公路隧道照明标准的探讨

公路隧道照明标准的探讨

中国照明能约占世界总能耗的1.2%，道路照明能约占20-30%。随着国家高速公路网规划“7918”的实施,迎来了山区高速公路建设的高峰,隧道用电已成为高速公路运营管理部门的一笔沉重的负担,为此,广东、重庆、福建等地和交通部西部办专门立项就节能技术进行研究。目前,《公路隧道通风照明设计规范》(以下简称《规范》)正在修编中,本文则就公路隧道照明标准进行探讨,以达到安全、实用与节能的目的。降低隧道入口原理2003年1月,美国俄勒冈州交通部出版了《TrafficLightingDesignManual》,对隧道和地道照明的最新发展进行了论述。同年12月,CIE隧道照明TC4-35分组会上,对《公路隧道与地道照明准则CIENo.26/2,1990》进行了进一步的修正,并出版了替换该准则的修正版本(简称CIE2004)。该修正版本同原准则的主要差别在于两个方面:一方面是隧道入口段第一部分的亮度建议使用光幕亮度法,其能更精确地决定隧道入口处的亮度,俄勒冈州利用IES提出的Lseq(等效光幕亮度)的方法来确定人口段的亮度,结果表明它比用L20确定的所需亮度低;另外一个差别就是在长隧道和特长隧道内部推荐使用的亮度值。它是由根据CIE88-1990进行设计的成千上万条隧道实践经验总结出来的,即交通流的影响比预期的要大一些。基于等效光幕复杂度lseq根据视野范围内各种表面的最高亮度来计算等效光幕亮度Lseq,将会导致入口处需要很高的照明水平,建议在每年可能发生的至少75个白天使用这个最高亮度。等效光幕亮度Lseq可以直接用仪器在隧道中来测定,也可以用图解法来测算,把视野范围内可见地带的光加起来,可以得到等效光幕亮度。计算公式如下。其中:式中:Lseq——等效光幕亮度Lije——每个地带的亮度Lij——每个地带的平均亮度(在汽车外面的风档玻璃前测试)Lsw——风档玻璃损失亮度,参考表3.3.1取值,在式子中经常忽略不计隧道设备规定CIE2004对长隧道和特长隧道中间段的照明有了新的标准。中间段路面的平均亮度取决于停车视距和交通流量大小。特长隧道包括两个不同的附属区域:第一个附属区域有30秒的行车长度,其照明强度符合普通长隧道的标准;第二个附属区域的亮度水平应达到特长隧道标准。具体规定如表1和表2所示。当停车视距和交通量在上述数值的中间时,按线性内插考虑。表中的交通流量定义如表3:CIE2004与《规范》的对比见表4,人中可以看出,CIE2004对于特长隧道的照明要求,比我国的照明规范低很多。舒适区域范围前人的研究表明,主观亮度受照度、色温及显色性的交互影响,温暖感觉受色温的影响,空间活动受照度的影响。人们在研究光源色温影响人的视觉所能接受照度之心理因素中发现:人在低照度的环境下偏好低色温,当照度愈高时,则偏好较高的色温。人对色光环境的舒适区域范围,如表5所示。由上表可见,不同的色温对人的感觉影响不同,当然人的心情也就不同,因此,照明标准中应考虑色温指标,这样才能提高行车的舒适性,减少交通事故。对于隧道照明,其主要分为三个区域:入口段、中间段和出口段。目前,设计中一般采用洞外亮度≦3000cd/m2,设计速度为(100-40)km/h,按此假定,入口段、中间段和出口段的照度范围如表6所示。注:最大值是指大交通量的亮度要求乘以亮度和照度换算系数的上限值,最小值是指小交通量的亮度要求乘以亮度和照度换算系数的下限值。对照表5和表6,可得到表7不同速度与路面类型时的光源色温建议。照明设计有效识别光栅的1.2.2合成设计模型对照度与显色性的关系的研究结果表明,从视觉心理角度来看,在相同照度下,显色性好的光源比显色性差的光源在感觉上要亮,因此,采用显色指数较高的光源照明时,可以适当降低照度标准。根据赵振民主编的《照明工程设计手册》,照度降低的倍数与显色指数Ra的关系图量化后如表8所示。值得说明的是,表8的相对照度,只适应明视觉的范围(隧道的入口段与出口段),而不适应中间视觉(隧道的中间段)。以y表示相对照度值,z表示显色指数,命×=z/10-5,则表8的回归公式如下:《工业企业照明设计标准》(GB50034-92)规定,对颜色识别有要求的场所的光源显色指数较低且原来使用照度在500I×以下时,为了有效地识别颜色,照度应当适当提高。提高幅度如表9所示。由表9可见,照度要求越高,提高幅度越小,显色指数越大,提高幅度越小。等式亮度和计算等效清晰度的影响由上述分析可见,照明光源的显色性和色温是影响照明效果的主要指标。目前,国内外的标准中,既没有考虑色温对隧道照明安全的影响,也没有考虑显色性对照明亮度的影响,虽然其他行业对显色性的问题研究很久并有相应的成果,但没有用到隧道照明中。作为隧道照明,其目的是通过应用光源来解决行车安全的问题,而光源的发展很快,采用不同的光源,通过合理的设计,都能达到提高安全性的效果。然而光源不同,其初期投资和运营过程的经济性往往相差很大,因此有必要采用等效亮度的概念进行隧道照明设计与方案比选。根据以上分析,隧道照明等效亮度,可定义为达到同一舒适性、安全性时,不同光源相对标准光源照度需求的换算关系。比选两胶片的平均生成ra等效亮度可按以下步骤来计算:1.根据式(3)计算标准光源的照度相对值Ra标与比选光源的照度相对值Ra比;2.计算比选光源与标准光源的换算系数R,R=Ra比/Ra标;3.将R与标准光源所需的照度相乘,得到比选光源所需照度标准。高压钠灯提高幅度偏亮在《规范》中,入口段都是按高压钠灯设计,若采用的光源的显色指数高于高压钠灯,由