譚宗林，梁 策

（廣西南天高速公路有限公司，廣西 南寧）

根據(jù)中華人民共和國交通運(yùn)輸部《2021 年交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》顯示，截止2021 年底，中國公路隧道23268 處、2469.89 萬延米，里程數(shù)每年以超過10%速度增長，公路隧道照明能耗年均60 萬元/公里，占運(yùn)營隧道總能耗大于50%[1]。根據(jù)《公路隧道照明設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/T D70/2-01-2014）9.3.6 路面兩側(cè)2 m 高范圍內(nèi)墻面宜鋪設(shè)反射率較高的材料，當(dāng)墻面反射率達(dá)到0.7 時(shí)，路面亮度可提高10%[2]。史玲娜、李文淵等的研究表明，在相同照明條件下墻面反射率較高的涂料對路面亮度的提升較大[3]。

為了分析隧道墻面涂設(shè)高度對隧道路面照度的貢獻(xiàn)量，本研究利用DIALux 軟件模擬隧道兩側(cè)墻面不同高度和不同反射率涂料對隧道路面照度的影響[4]，分析墻面涂料對駕駛員視認(rèn)的影響并提出合理的墻面涂料設(shè)置方案[5]。

DIALux 軟件是目前世界上最具實(shí)用性的照明計(jì)算軟件，它幾乎能模擬任何環(huán)境下的照明設(shè)計(jì)。首先構(gòu)建三維立體隧道模型，然后將照明燈具參數(shù)導(dǎo)入系統(tǒng)軟件即可實(shí)現(xiàn)隧道照明亮度計(jì)算并進(jìn)行設(shè)計(jì)，計(jì)算成果包括隧道各工作面的照度、亮度、均勻度、3D 效果圖等相關(guān)數(shù)據(jù)[6]。

1 模擬實(shí)驗(yàn)

利用DIALux 燈光照明設(shè)計(jì)軟件模擬隧道中間段墻面涂設(shè)不同高度、不同反射率涂料對路面照明的貢獻(xiàn)大小，得出最佳的涂料涂設(shè)高度與反射率。

2 模擬內(nèi)容

模擬隧道未涂墻面材料和涂設(shè)高度分別為2 m、2.5 m、3 m、3.5 m、4 m，墻面材料反射率分別為0.4、0.5、0.6、0.7、0.8 的隧道路面中間段照度值。

模擬對象為隧道中間段，模擬隧道長度100 m，路面寬度9 m，R3 瀝青路面（輕微定向反射光路面），燈具安裝高度5.5 m，燈具水平角度20°，采用兩側(cè)交錯(cuò)布燈間距12 m 的布燈方式。

根據(jù)CIE 國際照明委員會中的規(guī)定：隧道交錯(cuò)布燈時(shí)測量區(qū)域應(yīng)選擇兩燈之間的路面區(qū)域作為測量區(qū)域，本研究選擇圖1 中所示長12 m 和寬9 m 的長方形路面陰影區(qū)域作為測量計(jì)算區(qū)域。

圖1 實(shí)驗(yàn)測量區(qū)域

3 模擬計(jì)算步驟

（1）在隧道未涂墻面涂料情況下，計(jì)算輸出測量區(qū)域的路面平均照度值、3D 效果圖及3D 偽色圖[7]。

（2）隧道涂2 m 高墻面涂料，反射率分別設(shè)置為0.4、0.5、0.6、0.7、0.8 時(shí)，計(jì)算輸出測量區(qū)域不同的路面平均照度值、3D 效果圖及3D 偽色圖。

（3）根據(jù)（2）中方法，將隧道分別涂2.5 m、3 m、3.5 m、4 m 高的墻面涂料，依次計(jì)算輸出測量區(qū)域不同的平均照度值、3D 效果圖及3D 偽色圖。

（4）模擬計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)如表1 和圖2 所示。

表1 不同反射率和高度墻面涂料下路面平均照度值（lx）

圖2 不同反射率下路面平均照度變化曲線

4 模擬結(jié)果分析

從表1 中可以看出相同反射率情況下，路面照度隨墻面涂料涂設(shè)高度的增加有上升趨勢；相同墻面涂料高度情況下，路面照度隨隧道墻面涂料反射率的增加有上升趨勢。

（1）隧道未涂墻面涂料時(shí)路面照度為49 lx。

（2）墻面涂料涂設(shè)高度2 m，反射率分別為0.4、0.5 時(shí)，路面照度為50 lx 提高了1 lx；反射率0.6、0.7、0.8 時(shí)，路面照度為51 lx，提高了2 lx。說明高反射率墻面涂料對路面照度貢獻(xiàn)較高。

（3）墻面涂料涂設(shè)高度2.5 m，反射率分別為0.5、0.7、0.8 時(shí)路面照度增加了1 lx，反射率為0.4、0.6時(shí)路面照度未改變。說明墻面涂料涂設(shè)高度增加0.5m對路面照度有一定影響，高反射率墻面增加明顯。

（4）墻面涂料涂設(shè)高度3 m，反射率分別為0.4、0.5、0.6、0.7、0.8 時(shí)，路面照度均維持在2.5 m 高度時(shí)的路面照度水平。說明墻面涂料涂設(shè)高度從2.5 m 增加至3 m 時(shí)路面照度提高不明顯。

（5）墻面涂料涂設(shè)高度3.5 m 時(shí)，反射率分別為0.4、0.6、0.7、0.8 時(shí)路面照度增加1 lx；反射率為0.5時(shí)，路面照度未改變。由于涂料高度從2 m 提高至3 m路面照度幾乎沒有變化，涂料高度3.5 m 提高路面照度1 lx 是墻面涂料加涂1 m 后積累的結(jié)果，所以墻面涂料高度從3 m 增加至3.5 m 時(shí)路面照度提高不明顯。

（6）墻面涂料涂設(shè)高度4 m 時(shí)，反射率分別為0.4、0.6、0.7、0.8 時(shí)路面照度均維持在3.5 m 高度時(shí)的路面照度水平，反射率0.5 時(shí)路面照度增加1 lx。說明墻面涂料高度在3.5 m 至4 m 對路面照度貢獻(xiàn)不明顯。

（7）當(dāng)墻面涂料涂設(shè)反射率0.7 以上，2～3 m高時(shí)對墻面貢獻(xiàn)變化明顯，如表2 所示。

表2 反射率0.7 時(shí)不同墻面涂料高度下路面平均照度值（lx）

由表2 可知反射率0.7 墻面涂料高度2.5 m 時(shí)路面平均照度升高至52 lx。

綜上，墻面涂料高度越高，路面照度越高。墻面涂料高度為2.5 m，反射率大于0.5 的路面照度比未涂設(shè)墻面涂料時(shí)路面照度提高2～3 lx。而墻面涂料高度從2.5 m 提高到4 m 時(shí)路面照度僅提高1 lx，這時(shí)墻面涂料產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益較低。因此，從安全、經(jīng)濟(jì)角度考慮墻面涂料高度設(shè)置為2.5 m 最佳；墻面涂料反射率≥0.7 時(shí)路面照度變化率較高，所以建議墻面涂料反射率不應(yīng)小于0.7。

通過模型3D 效果圖能直觀感受到墻面涂有涂料的隧道比未涂墻面涂料的隧道墻面的結(jié)構(gòu)感和立體感更強(qiáng)（如圖3 所示為模擬效果），能夠緩解駕駛員在隧道中行駛時(shí)的緊張情緒。墻面涂料亮度與路面亮度形成一定亮度差，能夠誘導(dǎo)駕駛員在隧道中行駛，提高駕駛員在隧道中行車的空間感。墻面涂料作為行車背景還能夠增加駕駛員對隧道內(nèi)障礙物的視認(rèn)，降低行車安全隱患。

圖3 3D 效果圖對比

3D 偽色圖是利用色彩的深淺表征模型中亮度高低的一種影像圖[8]。通過圖4 可以看出涂有墻面涂料的路面顏色明顯深于未涂墻面涂料的路面顏色，進(jìn)一步驗(yàn)證了墻面涂料的涂設(shè)對提高路面亮度的作用。

圖4 3D 偽色圖對比

5 結(jié)論

通過模擬計(jì)算分析，得到隧道墻面涂料涂設(shè)高度在2.5 m 時(shí)對路面照明光環(huán)境的貢獻(xiàn)率最高，經(jīng)濟(jì)效益大；采用反射率不小于0.7 的漫反射墻面涂料，涂料顏色較淺，與整體隧道壁形成一條帶狀線，能起到行車誘導(dǎo)的作用，但是這條淺色的帶狀線會使高速行駛的駕駛員視覺余光感覺單調(diào)，因此在其上繪制兩條顏色較深、高1.2 m、寬15～20 cm、間距30～40 cm 的腰帶線，這對改善駕駛員視覺余光的單調(diào)性具有重要意義，特別是要照顧坐高較高的大貨車駕駛員。從全壽命角度考慮，涂料還應(yīng)具有抗靜電、抗油污、耐沖刷等功能，在使用過程中當(dāng)反射率低于0.5 時(shí)應(yīng)采取相關(guān)措施及時(shí)進(jìn)行清潔。