毛自根，邸昊田

（1.安吉縣交通設計院有限公司，浙江 安吉 313300；2.東南大學，江蘇 南京 211189）

引言

公路隧道作為提升公路運營效率和服務水平的重要建設手段，在我國山區(qū)道路廣泛應用，國內特長隧道的數(shù)量及里程均在不斷增加。與隧道相關的交通事故屢見不鮮，國內外相關研究表明，超過80%的交通事故是由駕駛人引起，駕駛員能否及時獲取道路信息是交通安全的基本保障，而行車過程中80%～90%的信息均依靠視覺獲得［1］。公路隧道作為一種特殊的管狀構造物，與普通路段環(huán)境相比，具有隧道內外亮度反差大、能見度較低和視覺環(huán)境差等缺點［2］。據(jù)統(tǒng)計分析，隧道內事故多發(fā)的一個主要原因是隧道內低亮度導致駕駛人員視認能力下降。因此，公路隧道照明系統(tǒng)的改善對于保障行車安全、為駕駛員提供較為舒適的視覺環(huán)境具有重要意義。

周禮中［3］在高速公路隧道洞內保護性裝飾中的應用研究指出，有機硅防護材料具有色澤均勻、亮麗等優(yōu)點，能夠改善隧道照明環(huán)境；謝曉琳等［4］通過燈具配光選型和合理的燈具布置，提出了一種新型的LED燈具照明系統(tǒng)，與現(xiàn)有鈉燈系統(tǒng)比較，在滿足同樣照明標準情況下節(jié)約了近50%的能源消耗；SALATA等［5］對不同燈具和隧道內路面鋪裝組合進行了經(jīng)濟效益和照明效果的分析，給出了各方案的優(yōu)缺點評價。

但是現(xiàn)階段研究多局限于隧道照明技術本身優(yōu)化，各規(guī)范、指南也僅局限于隧道內路面的亮度或者照度水平［6］，忽略了對駕駛員、設計人員和養(yǎng)護人員多主體的考慮。采用封閉式問卷［7］的形式，分別針對三個不同的主體設計相應的問卷進行調查，旨在明確隧道視覺環(huán)境影響駕駛員駕駛感受的程度和主導因素，分別從設計和管理角度提出公路隧道視覺環(huán)境改善思路和實施方案。

1 問卷設置說明

在隧道行車過程中，駕駛員主要受隧道光環(huán)境的影響。傳統(tǒng)的隧道照明設計只注重駕駛員能否辨清前方障礙物，未考慮到隧道光環(huán)境設計是否符合駕駛員生理感官。因此，有必要針對駕駛員的感官進行問卷調查。隧道照明設計人員和隧道照明養(yǎng)護人員是建設與保持隧道光環(huán)境的直接負責人，通過對他們的調查可以與駕駛員實際感受進行比對，能更好地從“供給”兩端提出改善策略。

為方便數(shù)據(jù)統(tǒng)計，問卷在分析時根據(jù)語意的差別設置了不同的對應分值，可在后續(xù)分析中直觀統(tǒng)計出受訪者對當前隧道照明情況的評價［8］，語意差別量見表1。

表1 語意差別量

2 問卷調查結果分析與統(tǒng)計

2.1 針對駕駛員的隧道照明現(xiàn)狀調查

2.1.1 問卷調查結果

隧道照明中，使用者對照明條件的需求主要包括安全行駛、及時察覺緊急情況、看清路標及指示系統(tǒng)、防止視覺疲勞與眩光影響以及視覺舒適度和自然度［8］。據(jù)此設計的問卷問卷調查共回110份，其中受訪對象的背景結構分布見圖1。

圖1 受訪對象背景結構分布

從表2統(tǒng)計分析的各個分值可得：接受調查的110名受訪者認為隧道內路面亮度普遍偏暗，且路面亮度均勻性不佳；在隧道內正常行車條件下，隧道內部標志標線大多數(shù)清晰可辨，且視覺環(huán)境基本能夠滿足車輛的安全運行，但評分相對較低，仍需要進一步改善加強。

表2 主觀測試各項得分

根據(jù)調查結果，在110名受訪者中，有53.64%的人認為當前隧道環(huán)境中路面情況并不是均清晰可見；有接近60%的受訪者認為隧道行駛過程中視野內各空間組件亮度比不太合適；有一半受訪者認為當前隧道照明環(huán)境中物體顯色性較差；有超過四成的受訪者認為在當前隧道照明環(huán)境中行車缺乏安全感，而且普遍認為因節(jié)能等原因降低隧道開燈率極大地影響了隧道行車的舒適性。

為了進一步研究受訪者在當前隧道照明環(huán)境中是否具有安全感與路面情況、入隧后是否有明暗不適、隧道內明暗變化是否明顯以及顯色是否真實等問題，進行相關性分析，結果見表3。

由表3可得，路面亮度、路面亮度均勻度、進入隧道后的明暗適應度、隧道內各空間組件亮度對比和顯色性與受訪者在隧道內行車的安全感有顯著相關關系。路面亮度和均勻度指標越高，入隧后明暗適應反應時間越短，各空間組件亮度對比度越好，隧道中物體顯色越真實。受訪者在隧道中行車安全感越高。

2.1.2 結果分析

（1）當前隧道照明環(huán)境總體上比較昏暗，路面亮度以及路面亮度均勻性不佳；（2）當前隧道照明設施缺乏后期養(yǎng)護和維修；（3）在隧道節(jié)能方面粗暴的降低隧道開燈率的現(xiàn)象普遍存在；（4）有相當一部分駕駛員無法在當前隧道行車環(huán)境中獲得安全感。

2.2 針對設計人員的隧道照明設計現(xiàn)狀調查

2.2.1 問卷調查結果

為了從源頭找出隧道光環(huán)境的缺陷，需對隧道設計人員進行調查。對隧道設計人員的問卷調查的統(tǒng)計分析得到：在回收的73份問卷中，有超過50%的被調查設計人員表示自己重視隧道中間段的照明設計，且在隧道照明燈具的選用上多以LED燈為主；在隧道墻面材料的選用上，啞光釉面瓷磚、有機硅涂料和蓄能自發(fā)光涂料的應用較為廣泛，見表4。

在設計隧道照明光環(huán)境過程中，大多數(shù)設計人員未將溫度和濕度作為隧道照明的影響因素；設計過程中在燈具設置間隔和隧道照明運營成本上考慮較多，對隧道墻面材料對照明的影響考慮較少。

有超過70%的設計人員表示很少或者從不根據(jù)隧道不同線形進行燈具布置的差異化設計，而且在燈具種類的選擇和布設中也大多參考已有的同類設計，很少去采用新的設計方法。

隧道設計人員在設計隧道照明時均考慮了安全節(jié)能的因素，也有部分新的材料與設計應用到了照明設計當中，但是缺乏統(tǒng)籌設計，應用程度相對較低。

2.2.2 結果分析

（1）隧道照明設計中已經(jīng)考慮了節(jié)能的問題，但是仍然不能滿足運營過程的節(jié)能要求；（2）隧道照明設計大多遵從已有設計和規(guī)范，對于新設計的應用和接納程度偏低；（3）隧道照明設計僅僅滿足了規(guī)范設計的要求，但是沒有在實際使用和后期維護方面做過多考慮，機械的、固定的設計較多，以人為本的設計的較少；（4）當前隧道照明設計缺乏整體考慮，側壁、拱頂?shù)裙猸h(huán)境構成要素并未包含在內，組合設計意識缺乏。

2.3 針對養(yǎng)護人員的隧道照明運營現(xiàn)狀調查

2.3.1 問卷調查結果

隧道照明養(yǎng)護作為維持和運行隧道光環(huán)境的最后一道保障，起著至關重要的作用。在接受調查的78名養(yǎng)護人員當中，有85%的人表示隧道照明是作為單列養(yǎng)護項目來進行的，且在他們維護的燈具以LED燈和高壓鈉燈為主，見圖2。

圖2 隧道運營開燈率頻數(shù)與頻率累計曲線

由圖2可知，有超過90%的受訪者表示隧道開燈率常年保持在80%以下，雖然能夠在一定程度上節(jié)省運營開支，但是隧道內行車安全性卻無法得到保障。

養(yǎng)護人員對影響隧道照明設施運營狀況因素的處理手段大多為視情況而定，養(yǎng)護計劃隨意性大，未形成系統(tǒng)、科學的養(yǎng)護計劃與方法。

2.3.2 結果分析

（1）目前隧道照明的養(yǎng)護手段不科學、不系統(tǒng)，養(yǎng)護周期缺乏計劃性；（2）隧道照明養(yǎng)護類別繁雜，且開燈率不足。

3 改善建議

目前我國公路隧道已經(jīng)從建設期逐漸過渡到運營期，改善駕駛員在隧道內行駛的視覺環(huán)境，構建節(jié)能減排、以人為本、安全舒適的隧道運營環(huán)境成為主要因素。

3.1 細化隧道照明設計規(guī)范和養(yǎng)護指南

目前隧道光照環(huán)境雖然硬件設施能夠滿足設計規(guī)范要求，但是在后期運營和實際運行表現(xiàn)中相對較差。一方面應結合運營實際，細化隧道照明設計規(guī)范；另一方面要形成科學、系統(tǒng)的養(yǎng)護指南，達到節(jié)能減排、安全適用、長期服務目的。

3.2 光源選擇多元化

要提升隧道內駕駛員的視覺感受、提高駕駛員的視覺適應性，在選用燈具時就不僅要考慮隧道燈光的亮度需求，還應考慮光源的色溫、亮度均勻性等其他屬性。

3.3 因地制宜、差異化設計

在隧道照明設計過程中要因地制宜，要針對不同的平面線形做好差異化設計，改變固有設計思維，積極嘗試新的設計方案，采用性能更優(yōu)的燈具和側壁涂裝。

3.4 設計隧道照明智能節(jié)能系統(tǒng)

隧道開燈率不足主要原因是基層養(yǎng)護單位難以承擔不間斷隧道照明帶來的高昂的電費開支?？梢酝ㄟ^隧道智能調光改變機械開關燈，節(jié)約電能，設計公路隧道照明智能節(jié)能系統(tǒng)滿足照明需求實現(xiàn)節(jié)能。

3.5 重視整體、組合優(yōu)化、統(tǒng)籌設計

目前，大多數(shù)照明設計都是從單一角度考慮改進措施，缺少整體設計，應考慮隧道光環(huán)境的組合設計，將隧道路面結構、裝飾材料和光源等因素統(tǒng)籌，從而實現(xiàn)最優(yōu)設計。