公路隧道照明设计范文

关键词：隧道照明；仿真模拟；照度计算；DIAlux

中图分类号：U453.7文献标识码：A文章编号：2095-1302（2013）10-0026-03

0引言

随着我国交通事业的发展，高速公路的里程不断增加，公路隧道开始不断建立。由于公路隧道是一个半封闭空间，其照明与一般的道路照明存在很大的区别，因此，为了在隧道中营造一个良好的驾驶员视觉环境，隧道的照明设计就显得尤为重要[1]。

解决隧道中的照明计算问题，可以使用当今比较流行的照明模拟仿真软件来模拟隧道的照明空间。在众多的照明仿真软件中，DIAlux软件是一款可以模拟出空间照明模型的仿真软件。它可以在模拟的立体空间中计算出具体的照度情况，生成照度报表，并且在生成照度报表的同时，可以模拟出空间照明的3D效果图，以及可以模拟出不同材质隧道洞壁下的光照水平等。

1隧道照明的视觉特点

隧道照明系统作为维持隧道正常运行的重要机电系统之一，有着非常重要的作用。隧道作为道路照明上特殊的路段，特别在隧道使用过程中，其特殊性使汽车司机在白天从明亮的环境（或者在夜间从黑暗的环境）接近、进入和通过隧道过程中，将产生种种视觉问题：进入隧道前的视觉问题、进入隧道立即出现的视觉问题、隧道内部的视觉问题以及隧道出口处的视觉问题[2]。

隧道照明目的是创造洞内良好的工作视觉环境质量，确保在白天和夜间行驶的车辆以设计速度能够安全地接近、穿越和通过隧道。隧道的安全运行离不开隧道照明系统的支撑保障[3]。

2隧道内的照明强度分配

按照公路隧道照明规范，公路隧道的照明系统应该分为入口段照明段、过渡段照明段、基本段照明段和出口段照明段等四个照明段。照明系统应该可以随时提供接近段减光措施、应急照明和洞外隧道照明。在单向隧道中，应设置出口段照明段；在双向交通隧道中，可以不设置出口段照明段[4]。

2.1入口段亮度需求

式中，k为折减系数；L20为洞外亮度（cd/m2）。式中的k可根据《公路隧道通风照明设计规范》（JTJ026.1—1999）确定，中间值可用插值法计算。表1所列是不同交通量和行车速度时的折减系数。

表1不同交通量和行车速度时的折减系数平局车速vkm/hQ>2400辆/h双车道单向交通量2400辆/h>Q>700辆/hQ

60

-0.34）/20k=（14.9v-0.04Q

+0.003Qv-482）/34000k=（0.01v-0.3）

/20

40

-0.16）/20k=（5v-0.16Q+

0.005Qv+112）/3400k=0.00025v

2.2中间段亮度需求

中间段亮度Lin（cd/m2）见表2所列，用插值法可以计算不同交通量和计算行车速度时的中间段亮度Lin。

2.3过渡段亮度需求

当0≤X≤Dtr时，有：

当Dtr≤X≤D时，有：

Lth=Lin

其中，X为过渡段上点到过渡段起点的距离（m）；Dtr为过渡段长度（m）；v是平均车速（m/s）；D为过渡段计算终点长度（m）。

隧道中各照明段的照明亮度标准及计算方法可以参见《公路隧道通风照明设计规范》（JTJ026.1—1999）。

3使用DIAlux软件进行隧道照明的仿真设计

这里以十天线高速公路朱家沟公路隧道为例，实现基于DIAlux软件的隧道照明模拟仿真设计，以此来实现对隧道照明仿真模拟后的照度水平评估并且得到具体的照度数据报表。

朱家沟隧道位于国家高速公路网十堰至天水联络线（G7011）陕西境内安康至汉中高速公路上。朱家沟隧道左洞长度为452m，右洞长度为466m，设计车速均为80km/h，洞内无监控设施，只设照明系统。原设计入口段为两侧对称布设，亮度取值2500cd/m2，光源为高压钠灯，照明计算维护系数为0.70。

3.1隧道空间环境的建立

首先在AutoCAD软件中打开建立好的隧道灯具布设平面图，将平面图中除去隧道本体的其他部分全部删除。这里我们以隧道右洞近入口段一侧为例，删除多余部分后的图形的左下角的点移动至坐标原点，方便导入DIAlux软件，然后将这个图形在CAD环境下另存为2000DXF文件。

其次打开DIAlux软件，新建立体空间新环境，在新窗口中导入DXF文件。建立一个空间环境6m的立体空间。

最后给建立好的空间环境的各个表面赋予材质，实现实际隧道中的表面材质模拟。材质的不同会影响墙壁、路面和顶棚的反光系数，这将会影响后面的照明亮度计算。将隧道内的墙壁和顶棚赋予材质为石膏水泥，并将道路路面的材质赋予成深色柏油路面，营造出实际隧道中的空间环境。

3.2隧道空间内的灯具布设

在DIAlux软件中打开灯具库，使用雷士照明灯具库中的75WLED灯具进行仿真。在选取灯具之后，即可开始进行灯具的布设。由于在隧道内的灯具都是沿着直线均匀布设的，所以在DIAlux软件环境中，采取安装灯具直线排列的布灯方式。在灯具的布设时，要注意灯具的安装高度。DIAlux软件环境下默认为吸顶式布设，在这里我们选取自定义设置，由于隧道定为6m高，所以将灯具布设高度定位5.8m。DIAlux软件环境下会自动更改灯具距离工作面的距离，这将为照度计算做准备。这样，隧道入口段的立体空间模型如图1所示。

4输出报表

在上述步骤完成之后，就可以在DIAlux软件环境下进行照度计算得出照度报表。在计算前，应选择我们所需要测试的平面，隧道中主要的测试平面就是道路表面，所以选取路面为计算对象。在确定计算对象之后，就可以对所需要的信息进行选择，如效果图和等照度图等。图2所示是计算得出的结果显示的一组图片。

（a）隧道照明3D空间效果图

（b）隧道路面等照度图

通过上面的仿真模拟以及报表输出，可以看到仿真的结果基本上得出了隧道照明所需要的一些重要信息，如灯具布设图、3D仿真效果图、隧道内路面的点照度值等。有了这些信息，就可以和之前我们已经计算好了的隧道内各个照明段的照明亮度需求进行对比。经对比可以看出隧道内的照明亮度满足实际中的照明需求，符合驾驶员人体的生理特点，为驾驶员提供更加良好舒适的驾驶环境。

综上所述，本设计完全可以为隧道的安全运行提供一个充足的光照条件的保证，DIAlux软件也确实可以胜任隧道的照明仿真模拟以及对隧道设计光照强度的预先模拟计算。

5结语

通过以上的隧道照明模拟设计实验，我们可以看到，使用DIAlux软件可以在短时间内完成照明方案的模拟仿真以及照度报表生成工作，提高了工作效率。总体来看，DIAlux照明软件应用到隧道照明设计中来，有其自身的多个优点。

通过模拟实验可以看到，使用DIAlux软件可以模拟出隧道中的材质情况以及隧道的照明灯具选取和布设，并且该软件可以同时生成隧道的平面图、侧视图以及空间立体的3D视图，经过报表计算还可以输出隧道照明灯具布设后的点照度（光强）报表。这些特点都使DIAlux软件在隧道照明的设计过程中发挥很重要的作用。由于本次选取的隧道具有一般性，所以该软件可以广泛地应用到其他隧道的照明仿真模拟过程中去，它的易操作性及测试的准确性能够为隧道照明的前期设计工作提供很大的帮助。将DIALux照明软件应用到隧道照明的设计过程是可行的，也是高效的。

在实际的隧道照明中，模拟布灯以及得出隧道照明报表只是其工作中的一部分。洞外因素的考虑，如季节变化、天气变化等都会影响到隧道内的照明光照强度的调节，以现在的DIAlux软件还无法模拟出洞外光照强度变化所引起的洞内隧道照明强度的变化。另外，DIAlux软件只是一般的照明软件，它不具备添加智能控制模块的功能，所以在智能照明系统的设计中该软件具有它的局限性。

总体上，DIAlux软件在隧道照明的实际使用中可以发挥巨大的作用，它可以大大提高工作效率，因而可以广泛应用于隧道照明的设计中。

参考文献

[1]张立波，郝海杰.浅析影响公路隧道照明设计的因素[J].北方交通，2007（3）：94-96.

[2]赵忠杰.高等级公路隧道照明工程设计与研究[J].西安公路交通大学学报，1999（2）：57-59.

[3]刘德强.浅析隧道照明时设计及LED隧道灯配光设计[J].照明工程学报，2009（S1）：53-59.

公路隧道照明设计范文篇2

关键词：隧道照明；灯具；调光

中图分类号：U45文献标识码：A文章编号：

隧道照明与一般的道路照明不同，隧道白天也需要照明，而且白天的照明与洞口外亮度紧密相关，所以更复杂，照明效果的好坏与灯具、照明控制紧密相关。隧道照明应根据隧道的使用特点进行照明设计。本文以四川某高速公路隧道为例简要介绍隧道照明设计

1）隧道照明标准确定方案

本隧道设计车速按照80km/h，洞口净空高度7米，单向交通量近期（2022年）为511辆/小时，远期（2034年）为1327辆/小时

由于隧道尚未建设，根据四川地区高速公路隧道设计经验洞外亮度L20初步按照3000cd/m2考虑，隧道主体工程完成后，通过实测洞口环境亮度，优化照明亮度布置。

根据《公路隧道通风照明设计规范》JTJ026.1-1999，隧道照明设入口段加强照明、过渡段加强照明、出口段加强照明、基本照明、应急照明和洞外引路照明。

2）照明灯具选择

光源选择

隧道照明可采用高压钠灯光源、LED光源进行比较。

根据以上比较：高压钠灯具有价格低、穿透烟雾性能好的特点可在高速隧道多汽车尾气烟雾环境提高照明的诱导性和照明效果，有利于交通运行。但高压钠灯启动性能不好，显色性差，不利于事物的辨认和应急启动。LED灯具有启动性能好，显色性好的特点但穿雾能力差，价格较高，LED由于芯片的品质和封住散热问题，稳定性能一般。因此，综合考虑照明性能、使用功能和投资运行成本，本工程隧道使用混光照明，以高压钠灯为主，LED为辅。即加强照明、基本照明采用高压钠灯，应急照明、横通道照明采用LED灯，应急停车带照明采用高压钠灯和led灯混合安装。应急照明通过EPS供电，正常状态开启，提高隧道高压钠灯照明的显色性和舒适性，正常照明故障时，LED灯瞬时再启动确保交通安全。应急停车带人员操作作业可能，采用两种光源混光照明提高作业面照度和分辨率。

3）灯具布置方案

4）隧道照明调光和控制

隧道照明调光

本工程根据洞外亮度和交通量变化采用分级调整入口段、过渡段、出口段的照明亮度及中间段的亮度。根据《公路隧道通风照明设计规范》JTJ026.1-1999白天亮度调整表：

隧道加强照明分为4级控制，根据不同的环境亮度开闭隧道灯，基本照明分类两级根据交通量预测近期交通量较小夜晚采用减光控制。

隧道照明控制

隧道内的照明控制是根据隧道照明设计中所确定的照明区段、不同时段不同气候条件下的照明要求，控制各个照明回路的开关，从而达到既满足隧道的照明亮度要求，又节省能源的目的，其控制方式大致分为手动控制、分时段时序控制方式和根据洞内外的亮度值自动控制照明回路的全自动控制方式三种。

A.手动控制方式由人工根据不同的时段及天气情况而开关不同的照明配电回路；

B.分段时序控制方式是根据一天中不同的时段而开启(闭合)相应的照明回路；

C.隧道照明的自动控制方式则是利用光强检测器分别采集隧道内外的亮度参数，经过对比处理后，由计算机系统自动控制各个照明回路的开关，使洞内的照明亮度与外界自然光的亮度相适应。

③横通道照明控制

车行横通道照明设照明控制箱，车行通道卷帘门两侧设手动开闭门开关，照明灯具可手动开启、隧道控制器远程开启和与隧道门联动开启工作方式。人行通道照明开关设于人行通道门外侧，开关具有手动开启和红外感应开启功能。

④隧道照明配电

隧道照明按照晴天、云天、阴天、重阴天、夜间和深夜等不同的控制要求设置不同的供电线路，隧道加强照明和隧道基本照明均采用链串式配电接线方式。隧道照明电缆敷设在隧道两侧上部的电缆桥架内，除应急照明供电线缆外，其余照明回路供电线缆均采用阻燃交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯电缆。隧道应急照明由EPS电源供电，电缆采用耐火交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯电缆。隧道洞口外设有引路路灯照明。路灯供电电缆采用铠装电缆直埋敷设，过路穿钢管保护。

5）照明预留预埋

a.隧道照明用配电箱洞室

配电箱上、下部侧墙内分别预埋金属软管，电缆沟内的供电电缆从金属软管向上进入配电箱进行供电，配电后配电电缆从金属软管上桥架，对设备供电，同时一部分电缆通过隧道顶部预埋金属软管进入另一侧向本侧照明设备供电。

b.隧道横洞照明预埋工程

由于横洞照明电缆引自隧道应急照明配电回路,所以设置金属软管过拱顶金属软管，引至应急照明侧，为方便电缆穿线，设接线盒；

引入横洞的电缆在横洞拱顶内预埋金属软管并预留接线盒，方便横洞灯具接线；

横洞洞口侧壁预埋金属软管，连接电缆沟和横洞，方便连接照明控制线。

c.在洞内变电站洞室附近的左侧强电沟与右侧弱电沟互联，以及贯穿横洞的金属软管。

6）小结

隧道照明是运营成本的重要组成部分。在隧道照明中，隧道出入口的照明更是隧道基本照明的几十倍，能耗和运营成本相当大。隧道照明的亮度应根据洞外亮度进行调节，这样在节约资源的同时对照明效果也不会有明显的影响。目前，隧道照明应用处于传统光源和LED分享照明市场的状态，随着LED技术的不断发展，光效逐渐提升，价格也在明显下降，LED隧道照明的技术、经济、社会和环保效益将与日俱增。

隧道照明安装时由于隧道内的电缆较多与其他供电系统的交叉如风机供电、隧道内监控设施等电缆，应统筹考虑，总体安排合理，避免出现现场施工混凝土要浇筑，而预埋的管线和设备尚未定位的情况，各个专业之间需联系紧密，避免重复工作。

参考文献：

中华人民共和国交通部.《公路隧道通风照明设计规范》（JTJ026.1-1999）

《照明设计手册》（第二版），姚佳伟主编，中国电力出版社，2006.12.

公路隧道照明设计范文

关键词：隧道照明；节能控制技术；按需照明

随着《浙江省创建绿色交通省实施方案》（简称《方案》）的出台，我省全面开启“绿色交通省”建设，要求我省交通能源单耗和碳排放强度明显下降。隧道照明能源占运营能耗的50%以上，据统计和推算，隧道照明能耗有70%左右浪费在“过度照明”上。采用节能技术减少无效耗能，实现“按需照明”已成为迫切需求。本项目通过研究隧道照明智能调光系统，在提升隧道行车安全的同时实现“按需照明”，具有广泛的推广价值，同时项目试点实施成功，将具有极强的示范性和可操作性，为隧道照明安全节能改造及新建隧道机电设计提供参考案例，从而有效推动隧道营运安全与智慧节能发展。

1隧道照明节能管理的现状与对策

目前，节能管理的现状是普遍由专人负责照明管理，根据不同时段和环境，主观决定灯具开关数量和方式。这种控制系统通过亮度检测器检测洞外实际亮度，操纵灯具开关，能对灯具工作状态进行有效管理，使隧道照明满足《公路隧道照明设计规范》要求，为驾驶员提供良好的视觉环境，在合理范围内关闭不必要照明灯具，节约运营成本，通过增加或减少照明回路达到节能的目的。然后，这种控制方式极易产生过度照明或照明亮度不足等不合理现象，操作人员在监控中心无法实时掌握各个管辖隧道的交通量、天气环境、隧道内外亮度、平均车速等信息，凭经验按回路开关灯具，为了隧道内亮度达标，往往多开灯具，造成了能源浪费。另一方面，由于传统隧道照明大多采用高压钠灯，为了增加隧道内亮度分级，往往采用8回路以上设计，电缆重复敷设，成本高。

为解决上述管理中出现的问题，通过调研相关行业的智能隧道照明节能控制经验，顾及隧道照明的既有设计规范和原则、施工养护特点、现有控制手段，在研究对象隧道常年平均交通量、不同时段平均交通量和车辆通过的平均速度、不同季节不同时间段隧道口外亮度、常年通过的主要车型、隧道内异常状况，利用LED隧道灯可调光的特有性能，设计智能化的隧道照明节能控制系统，达到隧道“按需照明”的目的，有效降低交通能源消耗，保护环境。

2项目试点实施

本项目实施试点隧道为温州绕城高速公路北线--江北岭隧道右线，试点改造内容主要是隧道照明智能调光节能改造，隧道基本情况详见表1。

根据新行业标准《公路隧道照明设计细则》（JTG/TD70/2-01-2014），隧道照明节能控制器结合洞外亮度、交通量、设计速度、供电电源、天气条件、光源特性、隧道线型等因素，同时具备正常和异常交通工况的控制功能，采用智能控制为主、手动控制为辅的控制方式。智能控制方式是在自动控制方式的基础上，采用短时交通流预测理论，实现隧道内照明设施动态调光控制，达到安全、舒适、高效、节能的照明效果，体现绿色照明、“按需照明”的理想设计目标。隧道加强、基本（含应急）照明灯具全部采用节能、环保、显色性好的LED灯具，并配备与LED寿命相适应的高质量、长寿命恒流驱动电源，同时配备有模拟无级调光功能，调光输入信号为0～5V，亮度调整范围为0%～100%。隧道内照明灯具采用两侧对称布置方式，灯具安装高度离地面为6.1m。

2.1外场设备基础制作

包括照度仪基础、微波车检基础，通过前期的基坑开挖、置模、地笼预埋、混凝土浇筑、养护等工序，设备基础。

2.2照明控制系统施工

照明控制系统主要由照明PLC和电力载波设备组成。照明PLC是系统核心部件，采集实时洞外照度信息、车流量信息，经内部运算及模型匹配后，向电力载波主机输出调光指令。电力载波主机载波分控间通信采用光纤传输，减少线路干扰；载波分控与载波模块间，加入过滤器，用于消除供电电路中的谐波干扰。

隧道照明智能调光系统包括现场采集设备、照明控制主机和LED调光控制设备，照明控制主机通过控制总线连接地磁车检器、微波车检器、双照度仪等现场采集设备，采集隧道内交通量、平均车速、平均车距以及洞外亮度，通过电力载波主机连接各个单灯控制器，采集各LED灯具实时状态，控制亮度输出，并设置紧急手动控制模式，避免因系统故障导致隧道照明失控。通过在控制柜内安装光纤485传输模块，载波主机与载波分控建立数据连接，实时采集分控下端各载波模块工作状态，PLC通过从载波主控读取数据对隧道内各灯具状态进行监控。最后，通过PLC以太网通信模块进行通讯，以太网网口接入隧道工业以太自愈环网交换机系统，将采集到的数据通过传送到终端服务器。以直观方式查看隧道内声光设备等运行状态，并可以发送指令控制远端设备状态。以此实现实时远程智能化监控隧道照明系统。系统的核心部分是隧道节能控制器中央处理器，设计了电源管理模块、视频监控模块、红外传感模块、雷达传感模块、回路控制输出模块、232接口模块、通讯模块、485接口模块、微波传感模块光照传感模块，共同组成隧道照明安全高效节能控制系统架构。针对系统架构，项目组做了详细设计，在设计方面，采用强电、弱电分离方式，避免了强电对弱点的干扰。具体隧道照明高效节能控制器结构图如图1所示。

3项目总结

试点实施完成后分别采集了江北岭隧道双洞的照明数据，其中左洞没有进行LED灯改造，采用高压钠灯为光源；左洞则是实施了智能照明改造，采用LED灯具为光源。对连续几周的数据进行分析比较，改造后综合节能率达到65%左右。本次试点改造是在原有系统的基础上新增设备及管理软件，试点改造基本满足实际应用，但仍无法避免一些问题，如系统平台有部分功能重叠，衔接不够紧密，增大了监控人员的操作难度；现场施工有一定难度与风险，改造实施成本较高，作为典型模式推广有一定难度。建议在后期推广中着重针对新建隧道，在设计阶段作为整体方案统筹考虑。

参考文献

[1]宋白桦，李鸿，贺科学.公路隧道照明的研究现状和发展趋势[J].湖南交通科技，2005（1）.