隧道照明设计基础(一)

点击次数:   更新时间:14/09/13 16:55:09     来源:www.cnseci.com关闭分    享:

 

2014-09-13 选自鸣志自控

隧道照明是户外照明中最常见的应用之一。它与标准道路照明有着明显的差异。从本期起,小编将陆续为大家普及隧道照明设计的基础知识。

首先,我们先来了解一下隧道照明与道路照明的区别:道路照明主要发生在道路上照度严重不足的地段,且绝大多数在夜间。隧道照明无论在白天或夜间均必须提高,而且主要的问题不是在夜间照明中产生,而是在白天。在白天日光下,隧道内、外的亮度差别极大,特别在长隧道中照明系统要提供合理的亮度水平,解决车辆驾驶员从亮环境进入暗环境,再从暗环境返回亮环境的视觉适应问题。因此,照明的目的主要是要保证车辆在某一速度下接近、通过和离开隧道时,其行驶中感觉到的安全性和舒适性应不亚于在与隧道相接的露天道路上行驶的感觉。

其次,我们还需要了解两个隧道照明中出现的两大主要现象:

(1)黑洞效应。即隧道入口处或隧道内,照明亮度太低,又没有足够的适应时间,使驾驶员在室外高亮度下接近隧道时所看到的隧道犹如“黑洞”一样。

(2)闪烁效应。这是由于照明灯具的间距布置不当引起隧道内亮度分布不均造成周期性的明暗交替环境,在某种车速下产生闪光的感觉。

除此外,隧道中眩光控制与路面亮度均匀度等影响照明质量的参数也应足够重视。

尽管隧道照明中视觉现象特殊,但归根到底还是要解决人眼的暗适应或明适应问题,提供的照明系统能使驾驶员看清行驶前方的道路段细部,在规定的安全距离内避免事故。隧道中通常分为白天照明和夜间照明。由于白天照明所涉及的照明问题较为复杂,只有理解了白天照明情况才能进行合理的照明设计。

最后,我们还需要了解一下隧道的分区。在长隧道中采用同一的亮度或照度标准进行照明设计显然不合理,如果以隧道入口处的高标准或隧道中间的较低标准进行照明设计,势必造成不经济、不实用,或不能满足视觉适应要求,必将引起“黑洞效应”。

各国在隧道照明中对长隧道均分区处理,但分法不尽相同。国际照明委员会(CIE)对此作了统一划分,即分成入口区、临界区、过渡区、室内区(有时也称中央区)和出口区共五区,见下图介绍的分区情况,图中对各区的亮度变化作了定性描述。

 

通常,我们根据分区来确定其亮度或照明值。在确定各分区的亮度或照明时,要考虑到安全停车距离这个因素。所谓安全停车距离,即一辆车以设定的速度驾驶到完全安全停止所需的距离,该距离包括驾驶员作出反应和刹车的距离,由当地交通法规选定。

本期,我们先介绍第一个分区:入口区的亮度值或照明值的确定。

入口区位置在图1-1中有明确表示。该区的亮度随着季节、气候、隧道口的朝向及其周围环境差异等诸因素而变化。作为驾驶员感受到的亮度,包括隧道口周围环境亮度产生的等效光幕亮度,则更为复杂。为实用目的,CIE采用隧道口1/4高度处一点为中心,在隧道前安全停止距离处驾驶员眼睛张角20°圆锥视场内平均亮度作为入口区的亮度值。表1-1表明20°圆锥视场内天空所占的比例、隧道入口的朝向、设定的安全停止距离等各种因素。


上述是CIE推荐的第一种确定入口区平均亮度L20的简便实用方法,即考虑各种影响入口区亮度的因素,查表取得。推荐的第二种方法是用公式来计算L20,其计算式为

L20=γLC+ρLR+εLE+τLth

其中 γ+ρ+ε+τ =1

式中 L——天空亮度;

LR——道路亮度;

LE——环境亮度;

Lth——隧道临界区的亮度;

 

 

 

① 主要取决于隧道的朝向:

低表示在北半球,朝南入口,向北行驶:

高表示在北半球,朝北入口,向南行驶:

对于东、西入口,则在底和高之间取值。

② 主要取决于隧道入口周围的亮度:

低表示周围反射系数低:

高表示周围反射系数高。

③ 主要取决于隧道朝向:

低表示在北半球,朝北入口,向南行驶;

高表示在北半球,朝南入口,向北行驶;

对于东、西向入口,则在低和高之间取值。

④ 安全停止距离60m,天空所占比例为35%在实际中不会遇到。

γ——天空所占的比例,%

ρ——道路所占的比例,%

ε——环境所占的比例,%

τ——隧道入口所占的比例,%

如果设k=L­th/L20,其中k为一设定的比例系数,则有

由于在安全停止距离设定为100m160m时τ值较低,小于10%,而k值不会超过0.1,τk项可以忽略不计,L20可写成

而此时γ+ρ+ε<1

γ、ρ和ε很难精确测定。在要求不大精确前提下,LcLRLE见表1-2,见图1-2.

 

 

 

在隧道照明设计中确定L20时,初步设计阶段在手头资料不多的情况下可用前一种方法。在最后照明设计时,此时隧道设计资料较多时,可用后一种方法。

 

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