探讨公路隧道照明调光及行车安全

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【摘要】提出了对于公路隧道的入口处的照明调光进行全面的升级，一方面，为了减少交通安全事故的发生而促使照明调光的精细化程度有所提升，另一方面，还结合了山西西纵高速公路右玉至平鲁段机电工程建设工程中隧道的实际情况以及相关数据和调光曲线来进行理论分析。得出了系统的精细化程度是保障行车安全的一项重要指标的结论。

【关键词】隧道智能照明系统控制器；精细调光；实时性；盲视效应；亮度跳变

1引言

目前，在我国经济发展的过程中正在加大基础设施的建设，这也就促使公路以及隧道工程施工增多，相关隧道的照明设施一方面需要不断完善系统设置，另一方面总的数量也在不断加大，在这个过程中必然会产生一系列的设备运营和维护费用，这笔费用也会成为不小的支出，而这也就意味着照明节能和行车安全之间就必然会产生矛盾。在技术不断发展的今天，节能的方式有多种多样，给公路隧道运营管理过程中照明节能设计和管理相关工作提供了更多的选择【1】，但是，事实上，如果选择了不恰当的节能方式，那么也会为隧道行车带来不良的影响，特别是安全风险不断增加。在一些工程应用中，许多调光方式实际上是在理想状态下进行变化的，在晴天的情况下，洞外的光亮度发生了变化，那么洞内的光亮度也会随之变化；但实际上，洞外的亮度受到多方面因素的影响，变化大，因而很难达到理想状态。从这个角度来说，在公路隧道的入口段，照明系统如果依然采用简单的分级调光，即使是采用了时序调光，那么，洞内入口段的光亮度也会发生较大的跳变，跳跃性强而且也十分频繁。尽管这种调光照明的方式在很大程度上节省了电能，但仍然有安全风险存在。本文针对公路隧道的照明调光过程进行了分析，并结合山西西纵高速公路右玉至平鲁段隧道照明工程，对于具体分析出的不良的调光方式以及相关的危险要素进行了识别，提出了改进技术方案，并给出了相应的数据指标。

2现有公路隧道照明方式之不足

据有关数据统计，目前，我国的公路隧道还存在着诸多因照明问题而诱发的安全隐患，因为照明方式不佳，导致安全事故的发生，而这些问题最主要的来源就是盲视效应（短时间内无法看清物体）以及黑洞效应，同时也与低照度和亮度的跳变等有一定的关系。这些问题影响了司机的视线和驾驶心理，使诱发事故的可能性增大。在行业标准中，对LED灯具和照明控制器已做了一些具体规定【2~4】。值得注意的是，除了行业标准已经有了具体规定的如频闪效应和斑马效应等，盲视效应和亮度跳变实际上是两个新的问题，这是因为在LED照明系统尚未应用前，这2个问题是不存在的。近年来，在行业标准中，对于影响公路隧道运营安全的路面的光亮度进行了标准性的规范。但是，黑洞效应依然没有被消除，而如果亮度是可控的LED灯，甚至会出现调光亮度等级低的问题，除了诱发黑洞效应，还会衍生出盲视效应等问题。

3公路隧道实际洞外亮度变化分析

如图1所示蓝色曲线，是传感器在全晴天条件下测量的洞外亮度乘以折减系数【5】后的值，这个曲线图的条件是天气晴朗，万里无云。这一条件下，即使是传统的分回路调光或按图中所示棕色分10级调光曲线，也能够很好地满足需求，安全性也不会受影响。尽管10级调光存在亮度跳变，但是，每天跳变的数量有限，因而对于行车安全所构成的威胁并不大。而在图2所示的天气发生变化的情况下，这些调光方式就很难达到安全性要求。对于这种随机变化的天气情况，在夏季的山西是经常出现的。图2所示的是，在正常情况下，监测到的一整天的洞外亮度的变化图。由图2可见因为云系的变动，洞外的亮度变化是没有任何规律的，此情况下传统的分回路调光照明必须要实施满功率的照明才能满足需求。图3所示的是基于图2实现的，在图2基础上拉长时间轴来获得数据变化情况，在这1h中，亮度变化的范围是非常大的，而且是随机的，毫无规律的。而图3所示的洞外亮度发生的变化，可以计算得出在这1h时间内，理论的照明调光曲线变化【5】。而图4所示的蓝色曲线是入口段的路面亮度伴随着洞外的亮度变化而发生变化的理论的调光曲线，这一曲线的亮度变化范围是非常的大，同样也没有任何规律。

4粗犷调光对行车安全的影响

图4中的粗线是分10级调光曲线，从图中可以看到，作为一个分10级调光的粗犷系统，实际上也是基于图3的洞外亮度变化情况来调节的，但是，其亮度等级太低，故每级间隔20cd/m2。图4中的黑色横线表示的是调光动作阈值，蓝色细线是理论的调光曲线，棕色粗线是实际调光曲线。结果显示，如果理论调光曲线在相邻的2个等级亮度之间发生了变化，则10级的调光是不发生变化的，相反，如果出现了跨级或者越级的情况，则实际的调光曲线就会发生跳变。从图中可见这种跳变非常频繁，严重影响行车安全。而如果是在亮度低点处，亮度在转瞬间的降幅会达到33%，这会产生严重的盲视效应，危及行车安全。而传统的钠灯分回路调光照明系统尽管存在跳变问题，但调解频度低，每天只有2~3次【6】，其危险性并不突出。从上文的分析可见，亮度跳变的原因主要是调光亮度的等级少，而这也就意味着盲视效应的发生。

5调光精细化程度对安全性的作用

将图4的时间轴进行拉长，具体时间如图5所示，在这一期间，亮度是有升有降的，如果将调光亮度的等级划分为100级，那么，从图5中就可以发现，实际的调光曲线和理论的调光曲线前所未有地接近，洞内的跳变亮度2cd/m2，跳变的亮度即使在低点，其变幅也仅为3.7%，从而保障了安全性。

6结论与建议

基于上文的分析，得出以下3条结论：满足标准要求的调光，节能才有意义。第一，满足标准要求的调光是保障公路隧道行车安全的必要条件之一。第二，具有实时【7】功能的公路隧道照明调光的精细化调光，是消除盲视效应的有效方法。第三，当前，我国公路隧道的调光照明系统存在一定的问题，因此很难达到精细化的标准要求，而这些问题还需要更多的学者和专家以及行业内有经验的人员共同努力去解决。

【参考文献】

【1】周健.公路隧道LED灯照明系统无级调光控制方式研究[J].公路交通科技(应用技术版),2009(11):105-108.

【2】JT/T939.1—2014公路LED照明灯具第1部分：总则[S].

【3】JT/T939.2—2014公路LED照明灯具第2部分：公路隧道LED照明灯具[S].

【4】JT/T939.5—2014公路LED照明灯具第5部分：照明控制器[S].

【5】JTG/TD70/2-01—2014公路隧道照明设计细则[S].

【6】吕晓峰.公路隧道LED智能化无级调光照明节能分析[J]．中国交通信息化，2012(2):195-201．

【7】李宏杰,马二顺，吕晓峰,等.公路隧道照明调光过程中的危险因素分析及安全性指标[J].隧道建设,2015,35(12):24-29.

作者：贺占跃 吕晓峰 李宏杰 单位：山西交通控股集团有限公司朔州高速公路分公司