摘要： 城市短長度交通隧道照明工程設計過程介紹

　　關鍵詞： 照度,亮度,隧道,基本段,入口段,過渡段

　　1 前言及背景

　　隨著現代城市的發展，城市中越來越多機動車給城市交通帶來了前所未有的壓力，這就促使城市建設在道路交通方面必須有較快的發展，向著立體化的交通模式進行轉變。因此，越來越多的城市交通隧道開始出現，特別是城市中將現有車流量大的路口改建為下穿式的短交通隧道開始大量出現。這些跨線式交通隧道長度普遍較短，大部分的隧道下穿部分長度多在200米以內，加上兩側引道全長也不過4、5百米。

　　雖然城市內的這種交通隧道長度很短，但大多數隧道下穿段的長度還是超過100米，根據《公路隧道通風照明設計規范》(JTJ026.1-1999)，超過100米的公路隧道應設置隧道照明;另外，城市交通隧道因為位于城市內及周邊，一般車流、人流量都比較大，也很有必要設置隧道照明。

　　本文所介紹的成都雙流環港路東段下穿隧道就屬于這種情況。隧道總長430m，南北走向，共分衡重式路基擋墻段、U 型擋墻段及明挖框架隧道段三種結構形式。其中下穿段長121m，北側引道總長151m，南側引道總長158m。隧道下穿段機動車道內凈高5.5m，凈寬13.45m，非機動車道最小內凈高3.0m，人行道最小內凈高2.85m，非機動車道+人行道凈寬5.45m。本文主要介紹該隧道下穿段的照明設計。

　　2 照度確定

　　由于現在還沒有專門針對城市交通隧道照明的相關規范，因此現在有關公路隧道照明的設計規范仍然采用《公路隧道通風照明設計規范》(JTJ026.1-1999)。

　　隧道照明和道路照明的不同之處在于，道路照明主要在夜晚及環境光線不足時提供對路面的照明;而隧道照明除了在夜晚提供照明外，其主要的功能是在白天提供隧道內的加強照明，用以抵消機動車駛入黑暗的隧道內時，人的眼睛因為無法適應環境亮度快速變化產生的類似短時間喪失視覺的“黑洞”效應而發生危險。因此洞外亮度越高，洞內就需要越高的加強照明以消除這種現象帶來的危險。

　　根據相關設計資料，本工程隧道設計時速為60km/h，機動車道單向3車道，雙向共6車道，另外兩側各有一條非機動車、人行混行道。

　　2 .1中間段亮度

　　本工程設計時速60km/h，每側三車道單向通行。但根據JTJ026.1-1999表4.2.1，表中沒有三車道相關隧道的數據，因此本工程按該表中設計時速60km/h的最高亮度值確定中間段亮度標準為2.5 cd/m²，但由于本工程為城市交通隧道，車流量較普通公路隧道大，且可能出現車輛因為交通擁堵而阻塞在隧道內的情況。經過分析、考慮，本次設計適當提高基本照度標準至4 cd/m²。隧道內路面亮度總均勻度不小于0.4，路面中線亮度縱向均勻度不小于0.6。以下設計時當規范中相關表格內沒有相對應的三車道隧道數據時均按60km/h設計時速時設計標準的最高值選取。

　　2 .2入口段亮度

　　由于缺乏洞外亮度實測資料，根據JTJ026.1-1999表4.3.2-1，由于本工程隧道長度較短，為方便計算，南北洞口洞外亮度均按高值取L20=4000cd/m²;根據表4.3.1，入口段亮度折減系數k=0.022，入口段亮度Lth=k·L20=4000 cd/m²·0.022=88 cd/m²。

　　本工程路面為瀝青路面，根據JTJ026.1-1999 4.1.5，本工程平均亮度與平均照度的折算關系取18lx/ cd·mˉ²

　　因此，入口段亮度Lth= 88 cd/m²=1584lx。

　　2 .3過渡段亮度

　　根據JTJ026.1-1999 4.4，過渡段分為TR1，TR2，TR3三個照明段，各段所需亮度如下：

　　TR1=Ltr1=0.3Lth=26.4 cd/m²=475lx;

　　TR2=Ltr2=0.1Lth=8.8 cd/m²=158lx;

　　TR3=Ltr3=0.035Lth=3.1 cd/m²=565lx;

　　2 .4出口段亮度

　　在隧道出口，為了避免因為車輛從較暗的隧道突然進入到亮度很高的外界環境中而致使人的視覺難以在短時間內適應而產生“白洞”現象發生危險;因此需要對隧道出口段的照明進行加強，以幫助司機眼鏡提前適應洞外環境。

　　規范中規定，在單向交通隧道中，出口段亮度應取中間段亮度的5倍，本工程中，出口段亮度值取5Lin=12.5cd/m²=225lx。

　　3 各段照明長度計算

　　3.1入口段長度

　　本工程機動車道北側入口段引道縱坡坡度較大，達到4.286%;機動車道南側引道縱坡為3.205%，為方便計算，南北側隧道入口段長度計算均按4%縱坡來進行。

　　根據JTJ026.1-1999表4.3.2-2照明停車視距Ds表，在設計時速60km/h的車速下，照明停車視距Ds=62m，入口段長度根據式4.3.3：

　　Dth=1.154Ds-(h-1.5)/tan10°

　　式中Dth——入口段長度(m);

　　Ds——照明停車視距(m);

　　h——洞內凈空高度(m);

　　將本工程數據代入得：

　　Dth=1.154·62-(5-1.5)/tan10°=51.7m

　　3.2過渡段、出口長度

　　根據JTJ026.1-1999表4.4.2，過渡段各段長度取值為：

　　Dtr1=44m，Dtr2=67m，Dtr3=100m;

　　出口段長度為60m。

　　4各照明段長度確定

　　根據相關規范計算出各段長度后發現，僅入口段和過渡段1的總長就超過100米了，而本工程隧道下穿部分總長近121米，沒有足夠的長度完整的布置規范要求的各段照明。因此，根據本工程實際情況，同時結合計算數據，計劃將本工程隧道下穿部分照明分為入口段及出口段兩部分。

　　入口段的照明按照規范要求進行設置，亮度及照度取值Lth= 88 cd/m²=1584lx。入口段長度定為50m左右;入口段加強照明從距離下穿隧道洞口10米左右開始布置。

　　出口段的照明兼顧過渡段1和出口段照明，因此本工程出口段照度取值按過渡段1的照度值TR1=Ltr1=0.3Lth=26.4 cd/m²=475lx，出口段從入口段加強照明結束處開始布置，一直延伸至隧道出口。

　　5燈具布置

　　根據JTJ026.1-1999中給出的利用系數法照度計算公式

　　Eav=η•Φ•M•N/(W•S) (4.11.2-4)

　　式中，N—燈具布置系數;

　　Φ—燈具額定光通量;

　　η—燈具利用系數;

　　M—燈具維護系數;

　　W—隧道路面寬度(m)

　　S—燈具間距(m)

　　機動車道隧道照明燈具計劃采用隧道專用高壓鈉燈，人行、非機動車道的燈具采用防水防塵熒光燈。高壓鈉燈隧道燈和防水防塵節能型熒光燈均吸頂安裝于隧道頂部裝飾板下。經查閱相關資料、樣本各種功率高壓鈉燈隧道燈及熒光燈通量的額定光通量為：

　　Φ(400W)=48000lm 高壓鈉燈

　　Φ(250W)=28000lm 高壓鈉燈

　　Φ(150W)=15000lm 高壓鈉燈

　　Φ(100W)=9000lm 高壓鈉燈

　　Φ(36W)=3000lm T8熒光燈

　　由于本工程機動車道較寬，單側隧道就有三條車道，為了使隧道內的照度盡量均勻，隧道燈具計劃縱向布置三列，燈具布置系數N=3;維護系數M=0.7;燈具利用系數經查相關資料取η=0.6。

　　隧道基本照明除入口段外采用100W高壓鈉燈隧道燈，間隔10m布置。

　　Eav(基本)=η•Φ•M•N/(W•S) =0.6×9000×0.7×3/(13.45×10) =84.3lx=4.68 cd/m²≥4 cd/m²，滿足基本段照明照度要求。

　　隧道入口段加強照明計劃采用400W高壓鈉燈，間隔2.5米布置;

　　Eav(入口)= Eav =0.6×48000×0.7×3/(13.45×2.5) =1799lx=100 cd/m²≥88 cd/m²，滿足入口段加強照明照度要求。

　　隧道出口段加強照明計劃采用400W高壓鈉燈，在每組10米間隔的基本照明100W高壓鈉燈中布置1組，各組燈具間隔為5米。

　　Eav(出口)= Eav(基本)+ Eav(出口加強)=η•Φ•M•N/(W•S) =0.6×48000×0.7×3/(13.45×10) +0.6×9000×0.7×3/(13.45×10) =449.7lx+84.3lx=534lx=29 cd/m²≥26.4cd/m²，滿足出口段加強照明照度要求。

　　隧道內基本照明燈具間隔10米通長布置，其中入口段基本照明燈具使用每10米間隔的一組400W燈具，其余區段的基本照明燈具全部為100W。

　　人行、非機動車混行道燈具采用36W T8節能型防水防塵熒光燈每間隔10米布置一組燈具，每組燈具2盞。

　　Eav(人行)=η•Φ•M•N/(W•S) =0.6×3000×0.7×2/(5.45×10) =46.2lx=2.6 cd/m²≥2.5 cd/m²，滿足人行、非機動車道照明照度要求。

　　高壓鈉燈隧道燈及防水防塵熒光燈的防護等級均要求達到IP65;照明配電系統采用TN-S接地系統，燈具外殼均要求與PE線可靠連接。

　　5應急照明及疏散指示

　　根據《建筑設計防火規范》(GB50016-2006)12.5.3：隧道應設置消防應急照明燈具和疏散指示標志，其高度不宜大于1.5m。

　　根據計算，在隧道機動車道兩側和人行、非機動車道靠近人行道一側的墻壁上每隔10米間隔設置一盞23W應急照明壁燈和一盞8W疏散指示燈。應急照明壁燈和疏散指示燈均采用自帶蓄電池型，要應急工作時間不小于90分鐘。應急照明壁燈能在斷電后自動點亮;疏散指示保持常亮。應急照明燈具和疏散指示燈具的設置高度均為距離隧道地面1.5米。

　　6照明控制

　　隧道照明主要分為基本照明和加強照明兩部分，其中基本照明為24小時工作，為隧道夜間及白天提供最基本的照明;而加強照明僅在白天工作，為防止機動車駕駛員進出隧道時視覺出現“黑洞”和“白洞”現象而發生危險。

　　基于以上用途，隧道基本照明不設控制回路，保持常亮，僅在檢修及故障時斷開電源。

　　隧道加強照明燈具分成若干組，并由一臺隧道(路燈)照明控制器控制。該控制儀具有經緯時間控制、光控、遠程遙控、GPS自動校時、動態監測等功能，并可根據外界環境亮度自動控制開啟部分或全部加強照明燈具，以便在保證行車安全的前提下節約能源。

　　另外，隧道內的應急照明及疏散指示燈具回路均保持24小時接通，應急照明燈具在事故及停電時依靠自帶蓄電池自動點亮，疏散指示燈具平時保持常亮，故障及停電時依靠自帶蓄電池點亮。

　　隧道下穿段照明標準橫斷面布置圖

　　7隧道照明布線及安裝

　　隧道內照明燈具均吸頂或側壁安裝于于隧道壁裝飾板外側，隧道照明主電纜采用ZR-YJV阻燃型電纜敷設于密閉耐火型金屬電纜線槽內，每盞燈具的接線采用ZR-BV電線通過隧道專用絕緣穿刺線夾T接于照明主纜上，這樣既不用截斷主電纜，同時施工方便又安全可靠。另外，纜線穿出耐火線槽后均穿鋼管敷設，耐火線槽及穿線鋼管均敷設于隧道頂部及側壁裝飾板下的隧道主體上并噴涂防火保護層。

　　8后記

　　盡管此類城市交通隧道長度較短，但由于隧道照明涉及行車安全及人身安全，其設計一樣不能馬虎。由于較短的隧道長度，在根據規范設計各段照明時就需要靈活處理，需要根據具體工程情況具體分析，按規范合理確定和布置各段照明的照度及長度等。