姜丹丹,范一冰
(山東省交通規(guī)劃設計院,山東 濟南 250000)
公路隧道的管狀結構決定了洞內外亮度的相差懸殊,為了確保隧道交通的安全,隧道內的照明尤為重要。隨著隧道建設和運營管理技術越來越成熟,我國在隧道照明節(jié)能技術上的研究不斷深化,指導工程實際設計的專業(yè)規(guī)范也在不斷更新完善中。
2000年,交通運輸部正式頒布的《公路隧道通風照明設計規(guī)范》(JTJ026.1-1999)(以下簡稱《規(guī)范》),對公路隧道照明技術做了深入的研究,并對有特殊要求的長隧道和特長隧道的照明運營管理進行了專門的設計。2014年,交通運輸部綜合考慮我國公路隧道照明節(jié)能技術的發(fā)展趨勢和建設現狀,積極引進新理論、新技術、新材料和新設備,并借鑒國外公路隧道照明的成功經驗和先進技術,對《規(guī)范》中涉及公路隧道照明的相關要求進行了全面修訂和擴充,頒布了《公路隧道照明設計細則》(JTG/T D70/2-01-2014)(以下簡稱《細則》),調整了入口段照明設置方法及中間段亮度規(guī)定,修訂了洞外亮度指標等,為公路隧道照明實現科學、合理、安全的設計、運營管理以及評價提供了強有力的技術支撐。
定邊至漢中高速公路(簡稱“定漢線”)是陜西省規(guī)劃建設的“2637”高速公路網中三條南北縱線之一,南北向穿越陜西、甘肅兩省。寶雞至漢中(陜川界)公路為定漢線中的一段,路線起于定漢線陜甘界至寶雞高速公路起點(與連霍高速公路的交叉節(jié)點),終于陜川交界的巴中市南江,自北向南銜接了連霍、十天和京昆3條國家高速公路。本文選取該高速公路上觀音沿隧道做隧道照明系統節(jié)能研究,觀音沿隧道為雙洞兩車道,設計行車速度為80 km/h,隧道凈寬為11.25 m,凈高為5.2 m,洞門型式為明洞門,左洞長704 m,右洞長700 m。
觀音沿隧道為兩車道單向交通,設計交通量取410 veh/(h·ln),根據《陜西省高速公路隧道照明系統設計指導意見》,取其洞外亮度L20(s)為3 000 cd/m2。本文主要對隧道在《細則》與《規(guī)范》不同標準下進行照明系統的設計對比與分析。
照明設計標準
根據《細則》表4.1.1入口段亮度折減系數K,觀音沿隧道入口段亮度折減系數K按線性內插取值為0.025 7。
根據《規(guī)范》表4.3.1入口段亮度折減系數K,觀音沿隧道入口段亮度折減系數K為0.025。
在此基礎上,根據《細則》和《規(guī)范》,分別對隧道的左右線進行分析和照明亮度的計算,得出隧道的照明設計亮度如下表1。
表1 隧道照明設計亮度表
根據表1,以隧道左線為例,分別做出在《細則》和《規(guī)范》下隧道內的亮度曲線圖,見下圖1和圖2。
圖1 在《細則》下隧道內左線亮度曲線圖
圖2 在《規(guī)范》下隧道內左線亮度曲線圖
由表1以及圖1和圖2可知,《細則》在出入口段的亮度上做了更細的劃分,入口段由75 cd/m2劃分為77.1 cd/m2和38.55 cd/m2兩個區(qū)段,出口段由10 cd/m2劃分為7.5 cd/m2和12.5 cd/m2兩個區(qū)段,在與洞外以及下一個區(qū)段的亮度上都有了更合理、順滑的變化過渡,更符合隧道內行車的視覺特點,更有利于駕駛員在隧道內行車的亮適應、暗適應過程,提高了隧道內行車的交通安全性。另外,基本段的長度也有所增長,對應照明的投資、電耗會相應降低,更符合經濟、節(jié)能的時代要求。
隧道內空氣污染嚴重,煙霧大,透明度低,空氣濕度大,因此隧道照明燈具宜使用可靠性高、透霧性能好的光源,燈具防護等級不低于IP65。高壓鈉燈具有光效高、透霧性能好、使用壽命長、技術成熟等優(yōu)點,所以隧道內加強照明燈具推薦選用高壓鈉燈。LED燈具有壽命長、光效高、無輻射與低功耗等優(yōu)點,所以隧道內基本照明燈具推薦選用LED燈。
考慮到隧道為單向兩車道,本著安全、經濟、方便的原則,照明燈具的布設選用中線側偏布置方式,入口段、過渡段、出口段照明由基本照明和加強照明兩部分組成,基本照明的燈具布置按中間段布設,加強照明選擇功率較大的燈具。
根據《公路隧道照明設計細則》(JTG/T D70/2-01—2014)和《公路隧道通風照明設計規(guī)范》(JTJ 026.1-1999),采用利用系數法,分別得出隧道照明系統燈具設置表如下表2。
表2 隧道照明系統燈具設置表
由表2可知,以隧道左線為例,按《細則》方法進行節(jié)能優(yōu)化設計后,與《規(guī)范》設計方案相比,NG400的燈具數量會下降49%,入口段的耗電功率可減少29%,隧道內照明燈具的總耗電功率可減少30%,不僅節(jié)約隧道內照明的投資成本,而且降低隧道后期運營管理的成本。
綜上所述,2014年8月1日頒布實施的《公路隧道照明設計細則》(JTG/T D70/2-01-2014),充分考慮了隧道光環(huán)境對照明參數的影響, 并結合人眼視覺的特點將隧道出入口作了進一步區(qū)段劃分,更符合了隧道行車的的視覺特點,對應每一區(qū)段的亮度也隨之降低,既節(jié)約了照明投資成本和能耗,也保障了隧道交通安全,實現了較好的經濟效益和社會效益,在隧道照明的舒適性和節(jié)能性上也體現出較好的先進性。