值的5 倍，出口段長度為60 m，與公路隧道照明設計舊標準一樣。《細則》將出口段劃分為EX1和EX2兩段，亮度為中間段亮度設計標準值的3 倍和5 倍，每段出口段長度取30 m，對較短的隧道提出了只設置EX2段或不設置出口段的加強照明。城市隧道出口段照明設計建議參照《細則》進行設計。

3.1.5 洞外引道照明

城市隧道兩端洞外相接的道路上一般設置了道路照明，布燈方式可采用道路照明。洞外引道亮度可不高于中間段亮度，但不低于《細則》規定；洞外引道長度應滿足《細則》的要求。

3.2 燈具布置及燈具基本要求

3.2.1 燈具布置

隧道照明布燈形式為中線布置、中線側偏布置、兩側交錯布置和兩側對稱布置。入口段和出口段的加強照明燈具可從洞口以內10 m 處開始布置。中間段燈具布置應滿足閃爍頻率低于2.5 Hz 或高于15 Hz 的要求。

3.2.2 燈具光源

隧道照明燈具目前主要采用高壓鈉燈和LED燈。LED 具有光指向性好、光效高、透霧性能好、體積小、重量輕、抗震動、壽命時間長等特點，采用LED作光源的照明系統能較好地滿足隧道的照明要求，是效率較高的照明系統。目前LED 效率達到130 lm/W 以上，已接近高壓鈉燈的發光效率，在同等功率下具有光指向性LED 燈具總光通量明顯高于高壓鈉燈，在達到相同的照明效果，小功率的LED 燈具可取代大功率的高壓鈉燈。2016年1 月1 日實施的《LED 要求》為城市隧道照明采用LED 光源的燈具提供了新的設計依據，所以近幾年來，城市隧道照明基本選用發光效率高、壽命長、節能性好的LED燈。

3.2.3 燈具基本要求

隧道照明燈具需選用重量輕、強度高、防塵、防水、防潮、耐腐蝕、節能的LED 光源的優質燈具，電源模塊、電控制器等元件均裝于燈具內。燈具應有防眩裝置，燈具防護等級不低于IP65，燈具安裝角度易于調整。

為保證照明達到設計要求，LED 隧道燈具要求整燈光效不小于100 lm/W。燈具使用壽命不低于50 000 h，大于 50 000 h 時，光衰小于初始值的30%，燈具使用8 760 h，光衰小于11%。燈具的色溫4 000 K＜Tc＜5 700 K，顯色指數（Ra）為 60～80，功率因數不應小于0.95。

3.3 應急照明

應急照明燈具可利用部分基本照明燈具。公路隧道規范要求應急照明亮度不小于中間段亮度的10%，并不應低于0.2 cd/m2，其照明亮度偏低。為便于設計，城市隧道的應急照明亮度可采用基本照明亮度的1/4。城市隧道的基本照明和應急照明用電負荷等級為一級，其中應急照明是特別重要負荷，必須保證應急照明供電電源維持時間，按照《建筑設計防火規范》規定應急照明供電電源維持時間：一、二類隧道連續供電時間不應小于1.5 h，其他隧道不應小于 1.0 h，采用 UPS 或 EPS 供電。

4 隧道照明設計的其他重點內容

4.1 隧道照明控制

隧道照明根據洞外環境亮度、 交通量的變化按晴天、云天、陰天、重陰天（傍晚、夜間）和深夜的五級標準對洞內亮度進行控制。五級控制是通過對不同照明配線回路和照明監控實現，每個照明回路設置交流接觸器，并應用PLC 控制技術，采用在隧道供配電洞室就地手動控制、 監控中心遠程手動控制和自動控制方式。

LED 燈可以10%～100%的功率工作，燈易于調光，并且調光不會影響使用壽命和光效。利用LED光源特點，目前城市隧道照明控制采用更先進的隧道照明智能調光系統：將收集來的光強檢測信號、環境監控信號和車輛檢測信號經數據處理后的控制信號傳送到LED 燈的控制元件上，使得LED 燈的輸出光通量發生變化，達到控制洞內路面亮度，而不需關閉某一回路來進行調光，更好地保證路面良好的均勻度。

4.2 照明配線

隧道照明配電系統采用“放射式+樹干式”的配電方式。

隧道內低壓照明電纜采用無鹵低煙B 級阻燃（耐火）銅芯交聯聚乙烯絕緣電力電纜WDZB（N）-YJY，消防負荷配電回路采用BTLY 型礦物絕緣電纜，隧道內照明電線采用無鹵低煙B 級阻燃（耐火）銅芯交聯聚乙烯絕緣布電線WDZB（N）-BYJ。隧道照明配電的主電纜敷設在隧道行車方向左側電纜溝內或電纜橋架支架上，分支電纜敷設在隧道拱壁穿管暗敷。

4.3 節能措施

隧道照明節能措施主要在照明標準、 燈具光源選擇和照明自動控制等方面。

按照規范要求，合理選擇隧道各照明段的亮度；采用新型節能的LED 燈作為隧道照明光源，燈具功率因數大于0.95；根據洞內外環境變化，采用隧道照明調光系統自動控制和調節隧道加強段燈具亮度；對燈具定期清掃、更換光源及其它維護，以達到節能的目的。

5 隧道照明工程設計實例分析

以2015年完成設計的江西宜春市某城市隧道工程為例，該項目主要技術標準為：相接道路等級城市主干路，隧道采用分離式布置，隧道內設計車速50 km/h，近期雙向交通量大于 650 veh/（h·ln），單洞3 車道（隧道左線長 983 m，隧道右線長 888 m），隧道凈空為5.0 m，隧道寬度為11.75 m，隧道縱坡為-3%，路面為瀝青路面，亮度照度換算系數按15 lx/（cd·m-2）。根據當地要求及專家審查意見，洞外亮度取值3 000 cd/m2。本工程采用LED 光源的燈具，整燈光效僅按90 lm/W。按照《細則》，并采用燈具利用系數法進行照明系統計算，照明系統設置見表1。

表1 隧道照明系統設置

依據表1 可以看到，該項目中間段亮度按2.0 cd/m2，入口段長度未到1 倍的停車視距，只能滿足《細則》要求；過渡段的亮度也低于《LED 要求》的標準。

在2018年完成設計的深圳公常路隧道則均按照《LED 要求》的標準和要求，中間段亮度6.0 cd/m2（道路等級為主干路），入口段長度按1 倍的停車視距。

6 結語

城市隧道照明是隧道安全通行的重要保障。在城市隧道照明設計中，應以《細則》及《LED 要求》為設計主要依據，根據當地情況及隧道條件，確定隧道照明的亮度標準，采用LED 光源及智能調光系統等節能措施，對隧道照明進行設計，使城市隧道既能滿足隧道車行的照明需求、保證隧道的行車安全，又能降低隧道照明的能耗、節約營運費用。