鄭忠仁

廣東新粵交通投資有限公司（廣東 廣州 510000）

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，高速公路的建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，并逐漸向山區(qū)延伸，與之相關(guān)的隧道施工也在不斷增多[1]。在隧道工程中，需要高度重視照明系統(tǒng)，通過(guò)完善的隧道照明措施保證駕駛員在隧道行駛的過(guò)程中具有良好的視覺(jué)條件。這是因?yàn)?，?dāng)車(chē)輛駛?cè)胨淼篮螅{駛員的視覺(jué)會(huì)發(fā)生變化，基于隧道的特殊性，就需要設(shè)置完善的照明系統(tǒng)。傳統(tǒng)的隧道照明系統(tǒng)中存在的問(wèn)題比較多，還可能導(dǎo)致車(chē)輛在行駛過(guò)程中出現(xiàn)安全問(wèn)題，因此積極完善隧道照明系統(tǒng)，加大改造力度刻不容緩。

1 隧道照明的重要性與工程概況

在高速公路的建設(shè)過(guò)程中，需要高度重視隧道施工，并采取有效的技術(shù)措施提高隧道照明水平。隧道對(duì)照明系統(tǒng)的要求很高，在其出入口之間的過(guò)渡路段中，車(chē)輛和駕駛員對(duì)照明系統(tǒng)的要求會(huì)更加苛刻。駕駛員在白天駛?cè)胨淼罆r(shí)，會(huì)突然感到眼前黑暗，如果隧道內(nèi)部的照明亮度不足，就極有可能會(huì)出現(xiàn)安全事故。駕駛員在夜間離開(kāi)隧道時(shí)，由于隧道內(nèi)部有亮度較強(qiáng)的燈光照射，當(dāng)車(chē)輛行駛至隧道出口時(shí)，面對(duì)突然出現(xiàn)的黑暗環(huán)境，也很容易發(fā)生危險(xiǎn)。因此，在設(shè)計(jì)高速公路隧道照明系統(tǒng)時(shí)，要高度重視其出入口的過(guò)渡部分，并確保整個(gè)隧道照明系統(tǒng)功能更加完善[2]。有些隧道很長(zhǎng)，要確保隧道內(nèi)部的照明充足，在該過(guò)程中就會(huì)產(chǎn)生較大的能耗。因此，要結(jié)合高速公路隧道的實(shí)際情況，改造照明系統(tǒng)，除了要完善其功能，還要力求達(dá)到節(jié)能降耗的效果。

某高速公路全長(zhǎng)234 km，涉及的隧道比較多，車(chē)輛通過(guò)時(shí)會(huì)存在一定的安全隱患。該路段隧道內(nèi)部燈光比較昏暗，白天隧道內(nèi)外部的光線差距較大，會(huì)給駕駛員造成突如其來(lái)的“黑洞”之感，如果車(chē)輛行駛的速度比較快，就容易產(chǎn)生安全事故。因此，改造升級(jí)該路段隧道的照明系統(tǒng)十分有必要[3]。

2 高速公路隧道照明系統(tǒng)照明要求和標(biāo)準(zhǔn)

我國(guó)對(duì)公路隧道照明系統(tǒng)有明確的要求，當(dāng)隧道長(zhǎng)度超過(guò)100 m，就要設(shè)置電能光照系統(tǒng)，安裝照明設(shè)施。隧道中不同路段的照明設(shè)施設(shè)計(jì)與安裝也有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)高速公路隧道照明系統(tǒng)時(shí)，可將隧道劃分為若干個(gè)不同照明設(shè)計(jì)階段，包括入口段、出口段、中間段、兩頭的兩個(gè)過(guò)渡段。由于高速公路線路長(zhǎng)，在整條線路上可能會(huì)存在特殊情況，如果對(duì)光線有特殊要求，就要設(shè)置應(yīng)急照明系統(tǒng)，還要在隧道兩端洞的外部設(shè)置專(zhuān)有的引導(dǎo)照明路段。

3 隧道照明節(jié)能控制的要求與原理

改造隧道照明系統(tǒng)時(shí)，需考慮其是否具備節(jié)能效果。由于人眼適應(yīng)曲線與隧道照明節(jié)能控制的效果息息相關(guān)，因此在設(shè)置隧道照明系統(tǒng)時(shí)，除了要確保光線滿足人的視覺(jué)需求，還要達(dá)到節(jié)能目的。

隨著光線的變化，人眼會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)光亮，這樣才能及時(shí)適應(yīng)外界的明暗變化。人眼的瞳孔通過(guò)一定程度的放大和縮小，對(duì)進(jìn)光量進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保灑落到視網(wǎng)膜上的光線量最為合理，這樣人眼就可以看到清晰的內(nèi)容。當(dāng)駕駛員駛?cè)胨淼篮?，光線會(huì)忽然減弱，駕駛員的眼睛需要短暫的適應(yīng)時(shí)間；當(dāng)車(chē)輛從隧道口駛出后，人眼同樣要適應(yīng)光線的變化。此外，還要計(jì)算隧道內(nèi)部和外部光線的強(qiáng)度比，了解人眼對(duì)光線的適應(yīng)過(guò)程，以確保隧道出口和入口的照明更加合理，在設(shè)計(jì)過(guò)渡段的照明光亮度時(shí)，也會(huì)有嚴(yán)格的依據(jù)[4]。

在設(shè)計(jì)隧道照明節(jié)能控制時(shí)，需保證駕駛員在進(jìn)出隧道的整個(gè)過(guò)程對(duì)光線具有良好的適應(yīng)力，根據(jù)其適應(yīng)時(shí)間設(shè)計(jì)照明系統(tǒng)，保證車(chē)輛行駛更加安全。因此，要根據(jù)照明系統(tǒng)控制的要求，精確地計(jì)算隧道照明系統(tǒng)的光照需求；要合理控制照明輸出，根據(jù)不同隧道階段的光照需求量對(duì)系統(tǒng)整體的光照輸出進(jìn)行精準(zhǔn)把控，這樣就可以充分發(fā)揮光照系統(tǒng)的功能。明確照明需求后，就可以對(duì)光源進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理與控制，并通過(guò)定量控制的方式明確不同檔位的光線亮度，確保整個(gè)照明系統(tǒng)的光照度得到準(zhǔn)確的控制。

4 高速公路隧道照明系統(tǒng)建設(shè)的現(xiàn)狀

目前，我國(guó)高速公路隧道照明系統(tǒng)的燈具主要以高壓氣體燈為主。在隧道的內(nèi)側(cè)墻壁上，會(huì)應(yīng)用一種特殊的材料，該材料具有很高的反光率，可以及時(shí)反射光線，并將這一效果進(jìn)行充分發(fā)揮，這樣不僅可以提高照明效果，還可以減少對(duì)燈具的使用量。為進(jìn)一步提高隧道照明系統(tǒng)的節(jié)能效果，設(shè)計(jì)人員會(huì)合理控制線路的長(zhǎng)度，并確保配電房的位置正確。目前，主要采用集中控制的手段對(duì)隧道照明系統(tǒng)進(jìn)行控制；調(diào)節(jié)光線時(shí)，可采用自動(dòng)化調(diào)節(jié)或者由工作人員進(jìn)行調(diào)節(jié)。在這一系列舉措下，我國(guó)的隧道照明系統(tǒng)已經(jīng)越發(fā)完善，不過(guò)，還要進(jìn)一步提高照明系統(tǒng)的工作效率，并合理控制系統(tǒng)，進(jìn)一步優(yōu)化燈具選擇等，以減少資源浪費(fèi)，達(dá)到節(jié)能目的。

選擇隧道光源和燈具時(shí)，要考慮光源的技術(shù)參數(shù)、燈具的使用壽命和成本等內(nèi)容，嚴(yán)格按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇，這樣才能滿足隧道的照明需求。公路隧道投入使用后，要保證其照明系統(tǒng)處于持續(xù)工作的狀態(tài)，確保照明系統(tǒng)足夠穩(wěn)定，才能保證整個(gè)隧道更加安全。常見(jiàn)的照明系統(tǒng)燈具有白熾燈、低壓或高壓鈉燈、熒光燈等，這些燈具應(yīng)用范圍廣且應(yīng)用頻率高。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，新型光源燈得到進(jìn)一步研發(fā)與推廣，如LED 光源和電磁感應(yīng)燈，均具有非常優(yōu)秀的物理性能。

5 高速公路隧道照明系統(tǒng)改造方案

5.1 技術(shù)指標(biāo)

改造該高速公路的隧道照明系統(tǒng)時(shí)，主要采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)和自動(dòng)化控制技術(shù)有效控制隧道的照明系統(tǒng)。設(shè)置照明系統(tǒng)時(shí)，全部以光電照明實(shí)現(xiàn)光的過(guò)渡，根據(jù)白天和夜間的差異明確照明的具體工況。光源主要采用高壓鈉燈、LED 燈等，采取輪班切換使用的方式。

5.2 安裝與控制

在隧道的中間段設(shè)置一排LED 燈，主要采取吸頂式安裝方式，確保燈具之間有一定的間距。新設(shè)置的LED燈會(huì)形成一個(gè)回路，并與原有的中排高壓鈉燈形成回路，這樣就可以實(shí)現(xiàn)燈具的自動(dòng)切換，既可以手動(dòng)控制，又可以遠(yuǎn)程控制。

5.3 照明配光

可根據(jù)隧道的長(zhǎng)度，采用三排和單排的方式布設(shè)燈具，并將路面亮度的總均勻度、車(chē)道路面縱向均勻度、失能眩光等參數(shù)控制在合理范圍內(nèi)。選擇LED 燈時(shí)，要明確燈具的額定電源、功率等技術(shù)參數(shù)，使之符合隧道照明的要求；要確保燈具的外殼為鋁合金外殼，燈具的電氣性能要符合國(guó)家燈具通用標(biāo)準(zhǔn)，燈具、安裝托架的整體強(qiáng)度可以充分適應(yīng)洞內(nèi)的風(fēng)速；可隨時(shí)拆卸和維護(hù)燈具，燈具的結(jié)構(gòu)可方便實(shí)施應(yīng)急處理。

5.4 系統(tǒng)改造的主要設(shè)備與材料

相關(guān)人員要根據(jù)施工圖紙和技術(shù)指標(biāo)選擇合理的燈具，保證其亮度等指標(biāo)符合要求，還要確保其照度分布均勻，具有節(jié)能環(huán)保和防水防塵的功效。目前，LED 燈在許多高速公路隧道照明系統(tǒng)改造工程中比較常見(jiàn)，其不僅可以應(yīng)用在隧道照明中，還可以應(yīng)用于收費(fèi)站、加油站和停車(chē)場(chǎng)等照明系統(tǒng)中。LED 燈具有良好的散熱性，重量輕便，方便安裝和維護(hù)，而且LED 燈工作效率很高，光線比較柔和，可以給駕駛員帶來(lái)良好的視覺(jué)效果（見(jiàn)圖1）。該類(lèi)燈具擁有較長(zhǎng)的使用壽命，與傳統(tǒng)的照明燈具相比，其維護(hù)成本更低；燈體采用鋁合金擠壓型材，結(jié)構(gòu)比較緊湊，可適應(yīng)比較惡劣的環(huán)境，維護(hù)人員維護(hù)該類(lèi)燈具時(shí)也比較方便。LED 燈主要由底座、外殼、光學(xué)組件等部分組成，其電器元件具有良好的耐潮性。

圖1 高速公路隧道LED 燈效果圖

5.5 系統(tǒng)改造分析

在該次照明系統(tǒng)改造過(guò)程中，首先要設(shè)置LED 燈，主要將其設(shè)置在中間段的中臺(tái)燈一側(cè)，燈具距離該位置不到2 m；然后進(jìn)行吸頂安裝，將電源從夜間照明箱中引出，沿著原環(huán)形橋架引上電纜。燈具的管路要采用鍍鋅鋼管，將聚氯乙烯銅芯電線穿過(guò)管內(nèi)，確保每一個(gè)燈具處均留有鑄鋁接線盒，以滿足燈具的接線需求。在連接電纜和電線時(shí)，可采用專(zhuān)門(mén)的工具——穿刺線夾，確保每個(gè)中間段的LED 燈形成回路。為確保燈具得到有效控制，在LED 燈構(gòu)成的回路中，需設(shè)置相應(yīng)的控制系統(tǒng)，通常將其設(shè)置于夜間照明箱中。照明箱中的PLC 會(huì)與之連接，這樣就可以遠(yuǎn)程控制。此外，工作人員要及時(shí)拆分原有中排白天（夜間）高壓鈉燈的中間段，通過(guò)加裝的開(kāi)關(guān)箱，達(dá)到二級(jí)控制的目的。在一級(jí)控制中，只需通過(guò)原有的控制回路實(shí)現(xiàn)控制即可；在二級(jí)控制中，會(huì)由工作人員操作與控制，這樣就可以實(shí)現(xiàn)燈具之間的來(lái)回切換。

6 系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行與維護(hù)

6.1 系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行

為確保高速公路隧道照明系統(tǒng)正常運(yùn)行，就要選擇優(yōu)秀的運(yùn)營(yíng)管理人員負(fù)責(zé)該項(xiàng)工作。每一名工作人員要了解隧道照明的設(shè)計(jì)要求和操作規(guī)范，以及具體的操作方法，并熟練掌握相應(yīng)法律法規(guī)的各項(xiàng)要求。設(shè)計(jì)照明系統(tǒng)時(shí)，需考慮隧道環(huán)境復(fù)雜多樣的特性，如果設(shè)計(jì)或施工不夠完善，就會(huì)存在不合理之處，在管理時(shí)需要及時(shí)了解方案的內(nèi)容，并優(yōu)化系統(tǒng)的運(yùn)行情況，結(jié)合隧道的實(shí)際情況合理調(diào)整照明系統(tǒng)的參數(shù)。

6.2 系統(tǒng)維護(hù)

隧道照明系統(tǒng)中的燈具和相關(guān)設(shè)備數(shù)量較多，在投入使用的過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)各種各樣的故障，需對(duì)其進(jìn)行全面且有效的維護(hù)。照明燈具外表時(shí)常會(huì)留有灰塵，加之汽車(chē)所釋放出的尾氣，會(huì)導(dǎo)致燈具光線昏暗，因此要定期清理燈具，并及時(shí)更換。

7 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，由于近年來(lái)我國(guó)高速公路的建設(shè)規(guī)模越來(lái)越大，在一些山區(qū)中，高速公路的隧道所占比例不斷提升。相關(guān)人員需高度重視隧道施工，并合理設(shè)計(jì)與改造隧道照明系統(tǒng)，不斷提高隧道照明系統(tǒng)的功能，使其不僅具備節(jié)能降耗的效果，更可以保證駕駛員的生命安全。