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文檔簡(jiǎn)介

1、隧道照明設(shè)計(jì)介紹 隧道照明設(shè)計(jì)隧道照明設(shè)計(jì) 介紹介紹 2009/10/30 Mark Fang 隧道照明設(shè)計(jì)介紹 目錄目錄 視覺現(xiàn)象視覺現(xiàn)象 什么是隧道什么是隧道 隧道視覺現(xiàn)象的特點(diǎn)隧道視覺現(xiàn)象的特點(diǎn) 隧道的分段和視覺響應(yīng)的問題隧道的分段和視覺響應(yīng)的問題 隧道的白天照明隧道的白天照明 隧道的夜間照明隧道的夜間照明 應(yīng)急照明應(yīng)急照明 隧道燈具布置隧道燈具布置 照明控制照明控制 隧道照明設(shè)計(jì)介紹 視覺光環(huán)境視覺光環(huán)境 亮度對(duì)比度亮度對(duì)比度C: C = ( L0 Lb )/Lb 式中, L0是目標(biāo)亮度,Lb是背景亮度 臨界亮度差臨界亮度差D DLt: 人眼剛能識(shí)別目標(biāo)時(shí)目標(biāo)與背景間的亮度差 Ct =

2、 DLt /Lb 式中, Ct 是臨界對(duì)比度 可見度水平可見度水平: 目標(biāo)與背景的實(shí)際亮度對(duì)比度C與臨界對(duì)比度Ct的比值,用VL (Visibility Level) 來表示 VL=C/Ct = DL / DLt 式中, DL 是目標(biāo)與背景的實(shí)際亮度差 注意:可見度水平越大,目標(biāo)看得越清楚; 但目標(biāo)和背景有光澤發(fā)射時(shí),就產(chǎn) 生眩光 隧道照明設(shè)計(jì)介紹 照度及其均勻度照度及其均勻度 識(shí)別人臉部特征的最低亮度和照度識(shí)別人臉部特征的最低亮度和照度: 亮度約1cd.m-2 照度約20 lx水平照度 滿意看清人臉部特征的最低亮度和照度滿意看清人臉部特征的最低亮度和照度: 亮度約1020 cd.m-2 照度

3、約100 lx垂直照度,200 lx水平照 度 長時(shí)間工作的最佳照度長時(shí)間工作的最佳照度:約10002000 lx水平照度 考慮經(jīng)濟(jì)和節(jié)能考慮經(jīng)濟(jì)和節(jié)能:實(shí)際照度有所不同 在工作區(qū),最小照度與平均照度比:0.8 環(huán)境與工作區(qū)的照度比:1/3 相鄰工作區(qū)的平均照度比:5:1 視覺光環(huán)境視覺光環(huán)境 隧道照明設(shè)計(jì)介紹 風(fēng)風(fēng) 管管 風(fēng)扇風(fēng)扇 車道車道車道車道 車道車道 典型隧道的橫截面情況典型隧道的橫截面情況 隧道照明設(shè)計(jì)介紹 在白天,駕駛員進(jìn)入隧道直至離開隧道,會(huì)遇到很多視覺問題: 進(jìn)入隧道前的視覺問題. 由于白天隧道外的亮度相對(duì)于隧道內(nèi)的高很多,如果 隧道足夠長,駕駛員看到的是黑乎乎的一個(gè)洞,這就

4、是“黑洞”現(xiàn)象;如果隧道 很 短的話,在駕駛員面前就出現(xiàn)一個(gè)“黑框”. 進(jìn)入隧道即刻會(huì)發(fā)生的視覺現(xiàn)象. 由明亮的外部進(jìn)入一個(gè)較暗的隧道,由于駕 駛員的視覺有一定的適應(yīng)時(shí)間,因此他無法迅速地看清隧道內(nèi)部的情況,這種 現(xiàn)象稱為“適應(yīng)的滯后現(xiàn)象”. 隧道照明設(shè)計(jì)介紹 隧道內(nèi)部的視覺問題. 在隧道內(nèi)部,由于汽車排出的廢氣集聚在隧道里而形成 煙霧. 汽車前照燈的光被這些煙霧吸收和散射,造成光幕,降低了前方障礙物與 其背景(路面、墻面)之間的亮度對(duì)比度,從而降低了障礙物的能見度. 隧道出口處的視覺問題. 處于一個(gè)很暗的環(huán)境,突然前方出現(xiàn)一個(gè)很亮的出處, 會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的眩光,使駕駛員看不清路況,極易發(fā)生車禍.

5、 為了解決以上的各種問題為了解決以上的各種問題,隧道照明分為入口照明、內(nèi)部照明和出口照明隧道照明分為入口照明、內(nèi)部照明和出口照明. 一一 般隧道內(nèi)部的照明水平比較低般隧道內(nèi)部的照明水平比較低,不可能與外部相比擬不可能與外部相比擬,考慮到人眼的適應(yīng)問題考慮到人眼的適應(yīng)問題, 因此入口照明是逐漸降低的因此入口照明是逐漸降低的. 隧道照明設(shè)計(jì)介紹 根據(jù)隧道長短分類根據(jù)隧道長短分類 短隧道 *小于安全停車距離 長隧道 速度(公里)4864808896104 安全停車距離(米)6090140165200220 臨近段加強(qiáng)段過渡段內(nèi)部段 隧道入口 隧道的分段和視覺響應(yīng)的問題隧道的分段和視覺響應(yīng)的問題 隧道

6、照明設(shè)計(jì)介紹 隧道的分段和視覺響應(yīng)的問題隧道的分段和視覺響應(yīng)的問題 出于照明設(shè)計(jì)需要,長隧道一般分為五個(gè)區(qū)段每個(gè)區(qū)段均有相應(yīng)的視覺響應(yīng) 問題 臨近段加強(qiáng)段 過渡段內(nèi)部段 出口段 加強(qiáng)段 過渡段內(nèi)部段 出口段 亮度水平亮度水平 隧道長度隧道長度 隧道照明設(shè)計(jì)介紹 隧道的分段和響應(yīng)的視覺問題隧道的分段和響應(yīng)的視覺問題 臨近段臨近段 臨近段指隧道口外的一段道路,此處的駕駛員必須能看清隧道內(nèi)物體.這 也是駕駛員視覺調(diào)節(jié)的階段,決定了隧道口和隧道入口段的亮度要求.在 白天,由于入口外環(huán)境的高亮度和隧道內(nèi)低亮度的強(qiáng)烈對(duì)比,也由于駕駛 員的眼睛對(duì)明亮環(huán)境的視覺暫留影響,一個(gè)照明不夠的隧道口會(huì)使人產(chǎn) 生“黑洞

7、效應(yīng)”,看不見洞內(nèi)任何細(xì)節(jié).而在晚上,由于人眼適應(yīng)了隧道外 的黑暗,同一隧道卻可能會(huì)令人感覺照明良好或刺眼或形成“白洞效應(yīng) ”. 隧道照明設(shè)計(jì)介紹 隧道的分段和響應(yīng)的視覺問題隧道的分段和響應(yīng)的視覺問題 加強(qiáng)段加強(qiáng)段 加強(qiáng)段是隧道內(nèi)四個(gè)區(qū)段的第一段,在臨近段行駛的駕駛員進(jìn)入隧道前必 須能 看見入口處的路面情況,消除“黑洞”現(xiàn)象. 加強(qiáng)段的長度取決于隧道設(shè)計(jì)的最高時(shí)速,至少與最高速度時(shí)的安全剎車 距離 (SSD)相等.這是因?yàn)樵诖硕巫钸h(yuǎn)端的路面應(yīng)當(dāng)為在安全剎車距離外準(zhǔn)備 進(jìn)入 隧道的駕駛員能看清障礙物作為背景. 隧道照明設(shè)計(jì)介紹 隧道的分段和響應(yīng)的視覺問題隧道的分段和響應(yīng)的視覺問題 過渡段過渡段

8、經(jīng)過照明水平相對(duì)高的加強(qiáng)段,隧道內(nèi)的照明可以逐步降低到很低的水 平,這段 漸降的區(qū)域就是過渡段. 過渡段的長度取決于設(shè)計(jì)最高時(shí)速和入口段尾部與內(nèi)部段的照明水平的 差別. 隧道照明設(shè)計(jì)介紹 隧道的分段和響應(yīng)的視覺問題隧道的分段和響應(yīng)的視覺問題 內(nèi)部段內(nèi)部段 內(nèi)部段即如其名,是隧道內(nèi)遠(yuǎn)離外部自然光照影響的區(qū)域,駕駛員的視覺 只受隧道內(nèi)照明的影響. 內(nèi)部段的特點(diǎn)是全段具有均勻的照明水平.因?yàn)橥耆恍枳兓?該段只需 提供合適的亮度水平,具體數(shù)值由交通流量和車輛時(shí)速?zèng)Q定. 隧道照明設(shè)計(jì)介紹 隧道的分段和響應(yīng)的視覺問題隧道的分段和響應(yīng)的視覺問題 出口段出口段 出口段是單向隧道的最后區(qū)段,接近出口的駕駛員視

9、覺受隧道外亮度的影 響,以防止出隧道時(shí),由于高亮度刺激而降低視覺,亦即眩光的影響,這可能 造成駕駛員不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)前面行駛在大卡車陰影里的小車. 隧道照明設(shè)計(jì)介紹 一般而言,如果從入口前的安全剎車距離外看過去,出口占有視野的很大 部分,則隧道或地下通道就無需額外的白天照明(相對(duì)于正常的夜晚照明 ).相反,如果從相同位置看過去,出口在黑框內(nèi),其中的障礙物,如汽車等可 能隱藏其中,則這時(shí)就必須提供白天照明. 隧道的白天照明隧道的白天照明 隧道照明設(shè)計(jì)介紹 照明質(zhì)量要求照明質(zhì)量要求 不同區(qū)域亮度值各不相同不同區(qū)域亮度值各不相同 全路亮度均勻度全路亮度均勻度Lmin/Lav 0.4 軸向均勻度軸向均勻度

10、 Lmin/Lmax 0.6 L側(cè)墻側(cè)墻 (2米以下米以下) = L 路面路面 TI = 95.Lv/Lav 1.05 (Lav 5 cd/m2) TI = 65.Lv/Lav 0.8 (Lav 5 cd/m2) 頻閃頻閃 (Hz) 2.5 FF 15 注注:Lv等效光幕亮度等效光幕亮度 隧道照明設(shè)計(jì)介紹 天空天空 隧道的白天照明要求和亮度值隧道的白天照明要求和亮度值 L20 環(huán)境環(huán)境 道路道路 圓錐體圓錐體 天空天空 道路道路環(huán)境環(huán)境 臨近段臨近段L20 駕駛員駛向隧道時(shí)在臨近段眼睛調(diào)適的亮度決定了隧道內(nèi)閾值段的亮度要駕駛員駛向隧道時(shí)在臨近段眼睛調(diào)適的亮度決定了隧道內(nèi)閾值段的亮度要 求求,在

11、此應(yīng)該考慮兩種調(diào)適亮度在此應(yīng)該考慮兩種調(diào)適亮度:臨近段的亮度和等效環(huán)境亮度、天空亮度臨近段的亮度和等效環(huán)境亮度、天空亮度. 對(duì)處于離隧道口安全剎車距離處的駕駛員而言對(duì)處于離隧道口安全剎車距離處的駕駛員而言,也就是臨進(jìn)段的最小長度也就是臨進(jìn)段的最小長度, 其其 感受的臨近段亮度等于以隧道四分之一高度為底部圓心感受的臨近段亮度等于以隧道四分之一高度為底部圓心,以眼睛為頂點(diǎn)的以眼睛為頂點(diǎn)的 2X100圓錐視野范圍內(nèi)的平均亮度圓錐視野范圍內(nèi)的平均亮度. 隧道照明設(shè)計(jì)介紹 隧道的白天照明要求和亮度值隧道的白天照明要求和亮度值 臨近段臨近段 對(duì)大多數(shù)隧道類型,可以采取各種措施來降低臨近段的亮度,如使用粗糙

12、的深 色材料來處理臨近段路面、隧道口立面和近隧道口的墻面(如水底隧道);在和 入口相鄰的地方或入口上方植樹來遮蔽明亮的天空,或者將隧道口建造的盡 可能高大,這樣就可以降低隧道內(nèi)的亮度,便于節(jié)能. 在實(shí)際操作中,根據(jù)隧道類型和采取的措施的不同,隧道臨近段的最高亮度在 約3000 cd/m2 至超過8000cd/m2 之間(對(duì)應(yīng)于水平照度約為100000 lux). 隧道照明設(shè)計(jì)介紹 環(huán)境環(huán)境 道路道路 圓錐體圓錐體 天空天空道路道路環(huán)境環(huán)境 天空天空 臨近段臨近段 - L20 計(jì)算計(jì)算 (1) 隧道照明設(shè)計(jì)介紹 隧道的白天照明要求和亮度值隧道的白天照明要求和亮度值 臨近段臨近段 L天空 天空 g

13、 g = L2 0 + L道路 道路 r r + L環(huán)境 環(huán)境 e e 綜合影響臨近段亮度的外部亮度因素在 不同的隧道有很大不同.比如,對(duì)穿山隧道, 隧道口周圍山體的亮度基本決定了臨近 段的亮度;對(duì)水底隧道,隧道入口上方天空 亮度對(duì)隧道臨近段的亮度起決定作用;對(duì) 高架道路地面通道和地下通道而言,臨 近段亮度部分取決于建筑的結(jié)構(gòu)形狀,部 分取決于上部天空的亮度;而在建筑林立 之處,天空的影響很小. 注: , 和 分別表示各部分在200視野中所占比例e e r rg g L巖石L建筑L雪L草地 北8338 15(垂直) 15(水平) 2 東-西12426 10(垂直) 15(水平) 2 南1651

14、4 5(垂直) 15(水平) 2 L環(huán)境 行駛方向(半球)L天空L道路 單位:kcd/m2 隧道照明設(shè)計(jì)介紹 隧道的白天照明要求和亮度值隧道的白天照明要求和亮度值 臨近段臨近段 - L20 計(jì)算計(jì)算 (Kcd/m) (2) 正常有雪正常有雪正常有雪正常有雪 60-4 54 52.5 3.53 3.51.5 31.5 4 100 1605 7.5 5 74.5 64 6.53 4.53 5242.5 5 剎車距離(m) 不同天氣時(shí)200視野內(nèi)天空占有的比例 35%25%10%0% 臨近段的亮度值臨近段的亮度值(kcd.m-2) 隧道照明設(shè)計(jì)介紹 隧道的白天照明要求和亮度值隧道的白天照明要求和亮度

15、值 加強(qiáng)段加強(qiáng)段Lth:亮度要求亮度要求 為使駕駛員維持良好的視覺狀態(tài),確保安全,在隧道入口處的開頭需要 相對(duì) 較高的亮度,此亮度是臨近段亮度L20的函數(shù).加強(qiáng)段亮度Lth 可以利用 下表給出的Lth/L20比值計(jì)算出來. 需注意的是,隧道墻壁2米以下部分的平均亮度不得低于路面的平均 亮度. 剎車距離(m)對(duì)稱配光照明系統(tǒng) Lth/L20逆向非對(duì)稱配光照明系統(tǒng) Lth/L20 600.050.04 1000.060.05 1600.100.07 加強(qiáng)段加強(qiáng)段 - Lth/L20比值比值(在一半加強(qiáng)段的區(qū)域在一半加強(qiáng)段的區(qū)域) 隧道照明設(shè)計(jì)介紹 隧道的白天照明要求和亮度值隧道的白天照明要求和亮度

16、值 加強(qiáng)段加強(qiáng)段Lth 長度長度 加強(qiáng)段的長度至少等于安全剎車距離.從剎車距離的一半開始,照明水 平可以線性漸降直至到末端約為 0.4 Lth.亮度的降低也可以逐級(jí)進(jìn)行, 但前一級(jí)亮度和后一級(jí)亮度的比值不得超過3:1. 遮陽棚遮陽棚 加強(qiáng)段的照明可以是隧道內(nèi)的燈光,也可以在隧道口通過建造遮陽棚 來達(dá)到目的.遮陽棚的結(jié)構(gòu)經(jīng)過合理設(shè)計(jì),可以控制自然光到達(dá)路面的 多少從而得到合適的亮度,但需注意不要在路面上產(chǎn)生干擾性陰影或光 閃爍. 隧道照明設(shè)計(jì)介紹 隧道的白天照明要求和亮度值隧道的白天照明要求和亮度值 過渡段過渡段Ltr 駕駛員進(jìn)入長隧道后需要一些時(shí)間將眼睛調(diào)節(jié)到能適應(yīng)內(nèi)部段較低亮度水平駕駛員進(jìn)入

17、長隧道后需要一些時(shí)間將眼睛調(diào)節(jié)到能適應(yīng)內(nèi)部段較低亮度水平, 過渡段照明從最高到最低的變化必須逐步進(jìn)行過渡段照明從最高到最低的變化必須逐步進(jìn)行,這也是過渡段照明的目的這也是過渡段照明的目的. 過渡段沿隧道軸向的亮度分布由以下公式?jīng)Q定過渡段沿隧道軸向的亮度分布由以下公式?jīng)Q定,長度由曲線的標(biāo)示和車速?zèng)Q定長度由曲線的標(biāo)示和車速?zèng)Q定: Ltr = Lth(1.9+ t )-1.4 th 加強(qiáng)段過渡段 隧道照明設(shè)計(jì)介紹 (CIE 曲線曲線 ) 加強(qiáng)段加強(qiáng)段過渡段過渡段 過渡段過渡段Ltr - 亮度計(jì)算亮度計(jì)算 隧道照明設(shè)計(jì)介紹 入口段入口段(包括臨近段、加強(qiáng)段和過渡段包括臨近段、加強(qiáng)段和過渡段) 一般各段

18、的照明不可能均勻下降; 可以使用階躍式下降的方式,只要相鄰階躍的亮度比不超過3:1就可以, 因?yàn)槿说囊曈X在這種狀況下還不受影響. 隧道的白天照明要求和亮度值隧道的白天照明要求和亮度值 隧道照明設(shè)計(jì)介紹 隧道的白天照明要求和亮度值隧道的白天照明要求和亮度值 內(nèi)部段內(nèi)部段 內(nèi)部段的照明無需任何變化,只要提供均一的稍高于普通開放式道 路照明水平的亮度即可.除了高亮度使駕駛員感到更安全外,還要考慮 路面的反射條件,需要相對(duì)較高的亮度主要是因?yàn)樵谒淼纼?nèi)由于污染 的影響降低了能見度.這也是為什么推薦的亮度跟剎車距離和交通密 度有關(guān)系的原因. 隧道照明設(shè)計(jì)介紹 日本隧道照明標(biāo)準(zhǔn)對(duì)內(nèi)部段照明的標(biāo)準(zhǔn)日本隧道照明

19、標(biāo)準(zhǔn)對(duì)內(nèi)部段照明的標(biāo)準(zhǔn) CIE對(duì)隧道內(nèi)部段照明的推薦亮度對(duì)隧道內(nèi)部段照明的推薦亮度(cd/m2) 注:平均亮度的換算系數(shù),混凝土路面為13;瀝青路面為 22. 混凝土路面瀝青路面 1009.0120200 804.560100 602.33050 401.52035 車速 (km.h-1) 平均亮度 (cd.m-2) 換算成平均照度(lx) 100100交通密度1000 60123 100246 16051015 交通密度(輛/小時(shí)) 剎車距離(m) 隧道照明設(shè)計(jì)介紹 隧道的白天照明要求和亮度值隧道的白天照明要求和亮度值 出口段出口段 由于人眼從暗向明視覺的調(diào)節(jié)速度極快,所以,隧道出口并不需為

20、視覺 適應(yīng)增設(shè)照明.但是,為使駕駛員在明亮出口的視覺背景下可清晰看見 前面大車陰影中的小車,以及離開出口時(shí)有良好的后向視覺,或?yàn)閼?yīng)急 時(shí)和維護(hù)時(shí)可雙向運(yùn)行,可以使出口的照明和入口照明保持對(duì)稱布置. 出口段照明只需將隧道最后的60米區(qū)域的亮度提高到內(nèi)部段亮度水平 的五倍即可. 隧道照明設(shè)計(jì)介紹 如果有眩光影響(如陽光、雪地、水面等)的亮度要求: 要有足夠的后視照明要有足夠的后視照明 同時(shí)用作入口同時(shí)用作入口,增加過渡段增加過渡段,一般過渡段的照度應(yīng)為隧一般過渡段的照度應(yīng)為隧 道口外部照度的道口外部照度的1/10,過渡段的長度不大于過渡段的長度不大于80m 隧道照明設(shè)計(jì)介紹 隧道的夜間照明隧道的夜

21、間照明 以上討論的是隧道的白天照明.對(duì)于夜晚照明而言,入口照明相應(yīng)地 減少,而出口段,則由于隧道外的照明比隧道的內(nèi)部段照明更低,在夜 晚會(huì)出現(xiàn)“黑洞”現(xiàn)象,因此,一般應(yīng)設(shè)置過渡段,逐漸減低照明水平 直至達(dá)到外部道路的夜間照明水平. 隧道照明設(shè)計(jì)介紹 夜間照明夜間照明 日本隧道照明標(biāo)準(zhǔn)的夜間出口過渡照明日本隧道照明標(biāo)準(zhǔn)的夜間出口過渡照明 4.01002.01.5180180 2.0 - 4.08010.5130130 2.0600.5-9595 -40-60- 過渡照明II區(qū) 的長度(m) 隧道內(nèi)部段的亮 度 (cd.m-2) 車速 (km.h-1) 過渡照明I區(qū)的 亮度 (cd.m-2) 過渡照明II區(qū)的 亮度 (cd.m-2) 過渡照明I區(qū)的 長度 (m) 隧道照明設(shè)計(jì)介紹 應(yīng)急照明

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