隧道工程第9章

1、学习本课程的目的：学习本课程的目的：（1 1）了解道路照明基础；）了解道路照明基础；（2 2）掌握隧道亮度曲线；）掌握隧道亮度曲线；（3 3）了解隧道照明设计内容。）了解隧道照明设计内容。第第9 9章章 隧道照明隧道照明9.1 9.1 概述概述9.2 9.2 隧道照明基础隧道照明基础9.3 9.3 道路照明的质量道路照明的质量9.4 9.4 隧道亮度曲线隧道亮度曲线9.5 9.5 照明设计照明设计9.1 9.1 概述概述 1 1、隧道照明的目的、隧道照明的目的 把必要的视觉信息传递给司把必要的视觉信息传递给司机，保证行车安全。机，保证行车安全。2 2、人对光强变化的视觉问题、人对光强变化的视觉

2、问题 人的视觉人的视觉 光入射人眼后产生的各种视觉光入射人眼后产生的各种视觉 光觉光觉明暗明暗 形觉形觉物体形状物体形状 色觉色觉颜色颜色 动觉动觉物体运动物体运动 立体觉立体觉远近远近 深度觉深度觉深浅深浅 白天进洞白天进洞 由亮度极高进入黑暗，有适应由亮度极高进入黑暗，有适应的滞后现象的滞后现象黑洞效应黑洞效应 白天出洞白天出洞 亮度差别大，容易出现亮度差别大，容易出现弦光弦光 3 3、我国隧道照明状况、我国隧道照明状况 我国公路上大部分隧道都我国公路上大部分隧道都无照明无照明或或仅仅悬挂几盏路灯悬挂几盏路灯共行人照明，从调研得到的共行人照明，从调研得到的资料看，安装了照明的隧道较少，照明

3、的资料看，安装了照明的隧道较少，照明的标准也很标准也很低低。规范规范规定规定300m300m以下以下的的行人稀少且交通量不大的隧道可不设照明，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但二级以上公路隧道长度超过100m100m时必时必须有可靠的照明设施。须有可靠的照明设施。 9.2 9.2 隧道照明基础隧道照明基础1 1、光的度量、光的度量2 2、司机的视觉、司机的视觉3 3、影响视觉的主要因素、影响视觉的主要因素1 1、光的度量、光的度量 光的本质：光的本质： 光是一种波，可见光的波长范围为光是一种波，可见光的波长范围为380 380 760nm760nm之间，具有波粒

4、二象性之间，具有波粒二象性光的传播速度为光的传播速度为3030万万km/skm/s光通过介质传播，波长和速度将随介质光通过介质传播，波长和速度将随介质改变，而频率不改变改变，而频率不改变 光通量光通量 光通量是指单位时间内光辐射能量的大小，它是根据人眼对光的感觉来评价的。 dVKem780380式中：式中：K Kmm 最大光谱光效能，最大光谱光效能，683 lm683 lmw w； V() V() 明视觉光谱光效率；明视觉光谱光效率；流明流明lmlm 为光谱辐射通量为光谱辐射通量; ;e 发光强度发光强度( (光强光强) ) 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ddI

5、cd cd 坎德拉坎德拉 若光源辐射的光通量若光源辐射的光通量是均匀的，则在立体是均匀的，则在立体角角 内的平均光强内的平均光强I I为：为： I 照度照度 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d，则照度E为： dAdE勒克斯勒克斯lxlxdAdAI。广光源单元面积上的亮度 亮度亮度 000coscosLAIAIL 亮度是表征发光面在亮度是表征发光面在不同方向上的光学特性不同方向上的光学特性太阳的亮度：太阳的亮度：荧光灯：荧光灯： 尼特尼特ntnt29/106 . 1mcd24/10)5 . 15 . 0(mcd2 2、司机的视觉、司机的

6、视觉 视野：视野：人眼的视野较广，大约人眼的视野较广，大约100100度范度范围，上约围，上约5050、下约、下约7575度度 60m100m1.5m司机注视范围长约100m对应的视角1 视觉：视觉：视网膜上分布着两种感光视网膜上分布着两种感光细胞，锥状体和杆状体细胞，根据细胞，锥状体和杆状体细胞，根据光强度不同进行工作。光强度不同进行工作。 司机注视范围司机注视范围 国际照明委员会（国际照明委员会（CIECIE）建议：司）建议：司机观察路面的平均视点高度为机观察路面的平均视点高度为1.5m1.5m，相当于汽车司机的人眼高度，若向前相当于汽车司机的人眼高度，若向前注视的视角约为注视的视角约为1

7、 1则注视的范围约则注视的范围约为正前方为正前方60160m60160m左右左右。 司机的看视条件司机的看视条件 路面平均亮度，对隧道来说还有作为背路面平均亮度，对隧道来说还有作为背景的墙面亮度；景的墙面亮度； 路面亮度均匀度路面亮度均匀度 物体的亮度；物体的亮度； 物体与背景的亮度对比；物体与背景的亮度对比； 观察物体时的有效时间；观察物体时的有效时间； 眩光程度等。眩光程度等。 还与物体的形状，轮廓的清晰度、在还与物体的形状，轮廓的清晰度、在视野中的位置；视野中的位置； 视觉是以生理量度量的，受观察者的视觉是以生理量度量的，受观察者的精神、视力、身体状况的影响精神、视力、身体状况的影响。还

8、受气象。还受气象（如雾等）和空气混浊程度的影响。（如雾等）和空气混浊程度的影响。 3 3、影响视觉的主要因素、影响视觉的主要因素 适宜的亮度适宜的亮度 适宜的亮度是物体在视网膜成象引起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。亮度的对数成正比关系。 对象的大小对象的大小 “对象对象”的定义就是能够看到的事物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，还决定于对象的了依赖于照

9、明条件外，还决定于对象的大小。大小。 对象和背景的亮度对比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在观察方向上，若对象的表面亮度为L0L0，背景亮度为，背景亮度为 LbLb，则对象与背景的亮，则对象与背景的亮度对比度对比C C可用下式表示可用下式表示 C C值表示对象与背景亮度差别的大小，值表示对象与背景亮度差别的大小，C C值越大，可以识别得越清楚。值越大，可以识别得越清楚。C C值小到某值小到某一值以下时就不能识别对象了。一值以下时就不能识别对象了。bbLLLC0 颜色对比的影响颜色对比的影响 亮度对比是识别对象的主要因素，颜亮度对比是识别对象的主要因素，颜色对比则为辅助因素

10、。色对比则为辅助因素。 环境亮度的影响环境亮度的影响 对背景亮度的要求是足以识别背景。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足够亮的背景，才能衬托出对象的轮廓和相对位置，使司机作出准确的判断，保证相对位置，使司机作出准确的判断，保证行车安全。行车安全。 空气对能见度的影响空气对能见度的影响 空气对光通的衰减作用和光幕空气对光通的衰减作用和光幕 发光（或反光）物体的光通，必须经过空气才能发光（或反光）物体的光通，必须经过空气才能到达人的眼睛。在传播的过程中受到吸收作用和散到达人的眼睛。在传播的过程中受到吸收作用和散射作用造成光通衰减。射作用造成光通衰减。 空气的散射

11、作用空气的散射作用 散射是指空气组成成份把原来向一个方向传播的散射是指空气组成成份把原来向一个方向传播的光变成向各个方向传播，使原来光线减弱的现象。光变成向各个方向传播，使原来光线减弱的现象。 透过率透过率 观察时间的长短观察时间的长短 观察尺寸大的物体只需很短的时间，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），同一物体，照度越高（背景亮度越大），识别时间越短。识别时间越短。 9.3 9.3 道路照明质量道路照明质量 1 1、路面平均亮度、路面平均亮度 路面（背景）亮度越高，眼睛的对比灵路面（背景）亮度越高，眼睛的对比灵敏度越好（亮度对比阈敏度越好（亮度对比阈 越小）。

12、越小）。DunbarDunbar实验表明：平均亮度升高时，察觉障碍物实验表明：平均亮度升高时，察觉障碍物所必要的亮度对比所必要的亮度对比C C变小。变小。0.020.11.02400.20.40.60.81.0平均亮度（nt）亮度对比察觉障碍物的平均亮度察觉障碍物的平均亮度LavLav和亮度对比和亮度对比C C的关系的关系 2 2、路面亮度均匀度、路面亮度均匀度 保证亮度均匀度是为了保证亮度均匀度是为了给司机提供给司机提供良好的能见度和视觉上的舒适性良好的能见度和视觉上的舒适性。干。干燥路面和湿路面的路面亮度有很大变燥路面和湿路面的路面亮度有很大变化，均匀度也相应有很大变化。严格化，均匀度也相

13、应有很大变化。严格的均匀度要求，一般限于干燥路面和的均匀度要求，一般限于干燥路面和路面平均亮度较低的情况。路面平均亮度较低的情况。 总均匀度（总均匀度（U U0 0） 为了使路面上所有区域都有足够的亮度和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。面最小亮度和平均亮度比值的范围。 avLLUmin0式中式中:Lav:Lav距车道边缘距车道边缘1/41/4宽度处宽度处( (左或右左或右) )测得的路面平均亮度；测得的路面平均亮度； LminLmin距车道边缘距车道边缘1/41/4宽度处宽度处(

14、 (左或右左或右) )测得的路面最低亮度。测得的路面最低亮度。 对于隧道总均匀度包括路面对于隧道总均匀度包括路面和两侧和两侧2m2m高范围内的墙面，昼高范围内的墙面，昼间间U00.7U00.7；夜间；夜间U00.5U00.5。对于露天道路一般不低于对于露天道路一般不低于0.40.4。 纵向均匀度（纵向均匀度（ ） 为了提供视觉舒适性，要求沿各车道线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是沿中心线的局部亮度的最小值和最大值之比。之比。 lUmaxminLLUl式中：式中：L Lmaxmax从车

15、道线中心线测得的最大亮度；从车道线中心线测得的最大亮度； L Lminmin从车道线中心线测得的最小亮度。从车道线中心线测得的最小亮度。 隧道纵向均匀度包括路面隧道纵向均匀度包括路面两侧两侧2m2m高范围的墙面，昼间高范围的墙面，昼间U Ul l0.80.8；夜间；夜间U Ul l0.60.6。露天道。露天道路依道路等级不同，不低于路依道路等级不同，不低于0.70.7或或0.50.5。 3 3、眩光限制、眩光限制 道路照明眩光分为两类：道路照明眩光分为两类： 失能眩光失能眩光 不舒适眩光不舒适眩光 失能眩光失能眩光 眩光导致的识别能力的下降，是由光眩光导致的识别能力的下降，是由光在眼睛里发生散

16、射过程造成的在眼睛里发生散射过程造成的。表示对照。表示对照明设施造成的明设施造成的能见度损失能见度损失方面的评价。方面的评价。失失能眩光能眩光是生理上的过程，是表示是生理上的过程，是表示由生理眩由生理眩光导致辨认能力降低的一种度量光导致辨认能力降低的一种度量。 不舒适眩光不舒适眩光 眩光造成的不舒适感，目前还没有专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（门的测量仪器，是用眩光控制等级（G G）表示所感到的不舒适程度的主观评价。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，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对道路照明设施的评价,

17、,心理上的过程心理上的过程。 4 4、 诱导性诱导性 为了保证交通安全，道路的走向，道为了保证交通安全，道路的走向，道路的界限，道路交叉点以及特殊地点都应路的界限，道路交叉点以及特殊地点都应该清晰可见，该清晰可见，要求有良好的诱导性要求有良好的诱导性。诱导。诱导性一般来自两个方面：即性一般来自两个方面：即视见诱导性和光视见诱导性和光学诱导性学诱导性。诱导性通过各种诱导标志和照。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，共属交明设施获得，与照明设施等一起，共属交通安全设施范围。通安全设施范围。 视见诱导性视见诱导性 道路视线道路视线诱导标志诱导标志，是沿行车带标明，是沿行车带标明道

18、路边缘和线形的道路边缘和线形的一种设施一种设施，以便昼夜，以便昼夜诱导司机的视线，并根据需要设在某一诱导司机的视线，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、积雪地区设面标志、道路护栏与护桩、积雪地区设置雪标杆等。置雪标杆等。 视见诱导性视见诱导性 隧道内墙面也可以起诱导作用，但隧道隧道内墙面也可以起诱导作用，但隧道内的诱导作用首先要求有足够的照明，使内的诱导作用首先要求有足够的照明，使诱导标志成为可以视见的。诱导标志成为可以视见的。 光学诱导性光学诱导性 在道路照明设施中，在道路照明设施中，排列成行的照明排列成行的照明器器可

19、以指示出道路走向、弯道、交叉和各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，种特殊场合，再配合其它视线诱导标志，能在能在远距离上使司机明显地注意到有危险远距离上使司机明显地注意到有危险性的地段性的地段。 照明器在照明器在排列、光色、光强排列、光色、光强以及设置以及设置的的方位和间隔方位和间隔的变化，会有效地起到光学的变化，会有效地起到光学诱导作用。诱导作用。 在同一区段内注意保持照明的一致性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（照明系列及光色等），以及在不同区不同区段段，采用不同类型的光源、，采用不同类型的光源、不同的格调不同的格调等，都会有效

20、地起到光学诱导作用。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，这种场合交叉场合不宜大量装设路灯，这种场合宜采用宜采用高杆照明高杆照明，在照亮道路的同时也，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照亮环境，可以获得与白天相似的良好诱导性。诱导性。 9.4 9.4 隧道亮度曲线隧道亮度曲线1 1、隧道照明区段划分、隧道照明区段划分 长隧道照明基本上可以按长隧道照明基本上可以按接近段、入接近段、入口段、过渡段、中间段和出口段口段、过渡段、中间段和出口段五个区段五个区段划分。划分。2 2、隧道亮度曲线、隧道亮

21、度曲线 亮度曲线：沿道路轴线，由入口洞外亮度曲线：沿道路轴线，由入口洞外的接近段经入口段、过渡段、中间段直至的接近段经入口段、过渡段、中间段直至出口段，出口段，司机在白天所需要的路面亮度变司机在白天所需要的路面亮度变化曲线，称为亮度曲线化曲线，称为亮度曲线。 L1L2L3103010050010004000800010000隧道入口亮度(cd/m )2至入口距离(m) 自然光自然光在路面反射引起的亮度有可以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；利用的亮度和需要限制的亮度两部分； 人工照明人工照明在路面反射引起的亮度是因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

22、人工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。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公路隧道通风照明设计规范对各区段对各区段的长度与亮度作了具体规定。的长度与亮度作了具体规定。 9.5 9.5 照明设计照明设计 道路隧道的内部照明，不仅要有足够的道路隧道的内部照明，不仅要有足够的亮度，而

23、且要有符合要求的质量。同时还亮度，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。景长度上要保证亮度和亮度对比。 确定光源和照明器确定光源和照明器 隧道照明的光源，除了应满足在隧隧道照明的光源，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

24、择在汽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车排烟形成的烟雾中仍能保证有良好能见度的光源。见度的光源。 隧道用照明器的主要作用是控制配光及保隧道用照明器的主要作用是控制配光及保护光源。护光源。 照明器的选择，应充分注意以下几点：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，能否符合于设照明器的配光特性是否符合照明目的，能否符合于设置该照明器场所的置该照明器场所的几何条件几何条件。 形状和尺寸是否小而坚固，形状和尺寸是否小而坚固，安装、维修应方便安装、维修应方便。 材料应有良好的材料应有良好的耐腐蚀性耐腐蚀性能，必要时要施以表面处理。能，必要

25、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。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，下，尽量选用光输出比高，寿命长寿命长、光通衰减少的照明器。、光通衰减少的照明器。 进行照度计算进行照度计算 照度计算的目的是根据所需要的照度照度计算的目的是根据所需要的照度值及其它已知条件（照明器型式及布置、值及其它已知条件（照明器型式及布置、照明场所各个面的反射条件及污染情况等）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，或在来决定灯具的容量或灯具的数量，或在照照明器型式、布置及光源的容量都已确定的明器型式、布置及光源的容量都已确定的情况下，计算某点的照度值情况下，计算某点的照度值。 照度计算基本方法的特点及适用范围照度计算基本方法的特点及适用范围 方法名称方法名称特点特点适用范围适用范围利用利用系数系数法法用系数计算用系数计算考虑直射光和考虑直射光和反射光两部分反射光两部分的照度，计算的照度，计算水平面上的平水平面上的平均照度均照度计算室内水平面的平均照度，计算室内水平面的平均照度，特别适用于反射条件的房间特别适用于反射条件的房间查概算曲线查概算曲线一般