劉偉亮

(溫州繞城高速公路有限公司,浙江 溫州 325000)

山區(qū)高速公路建設中隧道是常見的建筑構造,隧道內的照明工程是隧道建設的重要內容。由于各地隧道的洞內外環(huán)境各異、朝向不同、車流量不等,因此,隧道洞內的照明設計必須依照隧道的實際條件來決定照明布置,進行一洞一設計。

隧道洞內照明按功能可分為入口段、過渡段、中間段和出口段。入口段、過渡段照明能減弱白天進入隧道的“黑洞效應”,實現(xiàn)亮度的平穩(wěn)過渡,而過渡段亮度又是隨入口段亮度變化而變化。因此,入口段亮度設計合理與否,涉及到隧道運營的安全性和經濟性。入口段的照明設計標準主要和設計車速、洞外亮度L20(S)有關,而一條高速公路的車速設計又是確定的。這樣,洞外亮度 L20(S)的大小直接影響到隧道照明設計的標準。

為此,筆者采用重慶交通科研設計院的“環(huán)境簡圖法”來測量某高速公路北線各隧道的洞外亮度,并以此來討論隧道洞外亮度的設計取值問題。

1 隧道概況

某高速公路共有 4條隧道,分別定為 A隧道、B隧道、C隧道和 D隧道。各隧道均為雙洞單向行車,隧道弧頂高度7.6m,設計車速 100 km/h,設計洞外亮度 L20(S)取值均為4000 cd/m2。其中,A隧道軸向為 EN-WS向,B隧道、C隧道和 D隧道軸向為ES-WN向、偏E-W向。

A隧道左線進口山勢較緩,兩側稍有山體遮擋,綠化較多,右線進口為陡峭山崖,路肩一側稍有山體遮擋,綠化稀少;B隧道右線進口山勢較緩,兩側稍有山體遮擋,綠化一般;C隧道左線進口位于山谷內,山勢較緩,兩側稍有山體遮擋,路肩側綠化茂盛;D隧道左線進口位于山谷內,山勢較緩,路肩側有山體遮擋,綠化茂盛,右線進口山勢較陡,路肩側有山體遮擋,綠化較少。

2 環(huán)境簡圖法的測試原理

環(huán)境簡圖法是根據隧道洞口 20°圓錐角視場環(huán)境簡圖中天空、路面及其它洞口環(huán)境的亮度及其相應的面積比例來綜合確定隧道洞外亮度 L20(S)的方法。其中,洞外亮度L20(S)是指在隧道洞外一個停車視距 DS,距地面 1.5m,正對洞口方向 20°視場范圍內的綜合亮度,如圖1所示。

3 測試環(huán)境及器材

3.1 測試日期和時間

洞外亮度 L20(S)是隨緯度、季節(jié)、氣象條件的不同而變化的。一般在北半球夏季洞外亮度是最高的,L20(S)應取一年日照最充足季節(jié)中,一天中最亮時段的值。本次測量選擇在氣溫 35℃左右,陽光普照的 8月 23日至 8月 31日上午10:30至下午 3:30進行。

圖1 L20(S)定義圖解

3.2 測試器材

測試采用的儀器主要為:

(1)北京師范大學光電儀器廠產L88型亮度儀 1臺;

(2)照相機一部;

(3)三角架一副;

(4)皮尺一副,鋼卷尺一副;

(5)木質黑板 1張(上貼純白 A 3紙一張);

(6)測試記錄與數據處理表格若干。

4 測試數據處理

根據《公路隧道通風照明設計規(guī)范》(JTJ 026.1-1999)的規(guī)定和各隧道的縱坡情況,可計算出車速為 100 km/h時各隧道的一個停車視距 DS。

現(xiàn)以 A隧道為例,根據 L20(S)的定義和圖1,結合其隧道的縱坡,計算出 20°圓錐視場半徑。再結合隧道高度和實際尺寸確定比例,作出隧道洞口的 20°圓錐視場圖,見圖2和圖3。各隧道 20°圓錐視場參數見表 1。

在確定的 20°圓錐視場內計算出各背景物所占的面積比例,然后用環(huán)境簡圖法的計算公式,計算出隧道洞外亮度L20(S),詳見表 2。

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由于 C隧道和 D隧道之間左線相距 241m,右線相距190m,根據《公路隧道通風照明設計規(guī)范》(JTJ 026.1-1999)對于連續(xù)隧道入口段亮度折減的規(guī)定:C隧道和D隧道之間行駛時間小于 10 s,確定C隧道左線進口和D隧道右線進口亮度均折減 25%,相關隧道的洞外亮度L20(S),詳見表3。

5 結論和建議

從數據分析,可以知道某高速公路除 A隧道右線進口外,其余所測隧道的洞外亮度L20(S)值均低于設計單位給出的 4000 cd/m2的亮度值,尤其是A隧道左線進口和C隧道左線進口不足 3000 cd/m2。

某高速公路北線共有隧道4座,按照現(xiàn)今設計的洞內照明布置圖和照明時序控制圖粗略估計,每年隧道照明用電約為 654.374×104kWh,而設計單位漠視各隧道的洞口環(huán)境和洞門設計形式,一律采用 4000 cd/m2的洞外亮度值的做法,勢必會造成隧道照明設計的不合理。對于 A隧道右線進口來說,L20(S)取值偏低,路面亮度不夠,會直接影響進洞車輛駕駛人員的安全和舒適;而其余隧道進口L20(S)取值偏高,最多的超出實際值的 60%多,將對隧道運營照明造成不必要的浪費,加重企業(yè)的運營負擔。因此,筆者建議設計單位應對洞外亮度進行系統(tǒng)專業(yè)的測量,并根據實測數值來設計隧道洞內的燈具布置,以求達到既不浪費資源,又保證安全、節(jié)能環(huán)保的效果。

另外,從洞口環(huán)境的圖2和圖3中可以看出,洞頂草木和綠化的護坡的亮度值較小,而洞頂混凝土及路面的亮度值偏高。因此,建議采取以下幾點措施來降低洞外亮度。

(1)將洞門外表做成深暗色;

(2)在洞門外一個停車視距長的路基兩側種植常青樹;

(3)在洞門外一個停車視距長的路面采用暗色。

[1]JTJ 026.1-1999公路隧道通風照明設計規(guī)范[S]

[2]屈志豪,趙清碧,劉相華.用環(huán)境簡圖法測試隧道洞外亮度 L20(S)[J].公路交通技術,2004(5)

[3]周勇.隧道照明質量實測淺析[J].設計應用,2004(8)

[4]曹言瑞,章海驄.隧道洞外亮度 L20值的黑度法測量和洞口裝飾的討論[J].光源與照明,2003(3)