郭轉(zhuǎn) 任由果

摘 要：斑馬效應(yīng)本質(zhì)是均勻度較低，對于長隧道而言，嚴重的斑馬效應(yīng)，增加了隧道環(huán)境對駕駛員的負擔，增大了隧道交通事故發(fā)生率。本文研究如何在隧道中間段合理布局反光材料來來提高隧道照明的均勻度。通過對DIALUX軟件模擬的運用，得到以下優(yōu)化數(shù)值。斑馬效應(yīng)在路面均勻度約為0.9時幾乎可以消除其影響。在本次設(shè)定參數(shù)模擬優(yōu)化過程中，側(cè)壁涂刷蓄光反光涂料的寬度為5.270m，高度2.4m，涂刷位置間距寬度為3.494m時，能夠達到最優(yōu)。優(yōu)化后的路面平均亮度提高2.7%，路面亮度總均勻度提高4.4%，路面亮度縱向均勻度提高1.6%。

關(guān)鍵詞：斑馬效應(yīng)；均勻度；反光材料；DIALUX軟件

1引言

1.1背景及研究意義

21世紀以來，中國公路隧道年均增長率高且逐年增大，僅前十年公路建設(shè)年均隧道里程就高達，隧道建設(shè)與營運技術(shù)得到了長足發(fā)展。與此同時，高速公路隧道中的交通事故發(fā)生率也在持續(xù)增長，而造成交通事故的首要原因是由于駕駛員視覺疲勞。特長隧道基礎(chǔ)段，由于布燈間距大，隧道環(huán)境封閉、光線暗淡，有嚴重的斑馬效應(yīng)。本文以改善斑馬效應(yīng)為出發(fā)點，用反光材料提升隧道內(nèi)的照明環(huán)境，對隧道中間段的駕駛環(huán)境進行了探索研究。

1.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

國內(nèi)對斑馬效應(yīng)的研究，更多的偏向于對斑馬效應(yīng)產(chǎn)生的原因作分析，或以調(diào)節(jié)隧道燈的數(shù)量來提升隧道內(nèi)路面總均勻度。在隧道反光材料上，國內(nèi)主要是以對隧道輔助節(jié)能的光學(xué)性實驗研究為主，通過大面積涂刷反光材料，提升隧道內(nèi)整體的亮度（照度）以此達到節(jié)能的目的。國內(nèi)外對隧道中間段的照明標準并無統(tǒng)一定論，在中間段照明亮度上中國標準低于國際照明協(xié)會標準，國際照明協(xié)會標準低于美國標準。

2隧道照明質(zhì)量評價指標選取

目前國內(nèi)隧道照明質(zhì)量評價指標從這兩個方面出發(fā)主要分為兩大類：路面平均亮度（照度）、路面亮度（照度）總均勻度、失能眩光屬于視功能指標；平均亮度（照度）、路面亮度縱向均勻度、不舒適眩光屬于視覺舒適方面的評價指標。在本文中，選取路面平均亮度、路面亮度總均勻度、路面亮度縱向均勻度三個指標作為隧道照明質(zhì)量評價指標。

3隧道模型構(gòu)建

3.1設(shè)定參數(shù)

選用江西九景高速公路雁列山隧道作為研究對象，雁列山隧道位于江西省九江至景德鎮(zhèn)高速公路上，由1號、2號兩座相連隧道組成，隧道全場3352m（其中1號隧道長1533m，2號隧道長1819m），隧道中間段的長度為1383米。按平行雙洞單向交通設(shè)計。

3.2隧道照明模型建立

在DIALUX中構(gòu)建隧道照明環(huán)境，采用燈具參數(shù)如表3所示：

隧道路面采用混泥土路面，反射系數(shù)為0.245，構(gòu)建隧道照明環(huán)境如圖所示：

3.3反光材料布局確定

3.3.1反光材料的選取

在國內(nèi)，反光材料大體分為兩種類型：誘導(dǎo)反光材料類型，主要以反光膜、反光突起路標等，用于制作指路標志、禁止標志、警告標志等使用標志；另一種為蓄能型自發(fā)光材料，以發(fā)光材料、有機樹脂及乳液、有機溶劑或水、無機顏、填料、助劑等按一定比例通過特殊的加工工藝制作而成的，廣泛應(yīng)用于消防安全、公路交通領(lǐng)域。

我們選取了反光涂料、反光膜，與水泥砂漿、瓷磚比較它們之間在材料性質(zhì)和施工工藝上的差別。

在比較上表中材料的性能，選擇的材料為反光涂料，該涂料抗腐蝕性好，應(yīng)用年限久，施工方便直接，資金成本低，且耐火性好，隧道的安全指數(shù)高。

3.3.2反光材料寬度確定

根據(jù)《公路隧道照明設(shè)計細則》（JTGTD702-01-2014）機動車駕駛員注意集中的區(qū)域大致在60-160m，故縱向距離取60m，為保證有足夠多的橫向取點個數(shù)，橫向距離取路面寬度。

DIALUX直接輸出路面的亮度數(shù)據(jù)，路面中線的亮度如下圖所示：

根據(jù)路面中線輸出亮度分布折線圖，路面縱向?qū)挾热?6.866m。從上圖可以看出：

第一， 路面亮度呈明暗條狀交替分布，亮度大小呈凹凸分布。

第二， 經(jīng)過統(tǒng)計計算，凸上去的寬度為3.494m，凹下去的寬度為5.270m。

第三， 一個凹凸的長度為燈具的一個縱向間距。

因此，我們可以確定反光材料的位置和寬度。反光材料的寬度為5.270m，空白區(qū)域的寬度為3.494m。

3.3.3反光材料高度確定

在前文我們已經(jīng)確定了反光材料的位置，隧道側(cè)壁反光材料涂刷的限制高度為3m，在這一限制條件下，初始反光材料設(shè)置為0.9m，每次改變材料高度為0.5m，設(shè)置側(cè)壁布局輸入到DIALUX中，計算每次的指標值。

按照初始反光材料高度布置的隧道照明環(huán)境如下圖所示：

依次增加反光材料的高度，計算不同反光材料高度下，隧道照明質(zhì)量評價指標數(shù)值如下表：

從上表我們可以得到：隨著反光材料高度的增加，路面平均亮度在增大，路面亮度總均勻度先增大后減小，路面亮度縱向均勻度持續(xù)增大。結(jié)合三個評價指標，反光材料的高度最佳為2.9m。

3.4優(yōu)化前后對比

優(yōu)化后的路面平均亮度為5.62cd/m2，路面亮度總均勻度為0.7053，路面亮度縱向均勻度為0.8281。路面平均亮度提高2.7%，路面亮度總均勻度提高4.4%，路面亮度縱向均勻度提高1.6%。

4總結(jié)與展望

通過對仿真軟件輸出的數(shù)據(jù)進行分析，在隧道側(cè)壁涂刷反光材料，在經(jīng)濟最低的成本消耗下，對光的多次利用來緩解斑馬效應(yīng)，減少了道路安全事故發(fā)生的頻率，營造良好的隧道行駛的環(huán)境，使得隧道工程持續(xù)的發(fā)展。合理的布局反光材料，會使隧道整體環(huán)境的亮度、照度、均勻度得到提升，從而改善駕駛員在隧道行駛中視覺的不適。

不斷發(fā)生的隧道事故，在警示我們，隧道研究不能只顧及某一個方面，要多方面考量，以人為本，改善隧道環(huán)境才是解決高事故的唯一辦法?；诖耍徑獍唏R效應(yīng)的研究，會成為日后隧道研究的發(fā)展趨勢。

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