摘要： 城市短長度交通隧道照明工程設(shè)計過程介紹

　　關(guān)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(xiàn)代城市的發(fā)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(shè)在道路交通方面必須有較快的發(fā)展，向著立體化的交通模式進行轉(zhuǎn)變。因此，越來越多的城市交通隧道開始出現(xiàn)，特別是城市中將現(xiàn)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(xiàn)。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(nèi)，加上兩側(cè)引道全長也不過4、5百米。

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

　　本文所介紹的成都雙流環(huán)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(jié)構(gòu)形式。其中下穿段長121m，北側(cè)引道總長151m，南側(cè)引道總長158m。隧道下穿段機動車道內(nèi)凈高5.5m，凈寬13.45m，非機動車道最小內(nèi)凈高3.0m，人行道最小內(nèi)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(shè)計。

　　2 照度確定

　　由于現(xiàn)在還沒有專門針對城市交通隧道照明的相關(guān)規(guī)范，因此現(xiàn)在有關(guān)公路隧道照明的設(shè)計規(guī)范仍然采用《公路隧道通風照明設(shè)計規(guī)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(huán)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(nèi)的加強照明，用以抵消機動車駛?cè)牒诎档乃淼纼?nèi)時，人的眼睛因為無法適應(yīng)環(huán)境亮度快速變化產(chǎn)生的類似短時間喪失視覺的“黑洞”效應(yīng)而發(fā)生危險。因此洞外亮度越高，洞內(nèi)就需要越高的加強照明以消除這種現(xiàn)象帶來的危險。

　　根據(jù)相關(guān)設(shè)計資料，本工程隧道設(shè)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(cè)各有一條非機動車、人行混行道。

　　2 .1中間段亮度

　　本工程設(shè)計時速60km/h，每側(cè)三車道單向通行。但根據(jù)JTJ026.1-1999表4.2.1，表中沒有三車道相關(guān)隧道的數(shù)據(jù)，因此本工程按該表中設(shè)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(xiàn)車輛因為交通擁堵而阻塞在隧道內(nèi)的情況。經(jīng)過分析、考慮，本次設(shè)計適當提高基本照度標準至4 cd/m²。隧道內(nèi)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(shè)計時當規(guī)范中相關(guān)表格內(nèi)沒有相對應(yīng)的三車道隧道數(shù)據(jù)時均按60km/h設(shè)計時速時設(shè)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(jù)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(jù)表4.3.1，入口段亮度折減系數(shù)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(jù)JTJ026.1-1999 4.1.5，本工程平均亮度與平均照度的折算關(guān)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(jù)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(huán)境中而致使人的視覺難以在短時間內(nèi)適應(yīng)而產(chǎn)生“白洞”現(xiàn)象發(fā)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(yīng)洞外環(huán)境。

　　規(guī)范中規(guī)定，在單向交通隧道中，出口段亮度應(yīng)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(cè)入口段引道縱坡坡度較大，達到4.286%;機動車道南側(cè)引道縱坡為3.205%，為方便計算，南北側(cè)隧道入口段長度計算均按4%縱坡來進行。

　　根據(jù)JTJ026.1-1999表4.3.2-2照明停車視距Ds表，在設(shè)計時速60km/h的車速下，照明停車視距Ds=62m，入口段長度根據(jù)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(nèi)凈空高度(m);

　　將本工程數(shù)據(jù)代入得：

　　Dth=1.154·62-(5-1.5)/tan10°=51.7m

　　3.2過渡段、出口長度

　　根據(jù)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(jù)相關(guān)規(guī)范計算出各段長度后發(fā)現(xiàn)，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(guī)范要求的各段照明。因此，根據(jù)本工程實際情況，同時結(jié)合計算數(shù)據(jù)，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(guī)范要求進行設(shè)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(jié)束處開始布置，一直延伸至隧道出口。

　　5燈具布置

　　根據(jù)JTJ026.1-1999中給出的利用系數(shù)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(shù);

　　Φ—燈具額定光通量;

　　η—燈具利用系數(shù);

　　M—燈具維護系數(shù);

　　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(jié)能型熒光燈均吸頂安裝于隧道頂部裝飾板下。經(jīng)查閱相關(guān)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(cè)隧道就有三條車道，為了使隧道內(nèi)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(shù)N=3;維護系數(shù)M=0.7;燈具利用系數(shù)經(jīng)查相關(guān)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(nèi)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(qū)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(jié)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(tǒng)采用TN-S接地系統(tǒng)，燈具外殼均要求與PE線可靠連接。

　　5應(yīng)急照明及疏散指示

　　根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB50016-2006)12.5.3：隧道應(yīng)設(shè)置消防應(yīng)急照明燈具和疏散指示標志，其高度不宜大于1.5m。

　　根據(jù)計算，在隧道機動車道兩側(cè)和人行、非機動車道靠近人行道一側(cè)的墻壁上每隔10米間隔設(shè)置一盞23W應(yīng)急照明壁燈和一盞8W疏散指示燈。應(yīng)急照明壁燈和疏散指示燈均采用自帶蓄電池型，要應(yīng)急工作時間不小于90分鐘。應(yīng)急照明壁燈能在斷電后自動點亮;疏散指示保持常亮。應(yīng)急照明燈具和疏散指示燈具的設(shè)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(xiàn)“黑洞”和“白洞”現(xiàn)象而發(fā)生危險。

　　基于以上用途，隧道基本照明不設(shè)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(jīng)緯時間控制、光控、遠程遙控、GPS自動校時、動態(tài)監(jiān)測等功能，并可根據(jù)外界環(huán)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(jié)約能源。

　　另外，隧道內(nèi)的應(yīng)急照明及疏散指示燈具回路均保持24小時接通，應(yīng)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(nèi)照明燈具均吸頂或側(cè)壁安裝于于隧道壁裝飾板外側(cè)，隧道照明主電纜采用ZR-YJV阻燃型電纜敷設(shè)于密閉耐火型金屬電纜線槽內(nèi)，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(shè)，耐火線槽及穿線鋼管均敷設(shè)于隧道頂部及側(cè)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(shè)計一樣不能馬虎。由于較短的隧道長度，在根據(jù)規(guī)范設(shè)計各段照明時就需要靈活處理，需要根據(jù)具體工程情況具體分析，按規(guī)范合理確定和布置各段照明的照度及長度等。