公路隧道照明设施及隧道工程

公路隧道主要设备洞室

公路隧道照明直接影响隧道运营安全与运营节能。照明设施规模与隧道长度、平曲线、竖曲线和交通量相关，隧道洞外亮度与隧道洞口边仰坡高度、植被状况、洞门形式及装饰等相关，隧道洞外照明设置与洞外路段构造物相关。因此，隧道设计应重视隧道照明设施。我国《公路隧道设计规范　第二册　交通工程与附属设施》（JTG D70/2—2014）和《公路隧道照明设计细则》（JTG/T D70/2-01—2014）都规定了公路隧道设置照明设施的条件：

① 长度L＞200 m的高速公路隧道、一级公路隧道应设置照明。

② 100 m＜长度L≤200 m的高速公路光学长隧道、一级公路光学长隧道应设置照明。光学长隧道是指距洞口一个停车视距处，在道路中心线、离地面1.5 m高位置不能完全看到出口的曲线隧道。

③ 长度L＞1 000 m的二级公路隧道应设置照明，500 m＜长度L≤1 000 m的二级公路隧道宜设置照明，三级、四级公路隧道应根据实际情况确定。

④ 有人行需求的隧道，应根据隧道长度和环境条件设置满足行人通行需求的照明设施。

公路隧道照明设计，应保证照明的质量，有足够的路面平均亮度，路面中线亮度纵向均匀度、闪烁和诱导性也应满足要求。公路隧道照明设计应根据交通量变化、洞外亮度变化、季节更替等多种工况指定调光及运营管理方案。

1．公路隧道照明特点和亮度曲线车辆通过隧道，驾驶员的视觉会遇到一系列特殊的视觉问题，由于白天隧道内外的亮度差别极大，当汽车驶近洞口时，如果隧道很长，驾驶员看到的是一个黑乎乎的洞，这就是“黑洞”现象；如果隧道很短的话面前会出现一个黑框。由明亮的外部进入一个较暗的隧道，由于驾驶员的视觉有一定的适应时间，因此无法迅速看清隧道内部的情况，这种现象称为“适应的滞后现象”。在隧道内部，汽车排出的废气积聚在隧道内形成烟尘，汽车前照灯的光被烟尘吸收和散射，造成光幕，降低了能见度。当车辆从亮度低的洞内接近出口处时，由于外部亮度极高，会产生强烈的眩光，使出口看上去是个“白洞”，这就是“白洞”现象，使驾驶员看不清路况，极易发生车祸。解决以上各种问题的方法是设置合理的隧道照明设施。据研究，隧道照明亮度曲线如图5-4-4所示，应按照图示规律，合理确定隧道内各段落的照明亮度，确保行车安全。

图5-4-4　隧道照明亮度曲线

2．照明区段的划分

为合理设置隧道照明，一般将长隧道的照明划分为几个区段：单向交通长隧道照明基本上可以按接近段、入口段、过渡段、中间段和出口段五个区段划分，如图5-4-5；双向交通长隧道照明基本上可以按接近段、入口段、过渡段、中间段四种区段划分，如图5-4-6。

图5-4-5　单向交通隧道照明系统分段简图

P—洞口；S—接近段起点；A—适应点；d—适应距离；L20(S)—洞外亮度；Lth1、Lth2—入口段亮度；
Ltr1、Ltr2、Ltr3—过渡段亮度；Lin—中间段亮度；Lex1、Lex2—出口段亮度；Dth1、Dth2—入口段TH1、
TH2分段长度；Dtr1、Dtr2、Dtr3—过渡段TR1、TR2、TR3分段长度；Din—中间段长度；
Dex1、Dex2—出口段EX1、EX2分段长度。

图5-4-6　双向交通隧道照明系统分段简图

隧道各区段照明设计要点是：

（1）根据现场调查或经验确定洞外亮度L20(S)。

（2）根据设计车辆、交通方式、交通流量、空气透过率等确定中间段的所需亮度水平Lin。

（3）根据视觉适应规律、洞外与中间段亮度差、亮度减低的速率等，确定入口段和过渡段的亮度水平和长度。

（4）以中间段照明为基本照明（基本照明是为保障行车安全沿隧道全长提供基本亮度的措施）。

（5）公路隧道入口段、过渡段、出口段照明应由基本照明和加强照明组成（加强照明是解决白昼洞内外亮度反差适应性的措施）。

各照明区段的长度、亮度等照明要求可扫描二维码了解。

3．照明灯具及其布置

公路隧道照明要求

隧道照明灯具防护等级不低于IP65，且具有适合公路隧道特点的防眩装置，光源和附件便于更换，零部件应具有良好的防腐性能，灯具安装角度易于调整。气体放电灯的灯具效率不应低于70%，功率因数不应小于0.85。LED隧道灯具的功率因数不应小于0.95。(www.xing528.com)

通常的照明灯具布置形式如图5-4-7所示，宜采用中线形式、中线侧偏形式，也可采用两侧交错和两侧对称等形式。中线布置、中线侧偏布置比两侧布置效率高，两侧交错布置比两侧对称布置效率高。

图5-4-7　灯具的布置方式

入口段和出口段的加强照明灯具宜自隧道洞口顶部以内10 m处开始布设。

当隧道有曲线段时，在平曲线半径不小于1 000 m的曲线段，照明灯具可参照直线段布置；平曲线半径小于1 000 m的曲线段，当采用两侧布灯方式时，宜采用对称布置；当采用中线侧偏布灯时，照明灯具应沿曲线外侧布置，间距宜为直线段照明灯具间距的0.5～0.7倍，半径越小布灯间距应越小。在反向曲线段上，宜固定在一侧设置灯具；若有视线障碍时可在曲线外侧增设灯具。此外，考虑到灯具的光学诱导作用，曲线路段的灯具不得安装在直线路段灯具的延长线上，保证为驾驶员提供正确的路线诱导信息。

4．洞外接近段的减光建筑物与减光措施

（1）遮阳棚。

遮阳棚设置在洞口外，是为减弱自然光的亮度而建筑的拱棚状构造物。其顶棚为透光构造，形如网状结构，网孔大多为透空的，称为开放式构造；也有用玻璃封闭的，称为封闭式构造。网孔应设计成不准阳光直接投射到路面上。设计遮阳棚时应以当地日照图为依据，由太阳的高度角和方位角计算出遮阳棚的尺寸、间隔和倾斜角度。在接近段起点处的20° 视场中，天空面积小于50% 时不宜设置遮阳棚。

（2）遮光格栅。

遮光格栅也是一种棚状减光建筑物，但构造较简单。其主要特点是允许阳光直接投射到路面上，这是它与遮阳棚的根本区别。

减光建筑物可以设置得很长，长度可达百米，这会使工程造价提高许多，长度过短时又起不到作用，所以除非重要的大交通流量公路隧道，一般不予设置。

虽然减光建筑物在白天能十分有效地缓和洞内外的亮度，但鉴于我国经济的实际情况，规范中没有规定必须设置这类建筑，而是建议采取以下一些减光措施：

① 可采用削竹式洞门形式，并进行坡面绿化。

② 洞口采用端墙形式时，墙面可采用暗色调，其装饰材料的反射率应小于0.17。

③ 经硬化处理的隧道洞口边仰坡可进行暗化处理。

④ 洞口外至少一个照明停车视距长度的路面可采用黑色路面。

也可根据洞口现场情况采用其他减光措施，如洞口种植常青树。此外，隧道洞口设计遵循“早进晚出”原则，采取前置洞口工法，实现零仰坡开挖以及大面积绿化洞口等，尽量降低隧道洞外亮度。

5．照明计算

进行照明设计时，应考虑隧道状况，照明器的种类和位置，路面、墙壁和顶棚的种类及反射率，隧道附近的环境，交通状况，附属设备状况，维护管理状况等进行综合分析。

照明计算应包括下列方面：

（1）应结合各隧道工程特点选取合理的计算参数。

（2）应根据选用照明灯具类型、布置方式等考虑节能标准。

（3）应按调光要求考虑灯具的布置。

（4）应根据确定的亮度、照明类型和布置方式，计算照明灯具的数量及其功率。

详细设计参见《公路隧道照明设计细则》（JTG/T D70/2-01—2014）。

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公路隧道照明设计实例