摘要：本文对山区高速公路隧道光环境技术进行了系统论述，分别从长寿命变色温技术、隧道壁面蓄能发光技术、智能无级调光控制技术、隧道影响区标志及标线设置技术等方面进行了阐述，然后以凯雷高速公路的乌轰郎隧道为实例浅析了隧道光环境的应用。
关键词：山区；高速公路；隧道光环境；应用
0 引言
伴随着经济的快速发展，我国高速公路隧道的规模和数量都在不断扩大，呈现爆发式增长，但随之而来的能源浪费、安全事故越来越引发人们的担忧，照明节能和照明安全的矛盾越发突出，所以设计高效、节能的高速公路隧道照明控制系统显得尤为重要。
公路隧道是一个极其特殊的道路交通环境，具有空间相对陕小、纵深较长、封闭性强、隧道内外的光线差别较大、隧道内亮度水平低且烟尘扩散较慢等特点，驾驶员在这样的环境下行驶，不免会产生恐惧、烦躁、压抑以及视觉疲劳等不良的生理、心理反应，对行车安全是相当不利的，极易引起交通事故。驾驶员在行车的过程中，有80%~90%的信息依靠视觉获得，所以视觉环境对驾驶员的影响很大[1]。隧道内的视觉环境与其它的道路交通环境区别最大的不同在于光环境的差异，且由于隧道是与外界半隔绝的特殊道路构筑物，所以隧道内的光环境基本上是靠其内部的照明设施营造的。
隧道内的光环境特点为：进出口段变化大，会使人产生“黑洞”和“白洞”效应；照明灯具之间的距离会对驾驶视觉刺激产生“频闪”效应；隧道内亮度纵向均匀度低，会产生“斑马”效应[2]。这些因素会对驾驶员的视觉产生刺激，导致其心理产生不良影响，直接影响到司乘人员的生理状态和心理感受，从而产生烦躁及紧张感，甚至还会使人眼的视觉效果变差，进而导致视觉疲劳，威胁行车安全。为此，应用一定的技术改变隧道光环境是必要的，它有利于改善公路隧道交通环境，提高公路隧道行驶的安全性、舒适性。
1隧道光环境技术
现阶段隧道光环境的理论基础为：隧道影响区域驾驶员行车安全、稳定和舒适的视认需求理论；研究方法为：光环境特性评价指标体系及标准阈值；形成的主要技术为：隧道入口照明技术、隧道中间段照明技术、隧道出口段照明技术、隧道照明控制技术、隧道出入口段减光防眩技术、特长隧道中间段景观设置技术、隧道光环境营造技术、隧道光环境诱导技术、隧道运行光环境管理等技术[3]。随着现代科技及控制技术的发展，在表现形式上又集中体现为四大核心技术：长寿命变色温技术、隧道壁面蓄能发光技术、智能无级调光控制技术、隧道影响区标志及标线设置技术[4]。
1.1长寿命变色温技术
传统分级调光方式一般是建立在灯具功率不可调控的基础之上，通过开闭不同的照明回路的方式以调节照明强度，实现调光分级的目的。新型照明控制系统通过实时调控隧道灯具的亮度来达到节能的目的，可调功率的新型LED光源具有寿命长、显色指数高、光色选择性多、发光效率高，功率可控等优点，是新一代的隧道照明灯具。它打破传统照明灯具色温单一化的弊端，实现了隧道照明光源可随洞外色温变化而变化。变色温灯具是采用3000K和6500K两种色温芯片，通过不同的回路控制改变两组芯片输入电流，使两种色温芯片具有不同的发光强度，通过调节芯片的亮度实现色温的变化。在具有色温调节的隧道智能照明控制器中，通过增设了一路加强照明控制输出，以便用两路不同的控制信号去实现灯具的色温与亮度控制。
1.2隧道壁面蓄能发光技术
隧道壁蓄能发光技术为在隧道壁上涂上具有阻燃蓄能发光的涂料。涂料颜色为浅色，具有抗静电、不吸尘，高温、燃烧时无毒，具有适中的反射率，不出现漫反射和镜面反射，可清洗性及抗污性好，划伤硬度高，耐温度变化性好，耐硫酸盐水性好，耐清洗及擦洗性好，不燃等特性。在隧道壁上涂上该涂料经任何光源（包括车灯、电灯甚至手机光源等）照射后蓄备能量，在黑暗中能持续发光12小时以上；具有增光发亮、延时发光、使用寿命长等特点，其光波在光源中或光源紧急熄灭后有穿透烟雾的特殊作用，可提供应急照明来保证行车的安全视距，减少安全隐患。当隧道发生火灾时，可为应急逃生提供照明，降低生命财产损失。
1.3智能无级调光控制技术
智能无级调光控制系统由洞外色温及亮度检测仪、LED色温及亮度智能无级控制装置、亮度可控型LED双色温灯、通讯系统和监控管理软件等组成。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆控制系统根据洞外光源特性指标以及时间、交通量、设计速度、供电电压、天气条件等，通过洞外色温及亮度监测装置将检测到的信号转换为标准信号传送至LED亮度智能无级控制装置上，再由其转为直流模拟信号输出，去控制LED灯上的电压控制电流源，从而实现LED灯的无级亮度。
1.4隧道影响区标志及标线设置技术
首先在隧道车道两侧涂普通热熔白色标线，宽度为20cm；再在隧道两侧标线外设置被动双面发光白色突起路标，设置间距10m，隧道两侧突起路标对称布置；然后在隧道两侧水沟（或人行道）外侧设置被动和主动双面反光LED轮廊标，设置间距为15cm，主动与被动交错布置，隧道左右侧分别为白色和黄色；再后在离路面1.2m高的两侧隧道壁面设置附着式条形被动轮廓标，设置间距为15m，左右侧对称布置，对应布置在水沟外侧的颜色分别布置为白色和黄色；最后每隔300m在隧道内设置一道反光环。
2凯雷高速公路乌轰郎隧道光环境技术应用
贵州省凯里至雷山高速公路起点连接沪昆高速公路，终点为雷山县城，主线长21.919Km。项目位于贵州高原苗岭山区，总体以深切中低山为主，海拔高程一般在700m～1000m之间，地势复杂，山势零乱，相对高差较大，为侵蚀低山地貌。项目属于中亚热带温暖湿润季风气候，年均气温15.6℃，最冷月一月平均气候4.5℃，极端最低气温-9.8℃，最热七月平均气温25.8℃，极端最高气温39.5℃，冬冷夏热；无霜期287天，热量资源较丰富；年平均降水量1240.4mm，降水充沛；每年四月中旬进入雨季，十月结束，雨季开始早，春雨多于秋雨；灾害性天气有干旱、冰雹和倒春寒。
凯雷高速公路的乌轰郎隧道为分离式特长隧道，左幅隧道桩号为：ZK3+249～ZK6+187，长度为2938m，右幅隧道桩号为：YK3+260～YK6+268，长度为3008m。左幅隧道进口位于R=800m曲线上，洞身大部分及出口段位于直线上；隧道为上坡隧道，纵坡坡度为0.72%，最大埋深约为451m。右幅隧道进口位于R=800m曲线上，洞身大部分位于直线上，隧道洞身及出口位于平曲线上；隧道为上坡隧道，纵坡坡度为0.72%，最大埋深约为448m。隧道设计净跨10.25m、净高5m，为曲墙单心圆拱断面。隧道进口采用削竹式洞门，出口采用端墙式洞门。
凯雷高速公路的乌轰郎隧道的照明系统进出口设置引道照明段，设置长度为110m，采用灯杆设置在桥梁护栏基础上或者路基边沟外侧基础上；主洞内照明按入口照明段、过渡照明段、中间照明段、出口照明段、应急照明、横洞照明和紧急停车带照明设置，分别采用不同功率的LED变色温灯具，两侧对称布置，间距不同。照明智能无级控制采用工业级的以太网数字程控，系统主要由控制软件、控制主机、控制器、接收器构成。控制器具备以太网接口，可以直接接入隧道现场工业以太网环网。控制主机安装于变电所照明配电柜，控制器安装于隧道现场照明配电箱内，接收器安装于LED隧道灯具上。控制主机接入通信系统与隧道管理救援照明工作站建立连接，控制主机与控制器之间通讯采用MODBUS-RTU或者MODBUS-TCP协议。
凯雷高速公路的乌轰郎隧道的进出口各300m隧道壁全断面涂阻燃蓄能发光涂料，其余中间段涂路面高程为基础的3m范围内。在隧道车道两侧涂普通热熔白色标线，宽度为20cm；在隧道两侧标线外设置被动双面发光白色突起路标，设置间距10m，隧道两侧突起路标对称布置；在隧道两侧水沟（或人行道）外侧设置被动和主动双面反光LED轮廊标，设置间距为15cm，主动与被动交错布置，隧道左右侧分别为白色和黄色；在离路面1.2m高的两侧隧道壁面设置附着式条形被动轮廓标，设置间距为15m，左右侧对称布置，对应布置在水沟外侧的颜色分别布置为白色和黄色。反光环每隔300m在隧道内设置一道。凯雷高速公路从通车到现在，在隧道内未发生任何安全事故，隧道光环境效果较好，行车的安全性和舒适性较好，真正体现了“多彩贵州，最美高速”的效果。
3结语
隧道内引起交通事故发生的原因除了车和人的因素外，基本可以归结为光环境因素，如何改善隧道光环境从而改善驾驶员的生理、心理是永恒的课题，借助现代控制手段和先进技术，已基本实现安全性、舒适的行车环境，但需要解决的课题还很多，影响因素还很多，应综合各方面的因素，致力于更安全、舒适、环保、节能的高速公路隧道。
参考文献
[1]刘洋,戚春华.基于驾驶员生理与心理反应的公路隧道光环境分析.内蒙古农业大学，2009.
[2]贾杠辉．隧道工程［M］.乌鲁木齐，新疆大学出版社，2001.
[3]胡江碧,任仁,管桂平. 公路隧道光环境技术.人民交通出版社出版,2015.11.
[4]管桂平. 高速公路隧道安全与节能的光环境研究和应用,2016.4.
论文作者:蔡安康,程峰
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第1期
论文发表时间:2018/6/14
标签：隧道论文; 色温论文; 环境论文; 技术论文; 调光论文; 高速公路论文; 亮度论文; 《建筑学研究前沿》2018年第1期论文;