关键词 隧道照明 照明灯具 照明设计
隧道照明(Tunnel lightmg)应该保证交通的畅通，没有梗阻现象发生。在各种天气条件下，不管是白天还是完全黑暗的时段，与开敞的道路相比，要求司机的安全及舒适感没有降低。驾驶员应该能够获得足够的视觉信息，对于道路其他使用者的行为、前方路线的判断、入口处的障碍等，应在安全的停车距离内能够及时做出反应。
一、视觉特征
白天隧道的照明要求更为复杂。由于适应了白天相对较高的亮度水平，驾驶员在长的隧道里分辨细节的能力急剧下降，在隧道的入口处形成“黑洞现象”。如果隧道不长，细节或许会被看到。白天隧道是否需要照明，主要由以下因素决定：a.隧道的长度；b.出口的可见度；c.自然光的光照水平；d.交通流量。关于这个问题，可参考CIE 88-1990“道路隧道和地下道照明指南(Guide for the lighting of road tunnels and underpasses)”。另外，长度小于25m的隧道，不需要照明。
二、隧道的照明分区
隧道照明的好坏取决于为驾驶员创造良好可见度的条件，隧道内的照明应该与驾驶员的亮度适应水平相匹配。当驾驶员沿隧道行驶时，适应水平在不断地变化。沿隧道长度方向，隧道的照明条件可分为五个区域：接近区域、阈限区域、过渡区域、隧道内区域和出口区域(图1)。
1．接近区域
接近区域不属于隧道本身，而是指隧道人口之前的那段道路。从这里开始，其视觉条件应该保障驾驶员看清路况，遇到障碍能够及时停车。接近区域的长度应该与安全停车距离相同。这个区域驾驶员最大的亮度适应条件决定了隧道初始段阈限区域的亮度。CIE定义这个适应状态为L20，代表位于入口处之前安全停车距离内相对于隧道开口中心2×10。锥角视野的平均亮度(图2)。对L20的深入研究，成为隧道照明入口段设计的重要基础。
2．*阈限区域
我们可以将阈限区域分为前半段和后半段。前半段相当于安全停车距离。前半段的亮度水平与外部亮度水平L20、安全停车距离和照明系统的光学设计有关。遮阳顶蓬、建筑构架和其他附属设施将降低L20，同时也会减少隧道初始段的电能消耗。阈限区域的后半段的亮度水平会立刻降到初始亮度水平的40％，见图3。
3. 过渡区域
过渡区域的照明水平朝着隧道内区域会逐渐减少，减低的速度与人眼的适应速度和适应时间有关。减低的等级不应超过3：1的比例。
4. 隧道内区域
隧道内的这一段区域，是整个隧道最长的部分。亮度水平与安全停车距离和交通流量有关，如表2所示。
5．出口区域
出口区域的视觉转换并不连续，白天从低照度水平突然进入到高照度水平。此段的照明水平应该提高，理由如下：
①由于出口处的自然光很亮，提高隧道出口内的照度可以保证大车看清楚紧随其后的小车；
②离开隧道的车辆应该能够从后视镜中清楚辨别其后的车辆;
③夜晚隧道内照度高，隧道外照度可能相对较低，夜晚的出口相当于白天的人口。所以车辆速度的放慢以及紧急情况的预防，都会对出口处的照度水平有一定的要求。
三、灯具配光特征
隧道灯具根据配光和布置可以分为对称光分布、非对称光分布。在对称光分布中分为横向配光和纵向配光；在非对称光分布中又分为正向配光和反向配光两种，见图4。
1．对称光分布
对称光分布分为横向配光和纵向配光。对称横向系统的配光方式使得光的辐射与隧道的轴成直角，形成良好的视觉引导，眩光效应最小，车辆之间均有光照。对称纵向系统光的辐射平行于隧道的轴，光效很高，灯具间距可以增大。但是，墙面上会有阴影和不均匀的亮度间距变化。
2．非对称光分布
用于隧道照明的灯具，可以根据配光的方向和车辆行驶的方向分为正向配光(Probeam)和反向配光(Counterbeam)两类。
(1)正向配光
正向配光是光束的主要方向与车行方向相同，照亮前面车的后面。这种光分布使得物体亮度较高，而整体亮度水平较低，形成正的对比。
当刚进隧道或驶出隧道时，可以看清前面车的后影。这种布置方式适用于行驶速度很快、交通流量较大的单行隧道的入口照明和出口照明。
(2)反向配光
反向配光是指光束的主要方向与车行方向相反，这样的光分布使得路面亮度较高，而物体亮度较低，形成负的亮度对比。光的辐射平行于隧道的轴，光束的方向与车行的方向相反，光效高，对比增加。缺点依然是墙面上的阴影和不等距的亮度变化。
四、光源选用
荧光灯、金卤灯、高压钠灯、LED灯是隧道照明普遍使用的光源。光源的选择主要考虑光效、光通量、灯具配光、灯具尺寸、色温、灯具耐久性、寿命、环境温度和投资费用。
五、隧道灯具布置(图5)
1．灯具沿侧面墙壁布置
这是目前普遍使用的照明手法。沿着隧道轴的方向，将对称配光照明器具安装在两侧墙壁，采用对路面和墙壁有效的照明手法。由于隧道中使用了对称光分布的灯具，隧道内的亮度均匀度较好，尤其是使用线性光源的情况下。但是，对比度会受到影响。
一般区域在两侧安装，但在行驶速度较慢、交通量较小的场合采用“之”字形排列效果更好。
2．灯具沿顶部布置
灯具沿着隧道顶棚布置，可以是单列设置，也可以是纵向对称双列设置。单列设置用于隧道宽度较小的情况；双列则用于隧道宽度较大的情况。
六、昼夜隧道的照明
照明对保障隧道内的交通安全起着关键作用。其实白天隧道事故的发生几率更高，因为隧道外的自然光与隧道内的照明形成较大的反差，产生强烈的对比。但是白天从暗的隧道内到出口，这样的转换适应较快。夜晚进入隧道时的转换问题也不是最大。只要夜间隧道的照明水平比街道高，这样就可以缓解进人隧道的视觉压迫性。
白天隧道是否需要照明主要依据隧道长度、出口可见度、自然光的穿透率、墙面亮度和交通流量等因素。国际照明委员会CIE推荐的日间照度水平是以隧道阈限内照度水平的百分比来决定的。在夜晚，CIE推荐的最小照度水平为入口处的照度水平。
国际照明委员会CIE将隧道入口处的环境特征分为8类，代表了8种不同的亮度环境，见图6。
由于隧道环境条件的复杂性，很难用数学公式计算出阈限区域和隧道内区域的亮度值。因此，根据入口处特征、交通速度和行驶的方向．附录二中附表1 8给出了用于隧道阈限区域照明计算的亮度值，这个亮度值可以根据实际情况加以调整。
七、隧道照明设计
隧道照明设计的主要目标是满足隧道内白天和夜间的可见度要求。白天隧道是否需要照明或如何进行照明主要依据隧道的长度、结构形式等。
1. 影响隧道照明的主要因素
①隧道入口处的表面环境亮度；
②地理位置；
③气候条件；
④遂道的结构方位；
⑤交通速度；
⑥交通流量；
⑦隧道建造的材料；
⑧隧道是否分离：
⑨特殊入口的隧道。
2．亮度水平设计
（1）确定阈限区域的亮度值
阈限区域的亮度值通过以下的步骤确定：
确定维护系数；
依据表1，确定阈限亮度Lth的百分比；
根据图6，确定隧道入口的景观环境类别；
确定交通速度和方位；
根据表2，读出亮度值，根据附录二中附表20读出影响因素的百分比；
调整亮度值(调整的最大幅度±20％)。
（2）阈限区域和过渡区域
根据图3中的显示，阈限区域和过渡区域的亮度水平会大大降低，每个区域的长度应该大约在一个安全停车距离。
(3)隧道内区域
隧道内区域是整个隧道的构成部分，这是驾驶者已经适应了较低的亮度水平，隧道内区域的亮度水平应该满足表2中的推荐值。
(4)夜间亮度
夜晚，驾驶者已经适应夜间环境较低的亮度，因此，根据北美照明学会的推荐，整个隧道内路面的亮度最小值不小于2.5cd／m2，出入口处的亮度水平不应小于隧道内路面亮度的1／3。
(5)非道路表面的亮度
隧道内表面的较高亮度将会减少“黑洞”效应，通过增加对比提高物体的可见度，提高驾驶者对光的知觉。隧道内主要由路肩、墙面、顶棚组成，当然还有路面。非道路表面的亮度设计主要依据隧道地理位置、结构形式、交通流量和照明方式。但表面亮度的增加并不
意味着可以提高可见度。
总之，墙面应该具有一定的亮度。路肩朝上3m的墙面，应该保持最小亮度在路面亮度的1／3，同时路面应该具有较高的亮度。隧道顶棚的亮度对于隧道内阈限区域的照明是有益的。
(6)均匀度
隧道内表面均匀的亮度可以保证驾驶者对亮度的充分适应。根据北美照明学会的推荐值，平均亮度与最小亮度的比值在2：1，最大亮度与最小亮度的比值应在3.5：1左右。
(7)阈限区域和过渡区域的切换控制
根据天气条件和太阳高度角位置的变化，白天室外亮度在不断地变化，因此隧道的阈限区域和过渡区域的照明要求是不一样的。在不同环境的光照条件下，为了维护隧道内外适当的亮度比，常常使用切换控制。实施回路控制设计，使用光控装置，从白天到夜间采用分级控制，以避免照度的突然改变。
