探索城市道路隧道照明设计

摘要：隧道照明作为隧道运营管理的一部分，是保证隧道运营安全不可缺少的一部分，如何做到在满足隧道正常使用的照明要求的基础上，最大程度的降低照明费用，是隧道照明设计和研究的重点。本文作者结合多年来的工作经验，对城市道路隧道照明设计进行了研究，具有重要的参考意义。

关键词：照度 亮度 隧道基本段 入口段 过渡段

中图分类号：U45文献标识码： A

1 前言及背景

越来越多的城市交通隧道开始出现，特别是城市中将现有车流量大的路口改建为下穿式的短交通隧道开始大量出现。这些跨线式交通隧道长度普遍较短，大部分的隧道下穿部分长度多在200米以内，加上两侧引道全长也不过4、5百米。

虽然城市内的这种交通隧道长度很短，但大多数隧道下穿段的长度还是超过100米，根据《公路隧道通风照明设计规范》（JTJ026.1-1999），超过100米的公路隧道应设置隧道照明；另外，城市交通隧道因为位于城市内及周边，一般车流、人流量都比较大，也很有必要设置隧道照明。

本文所介绍的成都双流环港路东段下穿隧道就属于这种情况。隧道总长430m，南北走向，共分衡重式路基挡墙段、U 型挡墙段及明挖框架隧道段三种结构形式。其中下穿段长121m，北侧引道总长151m，南侧引道总长158m。隧道下穿段机动车道内净高5.5m，净宽13.45m，非机动车道最小内净高3.0m，人行道最小内净高2.85m，非机动车道+人行道净宽5.45m。本文主要介绍该隧道下穿段的照明设计。

2 照度确定

由于现在还没有专门针对城市交通隧道照明的相关规范，因此现在有关公路隧道照明的设计规范仍然采用《公路隧道通风照明设计规范》（JTJ026.1-1999）。

隧道照明和道路照明的不同之处在于，道路照明主要在夜晚及环境光线不足时提供对路面的照明；而隧道照明除了在夜晚提供照明外，其主要的功能是在白天提供隧道内的加强照明，用以抵消机动车驶入黑暗的隧道内时，人的眼睛因为无法适应环境亮度快速变化产生的类似短时间丧失视觉的“黑洞”效应而发生危险。因此洞外亮度越高，洞内就需要越高的加强照明以消除这种现象带来的危险。

根据相关设计资料，本工程隧道设计时速为60km/h，机动车道单向3车道，双向共6车道，另外两侧各有一条非机动车、人行混行道。

2 .1中间段亮度

本工程设计时速60km/h，每侧三车道单向通行。但根据JTJ026.1-1999表4.2.1，表中没有三车道相关隧道的数据，因此本工程按该表中设计时速60km/h的最高亮度值确定中间段亮度标准为2.5 cd/m²，但由于本工程为城市交通隧道，车流量较普通公路隧道大，且可能出现车辆因为交通拥堵而阻塞在隧道内的情况。经过分析、考虑，本次设计适当提高基本照度标准至4 cd/m²。隧道内路面亮度总均匀度不小于0.4，路面中线亮度纵向均匀度不小于0.6。以下设计时当规范中相关表格内没有相对应的三车道隧道数据时均按60km/h设计时速时设计标准的最高值选取。

2 .2入口段亮度

由于缺乏洞外亮度实测资料，根据JTJ026.1-1999表4.3.2-1，由于本工程隧道长度较短，为方便计算，南北洞口洞外亮度均按高值取L20=4000cd/m²;根据表4.3.1，入口段亮度折减系数k=0.022，入口段亮度Lth=k•L20=4000 cd/m²•0.022=88 cd/m²。

本工程路面为沥青路面，根据JTJ026.1-1999 4.1.5，本工程平均亮度与平均照度的折算关系取18lx/ cd•mˉ²

因此，入口段亮度Lth= 88 cd/m²=1584lx。

2 .3过渡段亮度

根据JTJ026.1-1999 4.4，过渡段分为TR1，TR2，TR3三个照明段，各段所需亮度如下：

TR1=Ltr1=0.3Lth=26.4 cd/m²=475lx；

TR2=Ltr2=0.1Lth=8.8 cd/m²=158lx；

TR3=Ltr3=0.035Lth=3.1 cd/m²=565lx；

2 .4出口段亮度

在隧道出口，为了避免因为车辆从较暗的隧道突然进入到亮度很高的外界环境中而致使人的视觉难以在短时间内适应而产生“白洞”现象发生危险；因此需要对隧道出口段的照明进行加强，以帮助司机眼镜提前适应洞外环境。

规范中规定，在单向交通隧道中，出口段亮度应取中间段亮度的5倍，本工程中，出口段亮度值取5Lin=12.5cd/m²=225lx。

3 各段照明长度计算

3.1入口段长度

本工程机动车道北侧入口段引道纵坡坡度较大，达到4.286%；机动车道南侧引道纵坡为3.205%，为方便计算，南北侧隧道入口段长度计算均按4%纵坡来进行。

根据JTJ026.1-1999表4.3.2-2照明停车视距Ds表，在设计时速60km/h的车速下，照明停车视距Ds=62m，入口段长度根据式4.3.3：

Dth=1.154Ds-(h-1.5)/tan10°

式中Dth――入口段长度（m）；

Ds――照明停车视距（m）；

h――洞内净空高度（m）；

将本工程数据代入得：

Dth=1.154•62-(5-1.5)/tan10°=51.7m

3.2过渡段、出口长度

根据JTJ026.1-1999表4.4.2，过渡段各段长度取值为：

Dtr1=44m，Dtr2=67m，Dtr3=100m；

出口段长度为60m。

4各照明段长度确定

根据相关规范计算出各段长度后发现，仅入口段和过渡段1的总长就超过100米了，而本工程隧道下穿部分总长近121米，没有足够的长度完整的布置规范要求的各段照明。因此，根据本工程实际情况，同时结合计算数据，计划将本工程隧道下穿部分照明分为入口段及出口段两部分。

入口段的照明按照规范要求进行设置，亮度及照度取值Lth= 88 cd/m²=1584lx。入口段长度定为50m左右；入口段加强照明从距离下穿隧道洞口10米左右开始布置。

出口段的照明兼顾过渡段1和出口段照明，因此本工程出口段照度取值按过渡段1的照度值TR1=Ltr1=0.3Lth=26.4 cd/m²=475lx，出口段从入口段加强照明结束处开始布置，一直延伸至隧道出口。

5灯具布置

根据JTJ026.1-1999中给出的利用系数法照度计算公式

Eav=η•Φ•M•N/(W•S) （4.11.2-4）

式中，N―灯具布置系数;

Φ―灯具额定光通量;

η―灯具利用系数;

M―灯具维护系数;

W―隧道路面宽度(m)

S―灯具间距(m)

机动车道隧道照明灯具计划采用隧道专用高压钠灯，人行、非机动车道的灯具采用防水防尘荧光灯。高压钠灯隧道灯和防水防尘节能型荧光灯均吸顶安装于隧道顶部装饰板下。经查阅相关资料、样本各种功率高压钠灯隧道灯及荧光灯通量的额定光通量为：

Φ(400W)=48000lm 高压钠灯

Φ(250W)=28000lm 高压钠灯

Φ(150W)=15000lm 高压钠灯

Φ(100W)=9000lm高压钠灯

Φ(36W)=3000lm T8荧光灯

由于本工程机动车道较宽，单侧隧道就有三条车道，为了使隧道内的照度尽量均匀，隧道灯具计划纵向布置三列，灯具布置系数N=3;维护系数M=0.7;灯具利用系数经查相关资料取η=0.6。

隧道基本照明除入口段外采用100W高压钠灯隧道灯，间隔10m布置。

Eav（基本）=η•Φ•M•N/(W•S) =0.6×9000×0.7×3/(13.45×10) =84.3lx=4.68 cd/m²≥4 cd/m²，满足基本段照明照度要求。

隧道入口段加强照明计划采用400W高压钠灯，间隔2.5米布置；

Eav（入口）= Eav =0.6×48000×0.7×3/(13.45×2.5) =1799lx=100 cd/m²≥88 cd/m²，满足入口段加强照明照度要求。

隧道出口段加强照明计划采用400W高压钠灯，在每组10米间隔的基本照明100W高压钠灯中布置1组，各组灯具间隔为5米。

Eav（出口）= Eav（基本）+ Eav（出口加强）=η•Φ•M•N/(W•S) =0.6×48000×0.7×3/(13.45×10) +0.6×9000×0.7×3/(13.45×10) =449.7lx+84.3lx=534lx=29 cd/m²≥26.4cd/m²，满足出口段加强照明照度要求。

隧道内基本照明灯具间隔10米通长布置，其中入口段基本照明灯具使用每10米间隔的一组400W灯具，其余区段的基本照明灯具全部为100W。

人行、非机动车混行道灯具采用36W T8节能型防水防尘荧光灯每间隔10米布置一组灯具，每组灯具2盏。

Eav（人行）=η•Φ•M•N/(W•S) =0.6×3000×0.7×2/(5.45×10) =46.2lx=2.6 cd/m²≥2.5 cd/m²，满足人行、非机动车道照明照度要求。

高压钠灯隧道灯及防水防尘荧光灯的防护等级均要求达到IP65；照明配电系统采用TN-S接地系统，灯具外壳均要求与PE线可靠连接。

6应急照明及疏散指示

根据《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）12.5.3：隧道应设置消防应急照明灯具和疏散指示标志，其高度不宜大于1.5m。

根据计算，在隧道机动车道两侧和人行、非机动车道靠近人行道一侧的墙壁上每隔10米间隔设置一盏23W应急照明壁灯和一盏8W疏散指示灯。应急照明壁灯和疏散指示灯均采用自带蓄电池型，要应急工作时间不小于90分钟。应急照明壁灯能在断电后自动点亮；疏散指示保持常亮。应急照明灯具和疏散指示灯具的设置高度均为距离隧道地面1.5米。

7照明控制

隧道照明主要分为基本照明和加强照明两部分，其中基本照明为24小时工作，为隧道夜间及白天提供最基本的照明；而加强照明仅在白天工作，为防止机动车驾驶员进出隧道时视觉出现“黑洞”和“白洞”现象而发生危险。

基于以上用途，隧道基本照明不设控制回路，保持常亮，仅在检修及故障时断开电源。

8结语

尽管此类城市交通隧道长度较短，但由于隧道照明涉及行车安全及人身安全，其设计一样不能马虎。由于较短的隧道长度，在根据规范设计各段照明时就需要灵活处理，需要根据具体工程情况具体分析，按规范合理确定和布置各段照明的照度及长度等。

参考文献：

[1] 罗海星，袁镇洲，况爱武. 公路隧道照明智能控制技术研究[J]山东科学，2012，25(4)

[2] 许景峰，翁 季，胡英奎. 基于采光光纤照明系统的隧道照明设计理论研究思路[J]灯与照明，2012，36(4)