孫文婷

【摘 要】LED作為新型的光源，具有許多優(yōu)越的性能，尤其是良好的節(jié)能性，正在快速的應(yīng)用到高速公路隧道照明之中。文章對LED燈在高速公路隧道照明中的應(yīng)用評價指標(biāo)進(jìn)行了總結(jié)，對設(shè)計要求和應(yīng)用評價進(jìn)行了分析，使得LED隧道燈更好服務(wù)于高速公路隧道中。

【關(guān)鍵詞】LED隧道燈；高速公路隧道；照明；應(yīng)用；評價

1 評價指標(biāo)

要想客觀評估LED 隧道燈在高速公路隧道照明中的可行性及應(yīng)用效果，首先要了解其評價指標(biāo)?；诟咚俟返缆匪淼赖奶厥庑裕唧w的評價指標(biāo)主要包括以下幾項：

1.1 可見度

可見度反映的是人眼辨識物體的難易程度。在高速公路隧道照明設(shè)計中，可見度主要研究背景亮度、臨近環(huán)境等對人眼視功效的綜合影響，是反映照明質(zhì)量的綜合性評價指標(biāo)。隨著照明條件研究的不斷深入，可見度指標(biāo)已被細(xì)分為路面亮度、墻面亮度、閃爍頻率等更加細(xì)致的評價指標(biāo)。這些指標(biāo)都直接影響了人們辨識物體的難易程度，可以更好地反映各個參數(shù)與照明質(zhì)量之間的關(guān)系，是反映人們在隧道中通行時整體視覺感受的第一指標(biāo)。

1.2 反應(yīng)時間

高速公路隧道中所發(fā)生的交通安全事故與駕駛員的反應(yīng)時間有著密切的聯(lián)系，反應(yīng)時間即駕駛員看到障礙物到采取處理措施之間的時間間隔。國外有關(guān)反應(yīng)時間的研究表明，反應(yīng)時間與環(huán)境亮度具有一定的相關(guān)性。環(huán)境亮度不同，人們的反應(yīng)時間也不同。駕駛員在隧道中的反應(yīng)時間除受環(huán)境亮度影響外，還受光譜分布的影響，高速公路道路隧道照明設(shè)計應(yīng)當(dāng)從這兩個角度考慮如何有效縮短駕駛員的反應(yīng)時間，從而降低交通事故地發(fā)生頻率。

1.3 功率密度

高速公路隧道中的照明功率密度主要指單位面積上所安裝的全部照明設(shè)備的功率之和，包括各種變壓器、鎮(zhèn)流器等。高速公路隧道不同位置、不同路段的照明水平不同。因此，所要求的照明功率密度也不同。在確定功率密度值時，要參考設(shè)計交通量和車速這兩大因素。功率密度與隧道照明的節(jié)能指標(biāo)有著緊密的聯(lián)系，為了符合節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，在滿足照明要求的前提下，應(yīng)當(dāng)選擇合適的照明方式，盡量采用光譜適宜的光源。這樣可以充分利用光生物效應(yīng)，從而減少隧道照明耗能。

2 高速公路隧道照明的基本要求

高速公路隧道照明設(shè)計的目的在于解決駕駛員駛?cè)牖蝰偝鏊淼罆r所產(chǎn)生的“黑洞、白洞效應(yīng)”，每個國家都有自己的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和要求。綜合各個國家的隧道照明設(shè)計規(guī)范，可以總結(jié)出在設(shè)計要求方面的共通性：（1）隧道內(nèi)需要設(shè)置24h 運行的基本照明裝置。（2）駕駛員在白天駛?cè)胨淼篮?，隧道亮度?yīng)當(dāng)逐漸減弱。（3）隧道出口段需要設(shè)置過渡照明，與入口段的設(shè)計要求相同，夜間時出入口不需要進(jìn)行加強照明。（4）隧道整體的照明梯度應(yīng)當(dāng)呈“U字型分布”，這樣可以更加符合人的視覺特性。本文就詳細(xì)分析了隧道各個區(qū)段內(nèi)的照明基本要求。

2.1 入口段

入口段是駕駛員駛?cè)胨淼篮蠼?jīng)過的第一個區(qū)段，入口段的長度與隧道的最高時速有關(guān)，而且入口段長度應(yīng)當(dāng)大于等于最高時速安全剎車距離。只有符合這一條件，才能保證駕駛員在安全剎車距離內(nèi)看到障礙物并采取緊急制動措施，以免發(fā)生交通事故。入口段的亮度設(shè)計需要參照公式確定：Lm=kL20（S）。其中，Lm 指入口段的亮度，k 指折減系數(shù)，L20 指洞外亮度。其中，折減系數(shù)受設(shè)計交通量和行車速度的影響。如雙車道行車速度為100km/h 時，入口段的亮度折減系數(shù)即為0.045。

2.2 過渡段

過渡段是駕駛員進(jìn)入長隧道之后逐漸適應(yīng)隧道內(nèi)亮度水平的重要階段，這一階段的亮度水平應(yīng)當(dāng)由高到低依次變化，具體變化需要參照GIE 適應(yīng)曲線要求。

2.3 基本段

隧道內(nèi)的污染狀況較高速公路普通道路要嚴(yán)重得多。考慮到污染這一因素，在隧道內(nèi)就應(yīng)當(dāng)設(shè)計一段亮度水平高于普通道路照明亮度的基本段。

2.4 出口段

人眼從暗環(huán)境中走出適應(yīng)明亮環(huán)境的速度較快，因此，在高速公路隧道的出口位置不需要安裝照明設(shè)備，但是要保證駕駛員在駛出隧道時有良好的后向視覺。

3 LED 燈在高速公路隧道照明中的應(yīng)用評價

我國高速公路隧道照明中所采用的照明設(shè)備多為高壓鈉燈，在一些早期高速公路隧道也會采用熒光燈、白熾燈等照明設(shè)備。與其他照明設(shè)備相比，高壓鈉燈具有透霧性好、亮度高等優(yōu)點，是一種綠色照明設(shè)備，在高速公路隧道照明設(shè)備市場上占有主導(dǎo)地位。由于高壓鈉燈的顯色性較差，人們正在探索一種更加優(yōu)質(zhì)的照明設(shè)備。LED 隧道燈既可以彌補高壓鈉燈的不足，而且還可以作為隧道引導(dǎo)燈，用途較廣。隧道照明光源可以分為定向光和散射光兩種，在市場上可見的照明設(shè)備中，只有LED 隧道燈能夠提供定向光，這也為LED 隧道燈在高速公路隧道照明設(shè)計中的應(yīng)用創(chuàng)造了新的契機(jī)。

以上是針對LED 隧道燈的理論性評價，下面將提出一種更加客觀的評價方法—— 層次分析法。層次分析法是一種將與決策有關(guān)的元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等不同層次，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行定性、定量分析的決策方法。本次研究的具體評價方法如下：（1）選擇評價對象。選取的兩個評價對象分別為150W的LED 隧道燈和250W的高壓鈉燈。（2）確定判斷矩陣。評價因素包括道路參數(shù)與燈桿參數(shù)兩類，準(zhǔn)則層B2 中包含的指標(biāo)元素只有一項可以略去。（3）層次排序與一次性檢驗。根據(jù)建立的判斷矩陣可以計算出其層次單排序，再進(jìn)行一致性檢驗，發(fā)現(xiàn)總排序具有滿意的一致性。（4）確定照明方案。通過一致性檢驗可計算出LED 隧道燈的期望值為0.884，高壓鈉燈的期望值為0.772。在同等情況下，LED 隧道燈的照明效果優(yōu)于高壓鈉燈。

4 應(yīng)用案例分析

為了進(jìn)一步檢驗LED 隧道燈在高速公路道路隧道照明設(shè)計中的實際應(yīng)用效果，本文以某高速公路隧道為實際案例展開了具體地分析。該高速公路隧道中所采用的LED隧道燈主要由鋼化玻璃、拉伸鋁等材料制成，表面采用烤漆處理，總通光量在3868m以上，安全防護(hù)等級為II 類。華嶺山隧道總長度為1206m，為四車道雙洞隧道，隧道寬度15m，設(shè)計最高時速為60km/h。LED 隧道燈在隧道內(nèi)的安裝高度為5.0m，兩個LED 隧道燈之間的間隔為5m，隧道兩邊的燈具呈對稱分布。實際應(yīng)用一段時間后發(fā)現(xiàn)，采用LED隧道燈之后不僅高速公路隧道照明質(zhì)有了明顯的提高，光色也更加柔和。而且根據(jù)駕駛員反映，視覺效果更加良好。統(tǒng)計顯示，每年可有效節(jié)約55 萬kWh 的電能。

5 結(jié)語

綜上所述，本次研究采用層次分析法評估了LED隧道燈與高壓鈉燈的應(yīng)用效果。結(jié)果顯示，LED 隧道燈的應(yīng)用價值更高，應(yīng)當(dāng)在今后的高速公路隧道照明中繼續(xù)推廣使用。

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[責(zé)任編輯：朱麗娜]