第9章2 隧道照明

学习本课程的目的： （1）了解道路照明基础；
（2）掌握隧道亮度曲线；
（3）了解隧道照明设计内容。
9.5 概述
9.6 隧道照明基础 9.7 道路照明的质量
9.8 隧道亮度曲线
9.9 照明设计
9.5 概述 1、隧道照明的目的 把必要的视觉信息传递给司 机，保证行车安全。
2、人对光强变化的视觉问题
⑴ 人的视觉
⑵ 光学诱导性 ● 在道路照明设施中，排列成行的照明 器可以指示出道路走向、弯道、交叉和各 种特殊场合，再配合其它视线诱导标志， 能在远距离上使司机明显地注意到有危险 性的地段。 ● 照明器在排列、光色、光强以及设臵 的方位和间隔的变化，会有效地起到光学 诱导作用。
● 在同一区段内注意保持照明的一致性 （照明系列及光色等），以及在不同区 段，采用不同类型的光源、不同的格调 等，都会有效地起到光学诱导作用。 ● 在规模大、线形复杂、多层次的立体 交叉场合不宜大量装设路灯，这种场合 宜采用高杆照明，在照亮道路的同时也 照亮环境，可以获得与白天相似的良好 诱导性。
观察尺寸大的物体只需很短的时间， 同一物体，照度越高（背景亮度越大）， 识别时间越短。
9.7 道路照明质量
1、路面平均亮度
路面（背景）亮度越高，眼睛的对比灵 敏度越好（亮度对比阈ε越小）。Dunbar 实验表明：平均亮度升高时，察觉障碍物 所必要的亮度对比C变小。
1.0
0.8
亮度对比
0.6
0.4
● 避免瞬间停电或转换电源时发生短暂的黑暗，应 当设臵瞬时启动（1／5～l／10s以内）的辅助电源 电池组作为瞬间照明设备。
本章内容结束！
下一章内容： 隧道工程质量检测
2、司机的视觉
⑴ 视野：人眼的视野较广，大约100度范 围，上约50、下约75度
1.5m
60m 司机注视范围长约100m 对应的视角
100m
1
⑵ 视觉：视网膜上分布着两种感光 细胞，锥状体和杆状体细胞，根据 光强度不同进行工作。
⑶ 司机注视范围
国际照明委员会（CIE）建议：司 机观察路面的平均视点高度为1.5m， 相当于汽车司机的人眼高度，若向前 注视的视角约为1°则注视的范围约 为正前方60~160m左右。
9.9 照明设计
道路隧道的内部照明，不仅要有足够的 亮度，而且要有符合要求的质量。同时还 要注意到隧道的特点，即它是一个封闭空 间。另一方面，司机在动态条件下观察障 碍物时，需要更长的背景，即在增加的背 景长度上要保证亮度和亮度对比。
⑴ 确定光源和照明器
● 隧道照明的光源，除了应满足在隧 道特定环境下的光效、光通量、寿命及 工作特性、光色、显色性和控制配光的 难易程度等主要要求外，还应选择在汽 车排烟形成的烟雾中仍能保证有良好能 见度的光源。
I

⑷ 照度 照度是用来表示被照面上光的强弱，以被 照场所光通的面积密度来表示。取微小面积 dA，入射的光通为dΦ，则照度E为：
dA
d E 勒克斯lx dA
I。

dA'
⑸ 亮度
I 0 cos I0 L L0 A A cos
亮度是表征发光面在 不同方向上的光学特性
尼特nt
太阳的亮度：1.6 109 cd / m 2 荧光灯： (0.5 ~ 1.5) 104 cd / m 2
Lb L0 C Lb
C值表示对象与背景亮度差别的大小，C 值越大，可以识别得越清楚。C值小到某 一值以下时就不能识别对象了。

⑷ 颜色对比的影响
亮度对比是识别对象的主要因素，颜 色对比则为辅助因素。
⑸ 环境亮度的影响
对背景亮度的要求是足以识别背景。 足够亮的背景，才能衬托出对象的轮廓和 相对位臵，使司机作出准确的判断，保证 行车安全。
2 亮度(cd/m )
L1
L2 500 100
隧道入口
30 10
L3
至入口距离(m)
● 自然光在路面反射引起的亮度有可以
利用的亮度和需要限制的亮度两部分；
● 人工照明在路面反射引起的亮度是因 自然光不足或根本影响不到而需用人工
照明加以弥补的亮度，人工亮度沿路轴 的变化曲线称为人工亮度曲线。
由于目前人们对视觉适应能力的估算 不一致，所以在入口（包括入口段和过渡 段）亮度曲线的划法上相差甚远。我国的 《公路隧道通风照明设计规范》对各区段 的长度与亮度作了具体规定。
K m eV d
780 380
流明lm
式中：Km —最大光谱光效能，683 lm ／w； V(λ) —明视觉光谱光效率； e —为光谱辐射通量;
⑶ 发光强度(光强) 光通量的角密度(空间)，描述辐射体在不 同方向上光通量的分布特征
d I d
cd 坎德拉
若光源辐射的光通量Φ是均匀的，则在立体 角ω内的平均光强I为：
光入射人眼后产生的各种视觉 ● 光觉—明暗 ● 色觉—颜色 ● 立体觉—远近 ● 形觉—物体形状 ● 动觉—物体运动 ● 深度觉—深浅
⑵ 白天进洞
由亮度极高进入黑暗，有适应 的滞后现象－黑洞效应
⑶ 白天出洞
亮度差别大，容易出现弦光
3、我国隧道照明状况 我国公路上大部分隧道都无照明或仅 悬挂几盏路灯共行人照明，从调研得到的 资料看，安装了照明的隧道较少，照明的 标准也很低。《规范》规定300m以下的 行人稀少且交通量不大的隧道可不设照明， 但二级以上公路隧道长度超过100m时必 须有可靠的照明设施。
对于隧道总均匀度包括路面 和两侧2m高范围内的墙面，昼
间U0≥0.7；夜间U0≥0.5。 对于露天道路一般不低于0.4。
⑵ 纵向均匀度（ l ） U
为了提供视觉舒适性，要求沿各车道线 中心线有一定的纵向均匀度。纵向均匀度 是沿中心线的局部亮度的最小值和最大值 之比。 L
Ul
min
式中：Lmax—从车道线中心线测得的最大亮度； Lmin—从车道线中心线测得的最小亮度。
3、影响视觉的主要因素
⑴ 适宜的亮度
适宜的亮度是物体在视网膜成象引起 视觉的基本条件。物体表面亮度大，视网
膜上象的照度就高，就看得清楚，视觉与
亮度的对数成正比关系。
⑵ 对象的大小 “对象”的定义就是能够看到的事物 或者事物的一部分。能否看清对象，除 了依赖于照明条件外，还决定于对象的 大小。
⑶ 对象和背景的亮度对比 在观察方向上，若对象的表面亮度为 L0，背景亮度为 Lb，则对象与背景的亮 度对比C可用下式表示
⑵ 进行照度计算
照度计算的目的是根据所需要的照度 值及其它已知条件（照明器型式及布臵、 照明场所各个面的反射条件及污染情况等） 来决定灯具的容量或灯具的数量，或在照 明器型式、布臵及光源的容量都已确定的 情况下，计算某点的照度值。
● 照度计算基本方法的特点及适用范围
方法名称 利用 系数 法 用系数计算 查概算曲线 平方反比法 等照度曲线 法 方位系数法 特点 考虑直射光和 反射光两部分 的照度，计算 水平面上的平 均照度 此发只考虑直 射光产生的照 度，可以计算 任意面上某一 点的直射照度 适用范围 计算室内水平面的平均照度， 特别适用于反射条件的房间
Lmax
隧道纵向均匀度包括路面
两 侧 2m 高 范 围 的 墙 面 ， 昼 间
Ul≥0.8；夜间Ul≥0.6。露天道 路依道路等级不同，不低于0.7
或0.5。
3、眩光限制 道路照明眩光分为两类：
失能眩光
不舒适眩光
⑴ 失能眩光
眩光导致的识别能力的下降，是由光 在眼睛里发生散射过程造成的。表示对照 明设施造成的能见度损失方面的评价。失 能眩光是生理上的过程，是表示由生理眩 光导致辨认能力降低的一种度量。
⑵ 不舒适眩光 眩光造成的不舒适感，目前还没有专 门的测量仪器，是用眩光控制等级（G）
表示所感到的不舒适程度的主观评价。
表示在眩光感觉中的动态驾驶条件下， 对道路照明设施的评价,心理上的过程。
4、 诱导性 为了保证交通安全，道路的走向，道 路的界限，道路交叉点以及特殊地点都应 该清晰可见，要求有良好的诱导性。诱导 性一般来自两个方面：即视见诱导性和光 学诱导性。诱导性通过各种诱导标志和照 明设施获得，与照明设施等一起，共属交 通安全设施范围。
S
S
平面
对称 布置
交错 布置
中间 布置
S S S S
平面
双排布置
单排布置
O
O
灯具的布置方式
横断面
横断面
⑷ 电源及配电方式
照明电源、电压、容量、照度选择及配电系统型 式的确定原则； ● 隧道照明必须不分昼夜的连续进行，但在昼夜点 灯率上有变化。 ● 为了使照明可靠，确保连续性，必须保证有两个 以上独立电网供电。并要求它能有效的自动转换。
⑴ 总均匀度（U0） 为了使路面上所有区域都有足够的亮度和 对比度，提供令人满意的能见度，需要规定路 面最小亮度和平均亮度比值的范围。
式中:Lav——距车道边缘1/4宽度处(左或右) 测得的路面平均亮度； Lmin——距车道边缘1/4宽度处(左或右) 测得的路面最低亮度。
Lmin U0 Lav
● 隧道用照明器的主要作用是控制配光及保 护光源。
照明器的选择，应充分注意以下几点：
◎ 照明器的配光特性是否符合照明目的，能否符合于设臵 该照明器场所的几何条件。
◎ 形状和尺寸是否小而坚固，安装、维修应方便。
◎ 材料应有良好的耐腐蚀性能，必要时要施以表面处理。 ◎ 对隧道墙面的配光及烟尘的污染应充分注意。 ◎ 在满足照明质量、环境条件及防触电保护要求的情况下， 尽量选用光输出比高，寿命长、光通衰减少的照明器。
⑴ 视见诱导性
● 道路视线诱导标志，是沿行车带标明 道路边缘和线形的一种设施，以便昼夜 诱导司机的视线，并根据需要设在某一 路段上，如路面中心线、路线或两侧路 面标志、道路护栏与护桩、积雪地区设 臵雪标杆等。