高速公路隧道入口段照明改善方案设计

摘要：随着我国社会经济的快速发展，公路隧道的建设日益频繁。良好的隧道照明方案能有效地保障隧道的运营安全。对我国隧道照明标准中的不足以及隧道照明设计和运营中存在的问题进行了探索，对隧道入口段提出了入口贴地照明的改善方案并利用照明设计软件DIALux分别对隧道入口段和中间段进行了建模，以此为依据对两种改善方案进行了定量的模拟计算，探讨了其实际可行性。

关键词：隧道照明 入口贴地式照明 正弦布设灯具

中图分类号：U453.7 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）011-025-03

1 引言

根据相关文献资料，隧道入口段交通事故发生率远远高于其他部分，而在导致事故发生的主要因素中，紧急避让碰撞占了很大一部分。隧道入口段是驾驶员从普通行车环境进入隧道特殊行车环境的突变段，特别是视觉环境有着较大的突变，这不仅对驾驶员的视觉产生较大的冲击，而且也在一地程度上影响着驾驶员的心理，进而对驾驶员的驾驶行为产生较大的影响。尽管现行的设计对入口的照明进行了加强，设置了过渡段，但是由于洞内外的照度的级差过大，导致了黑洞效应仍然很明显，尤其在日光强烈的夏日，或者是逆光照射的行车条件下。已有的实验研究表明：即使在驾驶员提前告知前方存在障碍物的前提下，驾驶员在隧道入口处对障碍物的识别距离在60～80米之间，仍小于必要的停车视距。因此，非常有必要提出一种新的照明设计方案，对当前的高速公路隧道入口的照明进行优化，以提高慢车和障碍物的识别性，从而提高隧道入口的行车安全。

2 存在问题

通过对于我国现行的《公路隧道通风照明设计规范》（JTJ 026.1—1999）中关于隧道照明的设计标准，我们应当注意到我国的照明标准中所存在一些问题和不足，主要有三个方面，即入口段的黑洞效应，对比度和入口处的灯具选择。

3 高速公路隧道入口段照明改善方案设计

3.1 入口贴地式照明

为了改善隧道入口段照明条件，降低黑洞效应，在离入口一定范围内的路段两侧以一定间距对称布置贴地式照明灯具通过对贴地式照明灯具朝向及高度等进行设置，使得隧道入口段照明条件大为改善，同时侧向照明也加强了隧道路面障碍物侧表面的亮度，从而提高了驾驶人员对障碍物的识别程度。

3.1.1 隧道相关参数

3.1.3 灯具选取

3.1.4 模型的建立和照度测量网格的设置

完成建模工作之后，为了得到路面各点的正面照度以及侧面照度，建立空间计算网格，如图2所示。底部计算网格布置了9*9共计81个计算点，分别计算在道路9个横断面上距道路右边线0m、1m、……8m处测量路面正面照度，而与之想垂直的其他9个网格可以获得对应测量点的侧面照度。

完成上述工作后，可以对隧道照度开始进行模拟计算。通过对隧道入口段无贴地照明情况下的照度计算以及有贴地照明情况下的照度计算，我们可以定量比较入口段贴地照明对隧道入口照明条件的改善。

3.2 入口段照明DIALux计算

通过DIALux软件的模拟照明计算，对设置贴地照明前后入口段照度变化进行定量比较，分析方案对入口段照明条件是否有所改善。隧道长度较长，因此选取照度具有代表性的区段进行计算。在这里，我们选取距隧道入口74～82m处地路段进行计算比较。

3.2.1 无贴地照明条件下入口段照度

在无贴地照明的条件下，隧道入口段仅依靠顶部加强灯以及左右各一列侧灯提供照明，其计算结果见表2。

3.2.2 贴地照明条件下入口段照度

在原有照明设施基础上，设置两列贴地照明加强灯具，其计算结果见表3。

3.2.3 数据分析处理

根据上述计算所得数据，在未设置贴地照明的情况下，计算路段正面平均照度为1726 lx，而在设置贴地照明的情况下，计算路段的正面平均照度达到1825 lx。可见设置贴地照明在一定程度上能够增加正面照度。对于计算路段的侧面照度的差异，通过表2，表3，我们可以清楚地看到在设置贴地照明后，计算路段计算所得的侧面照度相对于未改善前的侧面照度提升巨大，部分计算点改善后侧面照度甚至可以达到未设置贴地照明前地5倍左右。

3.3 总结

通过DIALux软件建模并进行模拟计算之后，我们可以看到入口段贴地式照明能够有效地提高隧道入口段照度，尤其是侧面照度，这有利于驾驶人员对隧道障碍物的识别。当然，我们也应当注意到由于灯具设置时角度的特殊要求使得设置贴地照明在道路两边的均匀性不佳，但在最为主要的道路中间段，还是具有较好的均匀性。综上所述，入口段贴地照明方案能够对隧道入口段照明起到较好的改善作用，有在工程实践中利用的价值。

4 结论和展望

随着我国社会经济的快速发展，我国公路交通网络也随之快速扩张，等级公路所占的比例也越来越高，因此，隧道工程在我国公路工程建设中占据的比例越来越大，一些长、特长高速公路隧道相继建成。高速公路隧道是一个十分复杂的环境，其照明系统的设计对于高速公路发挥其高速、高效、舒适作用起着至关重要的作用，同时良好的隧道照明方案也能有效地保障运营安全。本文利用照明设计软件DIALux，对隧道入口段贴地式照明改善方案探讨了改善照明方案提高隧道行车安全的可能性。但隧道作为一个特殊的公路环境，它所带来的问题远没有被我们所完全解决，在今后的研究中需要我们的进一步深入探讨。

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