摘要：目前我国交通设施逐步完善，交通事故发生率也逐渐提高。为了提高驾驶安全保障车主利益，本文研究隧道照明“斑马效应”的产生成因。发现灯距和隧道墙壁、路面的反光效果都影响隧道的照明效果。在同一品牌灯具、同路段隧道中进行灯距或者隧道反光面的改善，可以有效提升隧道照明系统效果，防止“斑马效应”的产生。
关键词：LDE照明；隧道；斑马效应
引言：近几年随着我国基础设施逐步完善，交通部门对隧道建设质量的要求越来越高。除了提升原有隧道构造、建筑规划等方面，隧道照明是保障隧道交通安全和运行效率的重要环节。LED灯有发光效率高、使用寿命长、故障率低、体积小、耗能较低、色彩丰富、绿色环保的有点，因此广泛用于我国公共设施基础照明。但是长时间在单一路况和光环境下行驶，都会使人产生疲倦。因此本文着重探讨LED隧道照明产生的不良“斑马效应”，保证中间段照明的均匀度，争取改善LED灯在隧道的照明不足，避免产生明暗相间的斑马效应而加快视觉疲劳。
1.研究现状
1.1 研究对象
本文对杭州某品牌LED灯具2017年改造、布灯间距12米在杭新景西山坞隧道中的应用进行研究。虽然在照明设备应用前期做了较多工作，但是目前在浙江某隧道的整体照明效果还较一般，施工过程中，在灯具角度上做了调整，但路面仍存在较为明显的斑马效应。
经过现场查看，黑斑区域为隧道的中间段，每个黑斑实际为灯的正下方，用照度仪测量得出以下数据，中间段平均亮度设计要求为3.9，总均匀度为0.6。不难发现，不论是在平均照度还是在均匀度上，通过照度仪测量出的数据，都符合设计要求，且灯具正下方的照度数据相比其它位置反而是最高的，这与我们人眼观察到的现象并不一致。虽然路面光学测量检验是满足设计要求，但是具体原因还要查找，可能的原因有：一是现场沥青路面光滑、隧道墙面发射率差；二是路灯设计布灯间距过长有关，设计文件中12米的间距导致出现斑马效应。
1.2 参考资料
通过对比其它灯具厂家的隧道应用效果，分析此种现象产生的原因。下图一、图二为上海某品牌灯具在2016年在公路隧道照明系统中改造和新建的效果图。图三位江西某品牌灯具2014年在公路隧道照明系统中新建的效果图。图五为浙江某品牌灯具在2014年照明系统中的改造图。其中图四的布灯间距为9米，其它照明系统布灯间距均为12米。
图一：2016年改造、布灯间距12米
图二：2016年新建、布灯间距12米
图三：2014年新建、布灯间距12米
图四：2014年改造、布灯间距9米
通过查看图一、图三的隧道现场效果，均出现与图一隧道相同的斑马效应，而图二、图四的隧道没有出现斑马效应。
2.“斑马效应”产生原因
2.1 布灯间距
相似隧道路面条件下，9米布灯间距比12米布灯间距的路面效果好。在相同配光角度下，9米布灯间距时，灯具正下方会有更多来自相邻灯具的光照以一定角度反射到行车方向的视角里。在不造成明显眩光的前提下，增大配光角度，可以适当改善路面效果。
2.2 隧道、路面墙壁亮度
相同灯具、相同布灯间距，在不同的隧道条件下会产生不同的效果。改造路段由于长时间运营，路面摩擦的较为光滑，隧道壁磁砖反射率不足，粗糙度不及新建路段路面，光的镜面发射较严重，灯具正下方光照垂直反射回去，且磁砖的反射率不高，导致行车方向人眼实际接收的光通量低，故产生黑斑现象，杭新景西山坞隧道由于运营时间较短，路面粗糙度较高，光在路面产生漫反射，折射到人眼的光通量较高，故路面整体效果均匀产生了“斑马效应”。
3.“斑马效应”解决办法
3.1 合理规划照明系统布灯间距
良好的视觉功能不但要求有一个较好的平均亮度，还要求路面上的平均亮度与最小亮度之间不能相差太大。如果视场中的亮度差太大的话，亮的部分会形成一个眩光源，而且亮暗的变化会带来一定的频闪效应，继而影响视觉，人眼的视觉效果会明显变差，而视觉疲劳也会加重。如果路面上连续、反复的出现亮带和暗带，即“斑马效应”[1]，对于在这个车道上行进的道路使用者而言，会感到很烦躁。图四、图五的隧道建设情况相同，但是由于布灯间距发生变化因此消除了“斑马效应”，所以缩小灯具对隧道照明系统有明显的改善效果。
3.2 根据路面、墙壁亮度水平合理规划照明系统
虽然照明系统布灯间距缩短就可以避免隧道照明“斑马效应”，但是布灯间距涉及到建筑成本。根据图二、图三照明效果图可以发现隧道布灯间距一样，但是图三对顶棚加盖了反光板，使得光源可以有效反射[2]，消除了明暗不一的连续性照明效果。因此想要改善隧道照明系统可以改变隧道路面和墙壁的亮度水平。4 公路隧道照明系统发展前景
随着LED技术的日趋成熟，LED在公路隧道监控领域的使用越来越普及。因LED有亮度高、寿命长、省电等优点，因此在交通信号灯市场已逐渐占据主导地位，主要应用场景有车道指示、交通信号指示，可变限速指示，可变情报指示、隧道轮廓标识等。与传统灯具相比，LED灯在使用寿命、节能环保、智能控制方面拥有较大的优势，因此，在上述应用场景方面已经大规模应用，逐渐发展成为成为我国公路建设中的规范化和标准化产品，也催生了相关产品的行业标准。采用LED交通信号灯取代传统交通信号灯在节能降耗方面的效果是显而易见的。在日本，通过采用LED交通信号灯取代传统交通信号灯后，其耗电量下降88%，每年节约电能超过100万千瓦时[4]。在我国东部沿海部分地区则出台明文规定：新上的交通信号灯一律采用LED，并逐步替换传统交通信号灯。
可以通过调节灯光分布间距以及隧道墙壁、路面等反光设施来改善隧道的照明环境。“斑马效应”是由于灯光分布不均匀导致出现了连续性明暗不一的光照情况。缩短灯光间距可以有效扩大光照范围，减少对视觉的疲劳影响，但是生产成本及用电成本都有所增加。光滑路面和墙壁有很好的反光作用，可以将隧道反射面建设正反光、散光效果较好的瓷砖面。具体实施中随着隧道使用时间的增加，路面光滑程度也有所提高。因此应根据实际情况及时对路面进行养护处理。通过对硬件设施的改善可以有效提高隧道照明效果，减少“斑马效应”。
4总结：
本文对杭新景西山坞隧道照明效果进行分析。首先采用的电子设备采光效果以及电器质量均符合国家标准，但是改建后仍然有光效明暗不一的“斑马效应”。很容易给开车的人造成视觉疲劳，影响正常的驾驶效果严重的还会引发意外事故，危及车主人身安全。对2016年某上海灯具品牌建设的隧道照明效果进行观察，发现在灯具产品、灯距不变的情况下提高隧道墙壁的反光效果，可以有效改善“斑马效应”。对2014年江西某品牌灯具在隧道照明系统改建前后进行效果对比，发现缩短灯距也可以改善“斑马效应”。对我国公路隧道照明系统建设发展有着积极地推进作用。
参考文献：
[1]洪细旋. LED隧道照明智能控制系统[J/OL]. 机电工程技术，2017，（S1）：317-318（2017-07-16）.
[2]洪细旋. LED照明系统在公路隧道的应用[J/OL]. 机电工程技术，2017，（S2）：417-419（2017-08-07）.
[3]潘国兵，刘圳，李灵爱. 公路隧道节能照明研究现状与展望[J]. 照明工程学报，2017，28（01）：102-106.
论文作者:朱睿
论文发表刊物:《基层建设》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/18
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