道路隧道工程运营照明设计讲义

第五章道路隧道的运营照明1、概述2、道路照明质量3、亮度曲线的组成4、减光建筑与植被的减光作用5、照明设计第一节概述1、目的把必要的视觉信息传递给司机，提高驾驶的安全性和增加舒适感2、隧道照明与道路照明的异同昼间照明（更加复杂），亮度水平3、隧道照明设计的主要困难隧道入口及其相邻区段需要考虑人的视觉适应过程第一节概述4、照明设计应考虑的问题1）隧道附近的环境2）隧道状况3）交通状况4）附属设备状况5）维护管理状况第一节概述5、汽车司机从明亮的环境接近、进入、通过、驶出隧道过程中所产生的视觉问题1）进入隧道前的视觉问题（白天）：“黑洞效应”（长隧道），“黑框效应”（短隧道），亮度差异过分悬殊2）进入隧道后立即出现的视觉问题（白天）：暗适应，“适应的滞后现象”第一节概述3）隧道内部的视觉问题(白天，夜间）：废气形成的烟雾，降低了隧道的能见度4）隧道出口的视觉问题：白天，长隧道，接近出口，“亮洞”，眩光，舒适性；夜间，黑洞，看不清外部道路的线形以及路上的障碍物，行车不安全第二节道路照明质量1、司机的视觉2、影响视觉的主要因素3、道路照明的质量光的度量1、光通量：单位时间内光辐射能量的大小，光源发出光的量。单位：lm（流明），1流明是发光强度为1cd（坎德拉）的均匀点光源在1sr（球面度）内发出的光通量。在照明工程中，光通量是说明光源发光能力的基本量。例如一只220V、40W的白炽灯的光通量为350lm，而一只220V、40W的荧光灯的光通量为2100lm，为白炽灯的6倍。光的度量2、发光强度（光强）由于辐射发光体在空间发出的光通量不均匀，大小也不相等，为了表示辐射体在不同方向上光通量的分布特征，需引入光通量的（空间）角密度的概念。S为点状发光体，它向各个方向辐射光通，若在某方向上取微小立体角dω，在此立体角内所发出的光通量为dφ，则两者的比值即为该方向上的光强。光的度量2、发光强度（光强）光强的单位是坎德拉（cd），国际单位制中基本单位之一。光强用于说明光源和灯具所发出的光通量在空间各个方向或在选定方向上的分布密度。例如一只220V、40W的白炽灯的光通量为350lm，它的的平均光强为28cd，若在该灯泡上面装一盏白色搪瓷平板灯罩，则灯的正下方的发光强度能提高到70～80cd。如果配上一个聚焦合适的镜面反射罩，则灯正下方的光强可达数百cd。光的度量3、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，则照度为两者的比值。平均照度照度的单位为勒克斯（lx），1lx表示在1m2的面积上均匀分布1lm光通量的照度值，或者是一个光强为1cd的均匀发光的点光源，以它为中心，在半径为1m的球表面上，各点所形成的照度值。光的度量3、照度1lx的照度是比较小的，在此照度下仅能大致地辨认周围物体。例如，晴朗的满月夜地面照度约为0.21lx，白天采光良好的室内照度为100～500lx，晴天室外太阳散射光（非直射）下的地面照度约为1000lx，中午太阳光照射下的地面照度可达100000lx。光的度量4、光出射度（面发光度）具有一定面积的发光体，其表面上不同点的发光强弱可能是不一致的。为表示这个辐射光通量的密度，可在表面任取一微小的单元面积dA，如果它发出的光通量为dφ，则该单元面积的平均光出射度为两者的比值。光出射度就是单位面积发出的光通量，单位为辐射勒克斯（lx）。光出射度和照度具有相同的量纲，其区别在于光出射度表示发光体发出的光通量表面密度，而照度则表示被照物体所接受的光通量表面密度。光的度量5、亮度光射出度只表示单位面积上发出光通量的多少，没有考虑光辐射的方向，不能表征发光面在不同方向上的光学特征。亮度就表示垂直于视线方向上的单位投影面积的发光强度。亮度是一个具有方向性的物理量，当人眼从不同的方向观察同一对象时，能感觉到在不同观察方向上，对象的亮暗程度是不相同的。决定亮暗程度的并不是对象在发光面上的发光强度，而是亮度。单位为尼特第二节道路照明质量质量的评价：获得的视觉信息良好的必要的视觉条件照明设施（物理过程）、正确发挥视觉生理和心理过程的作用（生理、心理过程）司机的视觉1、视野2、可见光：肉眼能感觉到的光3、人的视觉：“亮度适应”，“暗适应”，“亮适应”4、司机的注视范围：视觉亮度，第二节道路照明质量质量的评价：获得的视觉信息良好的必要的视觉条件照明设施（物理过程）、正确发挥视觉生理和心理过程的作用（生理、心理过程）司机的视觉1、视野：人眼的视野较广，大约100度范围，上约50、下约75度2、可见光：肉眼能感觉到的光3、人的视觉：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。“亮度适应”，（眼睛对于外界的亮度变化，能适当地调节锥状体和杆状体细胞使之具有合适的感度）“暗适应”（杆状体细胞），“亮适应”（锥状体细胞）司机的视觉4、司机的注视范围：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，大体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，在此范围内的路面亮度分布状况，对司机视觉直接起作用。

司机的视觉5、司机的看视条件●路面平均亮度，对隧道来说还有作为背景的墙面亮度；

●路面亮度均匀度

●物体的亮度；●物体与背景的亮度对比；●观察物体时的有效时间；●眩光程度等。

司机符的视期觉此外木，还不与物库体的烫形状胖，轮忍廓的顷清晰臭度、鼻在视伐野中景的位衣置，拿以及烦是否队出现锯在预薪料的掏位置观上，享或是哥突然跑出现聪在非英预料置位置巡寿上等避有关炊，视觉是泉以生理瓜量度量绒的，受蚀观察者炭的精神思、视力铃、身体议状况的烘影响。还春受气摊象（亮如雾钳等）晒和空迅气混返浊程扑度的尸影响偶。影响犬视觉少的主游要因我素1、适宜劳的亮度1）亮兔度2）适宜方的亮度刃是物体装在视网搞膜上成傲像引起棚视觉的调基本条钢件。视子觉与亮木度的对原数成正风比关系蒜，“最秀低亮度姐阈”，芽视觉上就限，眩裹光影响骄视觉舱的主留要因框素2、对谁象的疮大小“对牲象”袍的定胶义就放是能葡够看篇到的骡事物逗或者肉事物浆的一邮部分堂。能部否看手清对马象，和除了袄依赖家于照径明条解件外笔，还午决定哗于对趟象的米大小柏。影响视寺觉的主尝要因素3、对省象和箱背景目的亮善度对照比1）定薄义（者表达取式）在观烫察方漆向上晒，若侮对象樱的表脏面亮网度为L0，背景秧亮度辆为Lb，则对象斯与背景执的亮度狗对比C可用膝下式边表示C值表示胸对象与闷背景亮尾度差别伙的大小龟，C值越瓜大，虑可以登识别细得越汉清楚以。C值小责到某裂一值怀以下盒时就淘不能孤识别誓对象趁了。影响筛视觉产的主梯要因划素4、颜色冤对比的赌影响1）背蚀景与未对象哥之间吸应该紧存在型颜色券对比斥（颜容色上音的差啊别）2）亮该度对还比是悄识别姓对象继的主泄要因音素，踢颜色斗对比赠则为酱辅助称因素5、环怜境亮范度的凑影响1）照划明对脉象以推及所刮在的德环境届或对内象的恋背景2）原因影响肠视觉然的主街要因织素对背景四亮度的罪要求是匙足以识苏别背景侦。隧道徒内背景征主要是刃路面和静墙面，既顶棚也绪可以是怪背景。拘足够亮家的背景桥，才能啦衬托出纪对象的股轮廓和漆相对位皆置，使歪司机作雀出准确垒的判断宅，保证沙行车安坑全。影响视衫觉的主潜要因素6、空气忠对能见姑度的影寨响●空零气对光纯通的衰薪减作用震和光幕发光薪（或豪反光括）物奋体的殖光通角，必授须经辩过空腾气才效能到欢达人史的眼柳睛。棉在传智播的愚过程果中受露到吸恼收作插用和氏散射蛮作用喘造成袋光通报衰减蒜。空狂气的贡散射互是造倒成定争向传轨播的冻光通攀衰减雨的最航主要渐原因纹。●探空气齿的散墓射作萝用散射是逗指空气梯组成成岭份把原脾来向一准个方向阀传播的狼光变成膀向各个葬方向传肆播，使猫原来光稀线减弱灾的现象定。●透钟过率影响默视觉章的主学要因立素7、观察裂时间的刊长短观察尺穿寸大的少物体只乡丰需很短低的时间杜，同一灿物体，资照度越袋高（背国景亮度卷越大）醉，识别闷时间越神短。道路衫照明尾的质削量1、路陷面平闻均亮辣度（Lav）：背景萌：路愈面（刮主要请）、蒙墙面托，障静碍物俗，亮藏度对姥比度路面（政背景）限亮度越律高，眼俗睛的对记比灵敏凯度越好坝（亮度端对比阈ε越小）昌。Du捏nb将ar实验表牙明：平智均亮度鞠升高时浪，察觉纵障碍物朴所必要撇的亮度宗对比C变小。坑即，障击碍物变印得更容任易看清嫂楚，见葬图。国甜外一些微国家的死路面平丑均亮度口一般取l～2洽cd／砍m2。察觉障户碍物的烛平均亮芒度La考v和亮铅度对覆比C的关浅系道路照闸明的质雨量2、路面然亮度均往匀度：保证亮率度均匀哈度是为柳了给司机歇提供良棍好的能检见度和株视觉上捞的舒适赠性。如果苏亮度高灭，则均泊匀度要在求可以胜不很严超格。干登燥路面远和湿路蓝面的路恢面亮度笋有很大语变化，块均匀度摸也相应柴有很大阻变化。闲严格的伴均匀度丢要求，锐一般限欲于干燥烛路面和滨路面平患均亮度叠较低的万情况。道路照昆明的质季量⑴征总均释匀度黎（U0）为了使柿路面上袍所有区雪域都有笋足够的谎亮度和据对比度困，提供总令人满川意的能命见度，基需要规蹲定路面裹最小亮宝度和平撇均亮度积比值的粘范围。式中:La创v——距车道郑边缘1/奶4宽度紫处(左或右)测得的泡路面平塌均亮度斗；Lm雹in——距车臂道边振缘1/4宽度处(左或右)测得档的路航面最菊低亮乘度。道路照倾明的质睁量对于贡隧道浓总均躲匀度器包括妻路面何和两耻侧2m高范围评内的墙刚面，昼是间U0≥0曾.7床；夜间U0≥0.割5。对于露社天道路偶一般不此低于0.稠4。道路照泡明的质薪量2）纵接向均难匀度渡：为了提舟供视觉慈舒适性专，要求济沿各车倒道线中键心线有子一定的垫纵向均着匀度。衔纵向均塔匀度是君沿中心妥线的局界部亮度轰的最小蹈值和最雾大值之围比。式中：Lma博x—从车道翅线中心凡线测得晚的最大我亮度；Lmi添n—从车道分线中心吴线测得漂的最小挂亮度。隧道合纵向咳均匀焰度包逗括路革面两技侧2m高范愚围的腹墙面刚，昼果间Ul≥0.鹅8；夜间Ul≥0.凭6。露天失道路苍依道悉路等出级不册同，牲不低禁于0.洲7或溪0.才5。道路照漆明的质压量3、眩光吗限制：筑失能眩龙光、不激舒适眩效光⑴失粗能眩光眩光导蝴致的识委别能力阳的下降泄，是由升光在眼睛湖里发生地散射过匹程造成窄的。表严示对叼照明疯设施租造成穿的能见挥度损亡失方面粒的评洁价，符用被智试对吓象物情体的饰亮度结对比众的阈烛值增逮量（TI康）表示赠，是城典型疯的司歉机视子觉作谷业。失能眩恢光是生理瓶上的过顿程，是梯表示由生理住眩光导科致辨认挪能力降群低的一令种度量。⑵不卡舒适眩疾光眩光造茄成的不礼舒适感市，目前胁还没有央专门的让测量仪纹器，是女用眩光筝控制等撒级（G）表示易所感快到的锹不舒其适程闸度的锡主观云评价庸。表雾示在逮眩光絮感觉办中的井动态括驾驶闯条件再下，痕对道已路照芳明设数施的领评价,心理上垃的过程。道路照顾明的质满量4、诱导性套：为了道保证轧交通愉安全勺，道己路的驼走向难，道串路的赞界限孩，道旺路交疤叉点悲以及决特殊适地点牧都应川该清条晰可槽见，要求识有良虾好的捧诱导获性。诱导朝性一般客来自两浇个方面柜：即视见火诱导核性和耍光学粗诱导债性。诱舱导性扣通过稠各种顾诱导叔标志洞和照趋明设崇施获稠得，窝与照锦明设诉施等此一起头，共剥属交昂通安暑全设瞧施范志围。道路照禁明的质的量⑴视错见诱导谨性●否道路恳视线诱导庙标志，是沿春行车带纵标明道吓路边缘溪和线形陶的一种早设施，以便掘昼夜诱浪导司机四的视线宁，并根紧据需要迁设在某男一路段宪上，如金路面中此心线、餐路线或彼两侧路膛面标志董、道路孤护栏与绍护桩、贩积雪地存区设置石雪标杆蜘等。●抄隧道恰内墙墨面也听可以各起诱遭导作争用，致但隧浇道内振的诱崭导作隶用首蕉先要鸦求有全足够晕的照义明，协使诱辈导标幕志成吹为可滋以视曾见的耕。道路咽照明星的质渣量⑵罗光学魔诱导境性●借在道潜路照甜明设给施中因，排列内成行递的照脸明器可以指阀示出道脏路走向斩、弯道展、交叉河和各种敲特殊场习合，再假配合其精它视线影诱导标姿志，能烈在远距离吩上使司炊机明显馆地注意音到有危带险性的舰地段。●照诵明器在排列、畜光色、砍光强以及肠设置嫩的方位嗽和间保隔的变化烂，会有遗效地起似到光学肆诱导作抖用。道路照疯明的质绸量●在叶同一区猫段内注山意保持怨照明的服一致性未（照明法系列及尽光色等哪），以嚼及在不同区巴段，尤其蚀不同等驻级的道液路，采耐用不同芽类型的己光源、不同元的格鉴调等，都妨会有效禽地起到使光学诱层导作用桥。●洽在规泪模大商、线灵形复评杂、景多层逮次的维立体盆交叉厨场合骑不宜盗大量宰装设饭路灯萝，这铅种场野合宜求采用高杆照崇明，在照奥亮道路仇的同时漫也照亮堂环境，告可以获丢得与白险天相似艇的良好厘诱导性做。第三节封亮度厅曲线的纺组成1、照射明区羞段的辆划分2、亮遗度曲刻线的乖组成第三升节涌亮度莲曲线千的组探成基本要谁求：视伞觉信息贪的不间免断性和何照明的先经济性必，前者很要求有先较高的寻亮度，讯后者要期求有较述低的亮魄度，照借明设计抖者应把母他们统懂一起来马。解决方霉法：提高洞泥内亮度没水平：陶亮度是丢基础，些不经济蹈，没充猴分利用艳人的视继觉适应刑规律考虑纤视觉正适应锈规律屡，把活亮度灰维持煎在一罢个实姨际情奥况容呀许的蛇最低喘极限捐水平饮上。催接近态段，拐入口湖段、泡过渡妇段、秘中间向段、艇出口绝段照明区察段的划葱分1、接称近段华：洞忘口前沫，从足注视核点到纲适应肥点之疯间的私一段闪道路逆。车迎速，出洞外织亮度2、入口窜段：进西入洞口昏的第一林段。入乘口段在农洞口处裳的最高判亮度应闪该怎么校取值3、过渡干段：介珍于入口增段与中该间段之予间。其帐任务是走从入口心段高亮恶度到中因间段低姿亮度的俩剧烈变胖化给司废机造成贼的不适仪应现象谊，使之菠有充分柴的适应捧时间根据雹适应木时间冷与设钳计车场速，挥可以论求出社过渡活段所拳需长筛度，达以渐工变的非加强崖照明巩来实盯现这傻种过贪渡照明束区段跳的划如分4、中最间段挂：基关本任腔务是晶保证输停车械视距隔，中柳间段的的亮喝度水底平与娘空气趣透过启率（嚷即通涂风条评件）斯、行昆车速罢度以领及交黑通量愧等因篮素有尘关。5、出维口段夸：单霜向交粉通：劈燕缓和酒白洞萍现象锡带来职的不疯利影盯响；最对向短交通岁：入往口和塔出口亮度琴曲线贤的组白成1、亮廉度曲仍线：沿道路鞠轴线，亦由入口葱洞外的暗接近段僵经入口飘段、过傻渡段、句中间段振直至出使口段，司机在船白天所竞需要的扁路面亮形度变化陵曲线，梳称为亮身度曲线，见图喂，其中那的亮度竭包括自然婆光在路毯面反朗射引吹起的忠亮度从和人工照辟明在路面余反射引尾起的亮法度，是躲综合的消亮度。2、综功合亮兵度：删自然暖光，里人工盐照明3、人工洽亮度曲竿线:人工估照明在路谈面反旷射引奶起的痕亮度造是因主自然轿光不唉足或骆根本仪影响止不到鸦而需寒用人赤工照纷明加领以弥傍补的露亮度档，人痰工亮迎度沿恭路轴陕的变帮化曲善线称扑为人纺工亮可度曲惹线。亮度曲蒙线的组怠成亮度罪曲线汤的组习成由于凉目前畜人们谷对视器觉适毁应能桶力的遥估算聪不一沟致，授所以枪在入正口（舞包括颤入口膛段和取过渡焰段）倾亮度昼曲线沿的划铺法上族相差孝甚远冰。我坊国的《公路竟隧道以通风谣照明眯设计灭规范》对各哥区段驾的长苹度与丽亮度俗作了枪具体广规定腥。第四歪节减江光建粉筑与凯植被辞的减电光作才用1、设拜置减蜻光建皱筑的其原因高：洞说外亮蛾度随章季节掌、时柔间而芝变化贯，并臣且因抢隧道询所处新环境殃和所戏在地蚂区而迁不同2、目的奇：把洞吉外亮度浆减少到线较低程亚度，使徐司机进砖入洞内让时感觉哈到的亮北度变化呢较为缓沙和。3、遮凡阳棚选：不梅准日民光直魔接投街射到圈路面事上4、遮鸭光棚效：允亦许日拼