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      隧道照明設計基礎(一)

      點擊次數:   更新時間:14/09/13 16:55:09     來源:www.elminuto7.com關閉分    享:

       

      2014-09-13 選自鳴志自控

      隧道照明是戶外照明中最常見的應用之一。它與標準道路照明有著明顯的差異。從本期起,小編將陸續為大家普及隧道照明設計的基礎知識。

      首先,我們先來了解一下隧道照明與道路照明的區別:道路照明主要發生在道路上照度嚴重不足的地段,且絕大多數在夜間。隧道照明無論在白天或夜間均必須提高,而且主要的問題不是在夜間照明中產生,而是在白天。在白天日光下,隧道內、外的亮度差別極大,特別在長隧道中照明系統要提供合理的亮度水平,解決車輛駕駛員從亮環境進入暗環境,再從暗環境返回亮環境的視覺適應問題。因此,照明的目的主要是要保證車輛在某一速度下接近、通過和離開隧道時,其行駛中感覺到的安全性和舒適性應不亞于在與隧道相接的露天道路上行駛的感覺。

      其次,我們還需要了解兩個隧道照明中出現的兩大主要現象:

      (1)黑洞效應。即隧道入口處或隧道內,照明亮度太低,又沒有足夠的適應時間,使駕駛員在室外高亮度下接近隧道時所看到的隧道猶如“黑洞”一樣。

      (2)閃爍效應。這是由于照明燈具的間距布置不當引起隧道內亮度分布不均造成周期性的明暗交替環境,在某種車速下產生閃光的感覺。

      除此外,隧道中眩光控制與路面亮度均勻度等影響照明質量的參數也應足夠重視。

      盡管隧道照明中視覺現象特殊,但歸根到底還是要解決人眼的暗適應或明適應問題,提供的照明系統能使駕駛員看清行駛前方的道路段細部,在規定的安全距離內避免事故。隧道中通常分為白天照明和夜間照明。由于白天照明所涉及的照明問題較為復雜,只有理解了白天照明情況才能進行合理的照明設計。

      最后,我們還需要了解一下隧道的分區。在長隧道中采用同一的亮度或照度標準進行照明設計顯然不合理,如果以隧道入口處的高標準或隧道中間的較低標準進行照明設計,勢必造成不經濟、不實用,或不能滿足視覺適應要求,必將引起“黑洞效應”。

      各國在隧道照明中對長隧道均分區處理,但分法不盡相同。國際照明委員會(CIE)對此作了統一劃分,即分成入口區、臨界區、過渡區、室內區(有時也稱中央區)和出口區共五區,見下圖介紹的分區情況,圖中對各區的亮度變化作了定性描述。

       

      通常,我們根據分區來確定其亮度或照明值。在確定各分區的亮度或照明時,要考慮到安全停車距離這個因素。所謂安全停車距離,即一輛車以設定的速度駕駛到完全安全停止所需的距離,該距離包括駕駛員作出反應和剎車的距離,由當地交通法規選定。

      本期,我們先介紹第一個分區:入口區的亮度值或照明值的確定。

      入口區位置在圖1-1中有明確表示。該區的亮度隨著季節、氣候、隧道口的朝向及其周圍環境差異等諸因素而變化。作為駕駛員感受到的亮度,包括隧道口周圍環境亮度產生的等效光幕亮度,則更為復雜。為實用目的,CIE采用隧道口1/4高度處一點為中心,在隧道前安全停止距離處駕駛員眼睛張角20°圓錐視場內平均亮度作為入口區的亮度值。表1-1表明20°圓錐視場內天空所占的比例、隧道入口的朝向、設定的安全停止距離等各種因素。


      上述是CIE推薦的第一種確定入口區平均亮度L20的簡便實用方法,即考慮各種影響入口區亮度的因素,查表取得。推薦的第二種方法是用公式來計算L20,其計算式為

      L20=γLC+ρLR+εLE+τLth

      其中 γ+ρ+ε+τ =1

      式中 L——天空亮度;

      LR——道路亮度;

      LE——環境亮度;

      Lth——隧道臨界區的亮度;

       

       

       

      ① 主要取決于隧道的朝向:

      低表示在北半球,朝南入口,向北行駛:

      高表示在北半球,朝北入口,向南行駛:

      對于東、西入口,則在底和高之間取值。

      ② 主要取決于隧道入口周圍的亮度:

      低表示周圍反射系數低:

      高表示周圍反射系數高。

      ③ 主要取決于隧道朝向:

      低表示在北半球,朝北入口,向南行駛;

      高表示在北半球,朝南入口,向北行駛;

      對于東、西向入口,則在低和高之間取值。

      ④ 安全停止距離60m,天空所占比例為35%在實際中不會遇到。

      γ——天空所占的比例,%;

      ρ——道路所占的比例,%;

      ε——環境所占的比例,%;

      τ——隧道入口所占的比例,%。

      如果設k=L­th/L20,其中k為一設定的比例系數,則有

      由于在安全停止距離設定為100m160m時τ值較低,小于10%,而k值不會超過0.1,τk項可以忽略不計,L20可寫成

      而此時γ+ρ+ε<1。

      γ、ρ和ε很難精確測定。在要求不大精確前提下,Lc、LR、LE見表1-2,見圖1-2.

       

       

       

      在隧道照明設計中確定L20時,初步設計階段在手頭資料不多的情況下可用前一種方法。在最后照明設計時,此時隧道設計資料較多時,可用后一種方法。

       

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