摘要：以照明控制系统改造前的魏家湾隧道为分析对象，设置了不同隧道进深位置处照度、亮度观测点，进行白天环境下的不同隧道进深位置处的照度、亮度等测试。测试结果表明：照度从入口段到基本段的照度值急剧下降现象，引起司机行驶的视野不适。路面中线纵向均匀度值小于规范值，说明隧道设计的照明系统的照明效果难以满足规范要求，但平均亮度满足规定要求。入口段、过渡段、基本段的同一横断面位置处的照度值差异较大，呈现出了横断面距路中线越远亮度越大的趋势，故而该隧道的照度布设呈现出不均衡性。
关键词：隧道；白天；照度；亮度；测试
1、工程概况
魏家湾隧道属于二级公路，隧道总长为230m，隧道为双向交通，形成速度为40km/h。隧道标准路面宽度为8.75m，两边检修道宽0.75m，隧道净空高度7.6m。隧道内部照明系统已投入使用，原有照明灯具和照明线路均已安装完毕。
魏家湾隧道已采用离网的光伏照明系统，通过照明的智能控制，实时根据外部环境变化进行隧道内部空间的亮度调节，实现了隧道照明技术的安全、节能以及环保。但魏家湾隧道目前的隧道内部空间的亮度调节是采用回路进行控制，隧道照明灯具进行分组组成回路，通过各个回路的开闭进行亮度调节；此种电路控制方案下存在弊端：
(1) 在照明过程中，灯具始终保持全功率进行照明，对整个照明系统而言并未进行节能；
(2) 在调节隧道内部空间的照度时，是通过回路的开闭进行调节，即隧道内部的照明灯具的开闭根据控制系统进行变化，隧道内部的照明间距实时变化，隧道内的平均照度和照度均匀度以及纵向均匀度都在实时变化。
2、隧道内照度与亮度测试方案
（1）测试对象
以魏家湾隧道为分对象，对隧道内照度与亮度进行不同时间段下的测试。
（2）照度与亮度数据
分别测定不同时段下隧道入口段、过渡段、基本段的照度，相关的计算照度平均照度Eav、平均亮度Lav、路面亮度总均匀度 U0，路面中线亮度纵向均匀度 U1。
（3）照度与亮度测试方法
测试前时在高速路政配合下隧道封闭上行或下行线的一个车道后，工作人员测试内容包括入口段、过渡段、基本段照度测定。
隧道照明性能指标测试方法与操作步骤如下：
①计算入口段、过渡段、基本段长度。
②接近段照度的测定方法：沿路面中线每5m取一点，测定该点照度值。
③入口段照度的测定方法：沿路面中线每5m取一点，测定该点照度值。
此外，为测定照度均匀度，在路段中部适当位置取7m×5m检测区域，每隔1m取一点，共30点，量取这些点的照度值。要求测试区域应沿路面中线对称。
④基本段、过渡段照度的测定方法与入口段相同。
（4）数据采集的仪器
采用ST-86L型弱光照度计、ST-85型自动量程照度计。
3、白天现有照明条件下隧道内的照度与亮度情况
根据隧道照明的不同要求和特征通常把长隧道（这里指需要设置人工照明的超过一定临界长度的隧道）分为入口段、过渡段、基本段。白天照度测量时间选择一天中的上午10点。
（1）纵向分布规律
入口段（0m~30m）、过渡段（30m~70m）、基本段（70m~120m）的照度值见表1所示。
表1 纵向照度值
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由表1可知，从入口段向过渡段、基本段前行，离进口端距离越远，路面亮度逐渐变小，入口段亮度最大值达到1420Lx，隧道离入口段距离为120m处最小照度值仅为59Lx，为最大照度的4.2%，基本段维持一个较大的距离，显然从入口段到基本段的照度值急剧下降，显著小于司机行驶中最大照度与最小照顾的变化曲线范围，从而引起司机行驶的视野不适。
（2）路面中线纵向均匀度及平均亮度分析
均匀度计算表达式为：U1=L´min/L´max，L´min为最小照度值，L´max为最大照度值，依据式可计算白天路面中线纵向均匀度值为0.21，而规范要求值为0.5，故而该隧道设计的照明系统的照明效果难以满足规范要求。
规范规定了隧道白天中间段照明照度水平区间为[1.5，2.5]cd/m2，由现场测试计算得到基本段及过渡段的平均照度为2.11cd/cm2，显然满足规范规定范围。
（3）不同区域的均匀度
按照单侧测量的方式测定区域范围内容的亮度，区域内亮度总均匀度计算式为：U0=Lmin=Lav，式中，Lmin为区域内最小照度值，Lav为区域内平均照度。
平均照度（cd/m2）：63.67（入口段）、23.35（过渡段）、4.65（基本段）；
最小亮度（cd/m2）：42.55（入口段）、17.33（过渡段）、1.76（基本段）；
总均匀度值：0.668（入口段）、0.742（过渡段）、0.378（基本段）。
其中，照度及亮度规范值需要>[0.3，0.4]（cd/m2）
可见，入口段、过渡段、基本段的总均匀度值均满足规定要求。
（4）横向分布规律
为研究隧道横断面的亮度现状，进行了隧道断面亮度测试，以路中线为基准线沿路中线向两边每隔1m进行亮度测试，入口段、过渡段、基本段的纵向中间位置处照度值见表2所示。
表2 横向向照度值
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由表3可知，入口段、过渡段、基本段的同一横断面位置处的照度值差异较大，呈现出了横断面距路中线越远亮度越大的趋势，故而该隧道的照度布设呈现出不均衡性。
4、小结
（1）白天环境下，改造前现有照明系统下的照明效果呈现出了照度从入口段到基本段的照度值急剧下降现象，显著小于司机行驶中最大照度与最小照顾的变化曲线范围，从而引起司机行驶的视野不适。
（2）路面中线纵向均匀度值小于规范值，说明隧道设计的照明系统的照明效果难以满足规范要求，但隧道内的平均亮度满足规定要求。
（3）入口段、过渡段、基本段的同一横断面位置处的照度值差异较大，呈现出了横断面距路中线越远亮度越大的趋势，故而该隧道的照度布设呈现出不均衡性。
参考文献：
[1]张韬.基于视觉特性的高速公路隧道照明光源亮度与能耗分析[D].重庆交通大学,2014.
[2]王希良,刘强,李晓寒.基于路面平均照度的隧道中间段照明节能优化[J].照明工程学报,2019,30(04):70-74.
论文作者:周沩
论文发表刊物:《基层建设》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/29
标签：照度论文; 隧道论文; 亮度论文; 入口论文; 横断面论文; 测试论文; 中线论文; 《基层建设》2020年第2期论文;