自然光在隧道照明工程的应用及试验评价.pdf

自然光在隧道照明_ Y-程的应用及试验评价文章编号：1 0 0 9 6 5 8 2(2 0 1 4)0 3 0 0 3 5 0 8M o D E R NT U N N E L L q GT E C H N o L o G Y_ _A 然光在隧道照明工程的应用及试验评价王宝林叶颖刘灿丁敏闰冰亚(湖南省交通科学研究院，湖南省交通运输节能减排技术研究推广中心，长沙4 1 0 0 1 5)摘要基于照明节能减排考虑，文章依托某高速公路隧道，应用了一种采用自然光对隧道入口段进行照明的技术方案；通过特殊设计的采光带将自然光引入隧道人口段，并参照国际惯用的人眼视觉“适应曲线”，对自然光照明亮度曲线进行模拟与拟合，使其达到了完全取消入口段加强照明的目标；为了验证方案的实用性和可靠性，借助试验手段对隧道照明指标，如亮度、均匀度及亮度变化历程等进行了评价。研究结果表明，自然光照明方案设计指标满足工程要求；与“传统灯具照明”方案相比，该方案具有基本消除入口“黑洞效应”、增强隧道内行车安全性和舒适性、节能减排、简单实用、成本合理等特点。关键词公路隧道自然光照明节能减排黑洞效应中图分类号：U 4 5 3 7文献标识码：A随着我国“7 9 1 8”高速公路网规划的实施 1 ，公路建设尤其是高速公路建设迎来了蓬勃发展时期。公路隧道由于具有缩短公路里程、提高交通运输效率、节省用地和保护生态环境等优势，其建设数量和规模也逐年增加。截止2 0 1 1 年底，全国已建成公路隧道85 2 2 处，共计长62 5 3k m 圈。然而公路隧道通车里程的逐年增加，带来了一个严重的社会和经济问题，即隧道照明设施的规模和数量越来越大，隧道照明能耗问题日渐突出，已成为公路运营管理部门一笔沉重的负担 3 3。以我国最长的山区高速公路隧道秦岭终南山公路隧道为例，每个月该隧道的照明电费就达到1 0 0 多万元 4 。因此，如何在保障安全的前提下，实现隧道照明的“节能减排”已成为公路建设和运营单位迫切需要解决的问题嘲。目前，国内外研究和解决隧道“照明能耗”问题的思路大体可分为以下几类：(1)对隧道传统高压钠灯照明单一或多目标参数(如照度水平、照度均匀度、调光性及灯具布置)进行优化设计，如杨光 6 1 采用降低高压钠灯电压的运行方式实现照明节能和延长使用寿命的目的，并取得了理想的效果。这类方法虽然简单，但照明节能的幅度有限。(2)采用L E D灯、电磁感应灯等新型节能照明灯具，并借助先进的智能控制系统进行调光控制同，如姚其等人 8 对L E D灯(白天和夜晚)的隧道照明进行了分别设计，证明了白光L E D 灯应用于隧道照明可达到较好的效果：王霞等人凹将L E D 照明亮度智能无级控制系统应用于城市隧道，获得了良好的节能效果：陈文成等人【1 0 J 通过将电磁感应灯应用于隧道照明中获得了不错的效果。这类方法节能效果虽然可观，但灯具的散热、光衰、互换性等关键技术成熟度与可靠性仍有待今后进一步完善；加上灯具价格较高，因此阻碍了其大范围推广应用。(3)利用新能源如太阳能、风能对照明灯具进行供电，如韩直 1 1 发明了一种自然光和人工光结合的隧道布灯方法，通过交替铺设太阳能导光纤和采用L E D 灯照明实现隧道节能效果。这类方法易受到自然因素的限制，且控制系统复杂，可靠性也很难保证。为了避开以上技术问题，并从本质上解决隧道修改稿返回日期：2 0 1 3 0 8 1 5基金项目：湖南省科技计划项目(2 0 1 4 F J 3 0 3 8)作者简介：王宝林(1 9 8 3 一)，男，工学博士。主要从事交通节能减排新技术、新产品的研发及推广应用工作，E 一1 1 1 a i l：w a n g b a o l i n 2 0 0 1 1 2 6 C 0 1 1 1 第5 1 卷第3 期(总第3 5 6 期)2 0 1 4 年6 月出版3 5V 0 1 5 1，N o 3，T o t a l N o 3 5 6J u n 2 0 1 4万方数据|三_|M O D E R NT U N N E L L 矾G自然光在隧道照明工程的应用及试验评价T E C H N O L O G Y、一、。一“照明能耗”问题，本文提出了隧道入出V I 段采用自然光照明的新思路 1 2 ：将隧道入出V I 段向外侧延伸，并通过设计特殊的采光带将自然光引入这些区域，同时将这些区域的照明亮度控制到合理范围。使之满足我国现行(J T J 0 2 6 1 1 9 9 9 公路隧道通风照明设计规范 1 3 的要求，以便与隧道过渡段电力照明亮度实现自然衔接，达到完全取消入、出V I 段加强照明，实现隧道照明显著节能减排的目标。依据我国现行设计规范 1 3 理论估算，隧道入V I 段、过渡段和出V I 段设计的照明亮度分别约是中问段的2 8 倍、8 倍和5 倍，由此可知入、出V I 段照明能耗的降低对整个隧道照明节能减排的贡献将是十分可观的。为此，本文依托某高速公路隧道入1 2 I 段，对自然光照明节能技术进行示范研究，并借助试验手段，对该技术的实用性和可靠性进行评价。本文研究工作的开展，将有助于丰富隧道照明节能技术的理论范畴，提升我国在该领域的工程应用水平。2簿遣鲁然光照明-孑案设计自然光照明设计方案依托的隧道全长为6 5 11 1 3，净高8 m，采用单向3 车道设计，3 条车道的设计车速分别为1 0 0k m h，8 0k n d h，6 0k m h。隧道入口段总长为9 11 T I，由于受公路建设项目成本的影响，本文仅可利用隧道左侧已存在的、总长为4 0n l 的半透明入口段实施自然光照明设计。因此，文中以下对依托该段设计的自然光照明系统方案进行介绍。2。j 主器格f 豢设计隧道入口段自然光照明系统的主体构架既可以采用传统的钢筋混凝土结构，也可采用流行的钢架结构设计，本文沿用了隧道本身的钢筋混凝土结构。自然光照明系统的结构示意在图1 中给出，该系统的主要特征是：由钢筋混凝土拱横梁2、采光通风带3、混凝土基础4 以及钢筋混凝土顶梁7 组成拱形结构建筑设施。拱形设施外围的自然光一部分被钢筋混凝土拱横梁2 和不锈钢挡板阻挡，另一部分则透过采光通风带3 的专用采光玻璃为隧道路面提供亲和人眼的加强光照明。隧道入口段自然光照明系统最终的现场安装效果如图2 所示。2，2 爱j 壬运蕊带设盼自然光照明系统采光通风带3 由采光口8、遮光口9 和通风口1 0 相连接组成，如图3 所示。其中，3 6第5 1 卷第3 期【总第3 5 6 期)2 0 1 4 年6 月出版V 0 1 5 1，N o 3，T o t a l N o 3 5 6J u n 2 0 1 44 王2l 路哑：2 钢筋混凝上拱横粱；3 采光通风带：4 混凝土 晰口；5 人f 段终端；6 隧道洞l1：7 钢筋混凝土拱顾泶图1 隧道人口段自然光照明系统示意F i g 1N a t u r a l l i g h ti l l u m i n a t i o ns y s t e ma tt h et u n n e le n t r a n c e(a)洞几附近(h)洞内区域图2 隧道入口段自然光照明现场图片F i g 2P h o t o so tn a t u r a l l i g h ti l l u m i n a t i o na tt h et u n n e le n t r a n c e采光口8 安装尺寸相同、具有光源散射作用的毛玻璃，并采用沥青密封问隙。而遮光口9 安装不锈钢板，安装问隙采用玻璃胶密封。通风口1 0 设置在遮光口9 底部。需要指出的是，相邻拱横梁2 之问采光玻璃的宽度由设计的自然光照明亮度曲线以及该玻璃的透光性能参数反向计算确定，而自然光亮度曲线是以国际惯用的人眼视觉“适应曲线”1 3,1 川为基准而拟合获得，如图4 所示。从图中可以看出，设计的自然光照明亮度曲线的形状与人眼视觉“适应曲线”近似保持平行，因此能够从本质上消除隧道入口处的“黑洞效应”，有利于缓解驾驶者的视觉疲劳，极大地提升隧道内行车的安全性和舒适性。国际惯用的人眼视觉“适应曲线”数学模型由下式给出：L h=工伽(1 9+f)。1 4(1)上式中，厶h 为隧道入口段不同位置的亮度；k(S)为洞外亮度；t 为车辆通过入口段的时问。曼黧碧蚜基布置为了便于比较分析隧道采用自然光照明方案的节能减排效果，本文以传统高压钠灯照明方案为基准，对该隧道的照明灯具进行了设计布置(图4)。万方数据自然光在隧道照明X-程的应用及试验评价2 钢筋混凝十拱横粱：4 混凝上坫础；6 隧道洞l1：7 钢筋混凝土拱顶梁：8 采光1：9 遮光g l；1 0 通风几图3 采光通风带结构设计俯视F i g 3T o pv i e wo ft h ed e s i g n e dd a y l i g h t i n ga n dv e m i l a t i o nb a n d sSPB接近段入口段过渡段中间段n 一人眼视觉适应曲线；b 一传统电力照明亮度曲线；C m 自然光照明亮度曲线：卜接近段起点：A 一适应点；P _ 洞口；B 一过渡段起点；k(固一洞外亮度；k(A)一适应点亮度；L，1 _ 一入口段亮度图4 隧道入口段照明亮度曲线设计比较F i g 4C o m p a r i s o no fd e s i g n e dl u m i n a n c ec u r v e sa tt h et u m m le n t r a n c e依据公路建设项目的工程设计要求，文中隧道各段照明亮度设计的目标值分别为：入口段1 0 5c d m 2：第一过渡段4 0c d m 2；中问段4 5c d m 2。若采用传统高压钠灯对该隧道实施照明，则隧道各段的照明灯具布置在表1 中列出。表中入口段加强照明采用4 0 0W和2 5 0W 灯具交替布置，1 0 0W 灯具用于应急照明：中问段照明采用两侧对称布置1 0 0W 灯具，灯表1 隧道采用传统高压钠灯照明时灯具布置及性能指标T a b l e1A r r a n g e m e n to fl a m p si nc o n v e n t i o n a lH P S L区间长度m功率W数量盏总功率k W入口段9 14 0 0 2 5 0 1 0 01 0 4 7 8 2 84 1 6 1 9 5 2 8过渡段17 72 5 0 1 0 06 6 2 21 6 5 2 2过渡段29 12 5 0 1 0 02 6 2 66 5 2 6中间段3 2 91 0 09 69 6出口段6 31 5 0 1 0 03 6 3 65 4 3 6总计6 5 15 1 81 1 0 3M o D E R NT U N N E L L 呵GT E C H N o L o G Y_ _问距6m。而隧道采用自然光照明后，除了长4 0n l的入口段的加强照明灯具全部取消、仅留1 0 0W 灯具用于晚问基本照明兼应急照明，其它各段的灯具布置保持不变，如表2 所示。表2 隧道入口段自然光一高压钠灯照明方案灯具布置及性能指标T a b l e2A r r a n g e m e n to fl a m p si nn a t u r a l l i g h t H P S Ll i g h t i n gs c h e m e区间长度m功率W数量盏总功率k W自然光入口段4 01 0 01 41 4电力人口段5 14 0 0 2 5 0 1 0 05 6 4 2 1 42 2 4 1 0 5 1 4对比表1 和表2 可知，隧道入口段采用自然光照明设计后，加强照明灯具功率减少2 8 2k W，入口段照明电能节约率达到4 4。需要特别指出是，由于受公路建设项目成本的影响，此处自然光照明段的长度仅为4 0m，还不到隧道入口段总长的一半。因此，本文依托的隧道其照明节能潜力还远未挖掘出来。另外，按照目前我国火电厂生产的1k W h 电能平均消耗标准煤3 6 0g、排放二氧化碳9 9 7g、二氧化硫3 0g 的标准计算，隧道入口段采用自然光照明后每年节省标准煤约4 4 5t、减少二氧化碳排放约1 2 3t、减少二氧化硫排放约3 7t。因此，隧道采用自然光照明技术方案具有显著的节能减排效应。n 趣参I j 曩!蠢t 菏蕈j为进一步评价隧道自然光照明技术的实用性和工程推广价值，以下对本文采用的总长为4 0m 的自然光照明节能技术方案的经济效益进行简单计算分析。计算采用的主要依据是：(1)灯具价格：4 0 0W、2 5 0W 高压钠灯分别以13 0 0 元盏、10 0 0 元盏计(依据市场估算)；(2)高压钠灯每年维护费按灯具初装费用的2 5 估算：自然光照明由于其独特性，基本不用维护，文中按2 万元年计。(3)加强照明按1 2h d、3 6 5d 年计，电费价格按1 元k W h 计：(4)隧道自然光入口段钢筋混凝土结构按平均1 5 万元n 1 估算。如果采用钢架结构，其土建成本可能更低。表3 所示为自然光与传统高压钠灯照明方案的经济效益。从表中可以看出，与传统高压钠灯照明方案相比，隧道自然光照明方案虽然初期建设费较高，(6 5 万元)，比传统照明方案初期建设费用(1 5 万元)第5 1 卷第3 期(总第3 5 6 期)2 0 1 4 年6 月出版3 7V 0 1 5 1，N o 3，T o t a l N o 3 5 6J u n 2 0 1 4万方数据，M。O D E R N 黑罗吼L 矾G自然光在隧道照明工程的应用及试验评价T E C H N o L o G YH”u。P k”o 叫一叫”耻I表3 隧道照明方案经济效益比较T a b l e3E c o n o m i cb e n e f i tc o m p a r i s o nf o rt u n n e ll i g h t i n gs c h e m e s投资回报十年投资方案建设费用年运营费用年限回报额高压钠灯1 51 6 1自然光6 522 98 7 6备注：表中费用的计量单位为万元建设费用主要包括附属设施建设、灯具购置、配电系统安装等费用：运营费用包括照明电费和设备维护费用增加不少：但其运营费用有较大幅度的降低，运营费节约率超过8 0：而自然光照明方案年维护费用也很低。因此，该方案的投资回报年限仅为2 9 年，以1 0 年为周期进行投资估算，自然光照明方案能使高速公路业主净收入8 7 6 万元。对于仅改造总长为4 0n l 的隧道入口段来说，自然光照明方案创造的经济效益是十分可观的，因此具有较高的工程推广应用潜力和价值。当然，想要精确评价隧道照明方案的经济效益是比较复杂的，文中虽然仅进行了粗略估算，但其结果并不会影响分析和评价自然光照明方案显著的经济效益和工程推广价值。为了进一步验证隧道入口段采用自然光照明系统方案的实用性和可靠性，本文借助现场试验对该方案的照明效果进行全面评价研究。试验测试采用的仪器设备主要有：X Y L 一型亮度计，L X I O I O B S 照度计，测距皮尺，标记粉笔以及照相机等。3 丑藏骏岛点煮案试验采用中心法旧测量：把测量路段沿长度方向划分成若干个大小相等的矩形网格，把测点设在网格中心。总长为4 0n l 的自然光入L I 段，纵向上平均布置2 卜个测量点，测量点的纵向问距约为2n l：横向上，每一车道平均布置3 个测量点。试验布点方案在图5 中给出，图中坐标原点设在洞L I 中心位置，行车方向为y 轴，宽度方向为X 轴。3。童试验浮翁粪露(1)入口段照明亮度依据我国J T J0 2 6 1 1 9 9 9 公路隧道通风照明设计规范 1 3 的要求，隧道入V I 段照明亮度设计值按以下公式计算：L h=矗x 工伽(S)(2)3 8第5 1 卷第3 期【总第3 5 6 期)2 0 1 4 年6 月出版V 0 1 5 1 N o 3 T o t a l N o 3 5 6J u n 2 0 1 43 2 1 一|i 篷01一r|，。一一。lY图5 试验布点方案示意F i g 5L a y o u to fe x p e r i m e n t a lp o i n t s式中：厶h 为隧道入口段亮度(c d m 2)；矗为亮度折减系数，可按表4 相关要求取值；L 如(5 1 为洞外亮度(c d m 2)。从表4 得知，当隧道设计参考的洞外亮度值为30 0 0c d m 2、设计的双车道单向交通量24 0 0时，隧道入口段三车道的亮度折减系数可分别选取0 0 4 5，0 0 3 5，0 0 2 2。依据公式(2)测算，该隧道入口段照明亮度厶h 设计值应分别达到1 3 5c d m 2，1 0 5c d m 2，6 6c d m 2。表4 隧道入口段亮度折减系数参考值T a b l e4R e f e r e n c ev a l u e so fl u m i n a n c er e d u c t i o ne o e f n c i e n t sa tt h et u n n e le n t r a n c e设计交通量五(辆h)行车速度w(k m h)双车道双车道1 0 08 06 04 0单向交通双向交通24 0 013 0 0O 0 4 50 0 3 50 0 2 2 O 0 1 27 0 03 6 00 0 3 50 0 2 5O 0 1 5O 0 1(2)亮度曲线变化规律依据现场测量的亮度试验数据，可对隧道入口段采用自然光照明的“亮度曲线”进行拟合，拟合后的“亮度曲线”变化规律应借助J T J0 2 6 1 1 9 9 9 公路隧道通风照明设计规范 1 1 中亮度设计准则(图4)来评价。(3)照明亮度横向均匀度上文已提及，因公路建设项目成本的限制，本次入口段自然光照明系统的设计、安装仅在于隧道入V I 段的左侧。考虑到这一特殊性，因此有必要借助试验对入V I 段横向照明亮度均匀度进行评价，以判断该入口段采用自然光照明后是否出现“斑马效应”。万方数据摹“t 麓蓦誊_：_ I i自然光在隧道照明工程的应用及试验评价器鬻裂N E L L G隧道入口段横向照明亮度均匀度巩定义为：巩=k。、L。(3)上式中，巩为沿道路横向上的亮度均匀度；k。为横向截面上亮度最小值(c d m 2)；L。为横向截面上亮度平均值(c d m 2)。本文借助J 町0 2 6 1 1 9 9 9 公路隧道通风照明设计规范 1 3 中有关路面照明亮度总体均匀度的设计准则(表5)，类比判断隧道采用自然光照明是否出现“斑马效应”：将计算的入口段横向照明亮度均匀度巩与表5 中要求的路面亮度总体均匀度进行比较。表5 路面亮度总体均匀度参考值T a b l e5R e f e r e n c ev a l u e so fl u m i n a n c eu n i f o r m i t yo nt h er o a d w a y设计交通量M f 辆1 1)双车道单向交通双车道双向交通【，024 0 013 0 0O 47 0 03 6 0O 31 M。：霞高囊麓；!引、高廖冀毫试验共分三种工况：上午1 0：0 0 点，洞外亮度为9 4 0c d m 2(天空局部出现太阳光)：中午1 2：0 0 点，洞外亮度为7 3 5c d m 2：下午1 5：0 0 点，洞外亮度1 8 8c d m 2。由于试验当天为阴晴多云天气，因此试验测得的洞外亮度均不高。不同洞外亮度条件下，隧道入口段采用自然光照明的平均亮度变化规律在图6 中给出。从图中可以看到，随着洞外亮度的变化，隧道内自然光照明亮度曲线能够自动实现同步调节功能。每一种洞外亮度条件下，从洞口开始沿着隧道行车方向2 0 m 范围内，自然光照明亮度均实现了缓和递减过程。与J T J0 2 6 1 1 9 9 9 公路隧道通风照明设计规范 1 3 中传统灯具照明亮度曲线相比(图4曲线b)，自然光照明亮度曲线的递减速率更加逼近国际惯用的人眼视觉适应曲线(图4 曲线n)，显然更有利于消除隧道洞口处的“黑洞效应”，从而缓解驾驶者的视觉疲劳，提高隧道内行车的安全性和舒适性。此外，试验测得的入口段自然光照明亮度值与工程项目要求的目标值(依据J T J0 2 6 1 1 9 9 9 公路隧道通风照明设计规范旧计算)如表6 所示。从厶e 峋=9 4 0 I b 1 1 1：厶岛=7 3 5-f l，m 二01 02 1)曩)40人几段长度(以洞口为坐标原点1 1 T i n图6 入口段自然光照明平均亮度变化曲线F i g 6E v o l u t i o nCHIVeo ft h ea v e r a g el u n f i n a n e eo fn a t u r a ll i g h ta tt h ee n t r a n c eV a r i e dw i t ht h el u m i n a n c eo u t s i d et h et u n n e l表6 入口段照明亮度试验值与工程目标值比较T a b l e6C o m p a r i s o n so fe x p e r i m e n t a la n dt a r g e t e dl u m i n a n c ev a l u e sa tt h ee n t r a n c es e c t i o n洞外亮度试验值目标值是否达标(c d m 2)d m e)f c d n 1 2 19 4 04 1 83 2 9是7 3 53 4 62 5 7是1 8 88 56 6是说明：表中亮度值均为平均值，因此工程目标值计算采用的亮度折减系数取平均值的O 0 3 5(对应于设计车速为8 0k m h)表中看到，三种洞外亮度条件下，隧道入口段设计的自然光照明亮度值均略高于工程目标值：但由于自然光可以认为是一种可再生能源，不存在能源的二次浪费，因此文中设计满足工程设计要求。4。2 不同车道的照明亮度图7 给出了隧道入口段不同车道上自然光照明亮度变化曲线。由于受天气变化以及位置差异的影响，图7(a)和图7(b)中不同车道入口处的亮度有一些小的差别，但这并不会影响分析其相互问的规律。从图中可以看出，由于采光玻璃的强散射作用，沿着行车方向，3 条车道上照明亮度递减的节奏基本保持同步，即以同样的速率进行递减。稍显不同的是，第1 车道和第2 车道的照明亮度及其变化规律在隧道入口段后2 5n l 范围内几乎一样：而与第1 和第2车道相比，第3 车道上的照明亮度则明显略低一些。这一现象可以从采光玻璃的设计和安装位置来解释：由于隧道入口段仅左侧设有自然光采光带，且采光玻璃的安装位置处于第1 车道和第2 车道之问，第5 1 卷第3 期(总第3 5 6 期)2 0 1 4 年6 月出版3 9V 0 1 5 1，N o 3，T o t a l N o 3 5 6J u n 2 0 1 4万方数据i“!b e D。E。F S ,I 裂。甩_ 世好自然光在隧道照明工程的应用及试验评价门1 H f、F n 疆o f F?叫”u P 一”一”0 翠墼人几段长度(以洞n 为坐标原点)y，m(a)巾午1 2 时(1 5 q n 占多云)薯州；匣万而1 圈二：r 卜午lS r 无吖略l姜阿，!：篆!墨薹掣文第3 下道妾“x 螺1“斗、匿j爱5 0墅、o 一一j、-0 二二o o 二二二二囊o。；人几段长度f 以洞几为坐标瞒i 点J 1 7 m(b)F 午1 5 时(天气阴暗)图7 隧道内不同车道照明亮度变化曲线比较F i g 7C o m p a r i s o no fl i g h t i n gl m n i n a n c eo nd i f f e r e n tl a n e s因此第1 车道和第2 车道受自然光散射作用的效果更为明显：而第3 车道距离较远，接受的自然光散射效果稍差一些。这也充分说明，受实际条件的限制，本次设计未能完全展现自然光照明系统的技术潜力：如果在隧道入口段两侧安装呈对称分布的自然光采光带，可以预见，该隧道入口段不同车道照明亮度分布的均匀性将更好。量一一1 5 _王一一、J薹|，多=二，-。叶、j：j、警，：，7“1、：j、墨；J之：第1 车道第2 降道第3 车道一一f 卜l 一一、一63036横向似置(以宽度巾心为原点)m(a)横I h J,U q 叨亮度L、伞0 8 -Y-3 8 m萋；r 图8 入口段横向照明亮度及均匀度分布曲线F i g 8D i s t r i b u t i o no ft r a n s v e r s el i g h t i n gl u m i n a n c ea n du n i t b m f i t ya tt h ee n t r a n c e相同，主要是由于采光带的安装位置以及光散射效果的不同而造成的。此外，两个横向位置处的亮度均匀度最小值均超过0 5 5，远高于“总体均匀度”参考目标值0 4(表5)。由此说明，该隧道入口段横向照明亮度分布较为均匀，未出现照明“斑马效应”。4 3 照明横向均匀度分析5结论为了研究评价隧道入口段横向照明亮度均匀度，试验分别对距离隧道入口段终端(Y=4 0m)和2m(k 3 8m)处横向1 2 个点(问距约为1m)的亮度进行了测量。图8 给出了试验测得的两个横向位置的亮度及其均匀度分布结果。从图中可看出，两个横向位置处照明亮度曲线的形状几乎一样，且亮度均匀度分布基本重合，呈现非完全对称式“抛物线状”；抛物线的最高点出现在第1 车道和第2 车道之问，且抛物线的右侧(第3 车道的亮度)稍低于左侧(第1车道的亮度)。出现这一现象的原因与对图7 的解释4 0第5 1 卷第3 期(总第3 5 6 期)2 0 1 4 年6 月出版V 0 1 5 1 N o 3 T o t a l N o 3 5 6J u n 2 0 1 4本文依托某高速公路隧道，应用了一种采用自然光照明的隧道入口段照明节能技术方案，对隧道入口段的主体构架、自然光采光通风带以及照明灯具的布设等进行了系统设计和研究。结果表明：(1)隧道入口段采用自然光照明从本质上消除了入口处的“黑洞效应”，增强了隧道内行车的安全性和舒适性。(2)由于取代了传统隧道加强照明，方案具有显著的节能减排效应。虽然受工程成本的限制，本文仅对该隧道入口段前4 0m 实施了自然光照明设计，但其年照明节电率仍超过4 0，每年平均减少二氧蔫万方数据自然光在隧道照明X-程的应用及试验评价化碳和二氧化硫的排放分别达到1 2 3t 和3 7t。(3)隧道自然光照明技术方案简单、实用，工程成本不高。为了进一步验证隧道入口段采用自然光照明技术方案的实用性和可靠性，文中借助试验手段对该方案的现场应用效果进行了评价研究。结果表明：自然光照明方案设汁技术参数满足工程要求与“隧道传统灯具照明”方案相比：(1)自然光照明亮度曲线递减平缓，其递减速率与国际惯用的人眼视觉“适应曲线”更为接近，因此明显消除隧道入口处的“黑洞效应”；且随着洞外亮度的变化，自然光照明亮度曲M O D E R NT U N N E L L q GT E C H N o L o G Y线能够实现同步自动调节。(2)隧道入口段3 条车道上的照明亮度曲线变化节奏基本保持一致，由于受采光玻璃安装位置以及光散射效果差异，第1 和第2 车道在入口段2 5 m 范围内的照明亮度几乎相等，而第3 车道的照明亮度稍低一些。(3)隧道入口段不同横向位置上的照明亮度曲线的形状基本相同，亮度均匀度分布曲线基本重合，说明该隧道入口段横向照明亮度分布较为均匀，未出现照明“斑马效应”。综上所述，隧道自然光照明节能技术实用、可靠，工程成本合理，因此具有较高的工程推广价值。参考文献E e 行e r e n 丑c!=s 1 中华人民共和国交通运输部综合规划司国家高速公路网规划 E B O L h t t pp 皿2 0 0 4W W W c h i n a h i g h w a y C o r n t u j i a n g u o j i a g a s uC o m p r e h e n s i v eP l a n n i n gD e p a r t m e n to fM i n i s t r yo fT r a n s p o r to ft h eP e o p l e 7 sR e p u b l i co fC h i n a P l a n n i n go fN a t i o n a lE x p r e s s w a yN e t w o r k E B O L h t t p：w w w c h i n a h i g h w a y c o n l f u j i a n g u o j i a g a s u p e l f,2 0 0 4 2 中华人民共和国交通运输部综合规划司2 0 1 1 年公路水路交通运输行业发展统计公报E B O L h t t p：w w w n m e g o v e n z h u z h a n t o n g j i g o n g b a o t e n x i g o n g b a o h a n g y e g o n g b a o 2 0 1 2 0 4 t 2 0 1 2 0 4 2 5 1 2 31 7 7 8 h t m l 2 0 0 1C o m p r e h e n s i v eP l a n n i n gD e p a r t m e n to fM i n i s t r yo fT r a n s p o r to ft h eP e o p l e R e p u b l i co fC h i n a S t a t i s t i c a lB u l l e t i nf o rD e v e l o p m e n to fT r a n s p o r t a t i o nI n d u s t r yo fH i g h w a Ya n dW a t e r w a yi n2 0 11 E B O L h t t p：w w w 1 1 1 0(3 g o v c“z h u z h a n t o n 鲥i g o n 曲a o；l i g o l l g b a o h a l l g y e g o l l g b a o 2 0 1 2 0 4 t 2 0 1 2 0 4 2 5 1 2 3 1 7 7 8 h t m l，2 0 11 3 沈建国童华炜石山等我国现行公路隧道照明规范亟待修正公路隧道照明节能减排探讨 J 现代隧道技术2 0 1 1 4 8f 4 1：4 9 5 4S h e nJ i a n g u o，T o n gH u a w e i，S h iS h a n，e ta 1 C u r r e n tS p e c i f i c a t i o n sa n dT r e n d so fH i g h w a yT u n n e lL i g h t i n g：AD i s c u s s i o no fE n e r g y s a v i n gT e c l m i q u e s J M o d e mT u n n e l i n gT e c l m o l o g y 2 0 1 1 4 8(4 1：4 9 5 4 4 夏永旭公路隧道照明问题及对策 J 西部交通科技，2 0 0 8，(1)：5-6X i aY o n g x u I l l u m i n a t i o nP r o b l e m so fH i g h w a yT u n n e l sa n dT h e i r sC o u n t e r m e a S U F e S J W e s t e r nC h i n aC o m m m i e a t i o nS c i e n c e&T e c h n o l o g y，2 0 0 8，(1)：5-6 5 任建卫屈志豪，赵清碧高速公路隧道照明及供配电节能的实践与思考 J 中国交通信息产业2 0 0 7，(5 1：1 0 0 1 0 7R e nJ i a n w e i Q uZ h i h a o Z h a oQ i n g h i P r a c t i c ei na n dT h i n k i n g0 1 1E n e r g yS a v i n gi nE x p r e s s w a yT u n n e lL i g h t i n ga n dP o w e rS u p p l y&D i s t r i b u t i o n J C h i n aI T SJ o u m a l，2 0 0 7，(5)：1 0 0 1 0 7 6 杨光高压钠灯降压节能方案及存在的问题 J 灯与照明，2 0 0 9，3 3(1)：1 1 1 6Y a n gG u a n g T h eE n e r g y S a v i n gP l a na b o u tH i g hP r e s s u r eS o d i u mL a m pa n dS o m eS u b s i s t e n tP r o b l e m si nt h eC o n d i t i o no fR e d u c t i o nV o l t a g e J L i g h t&L i g h t i n g，2 0 0 9，3 3(1)：1 1-1 6 7 杨超，王志伟公路隧道照明节能技术 J 现代隧道技术，2 0 1 0，4 7(2 J：1 0 2 1 0 8Y a n gC h a o，W a n gZ h i w e i E n e r g y s a v i n gT e c h n o l o g yf o rH i g h w a yT u n n e lL i g h t i n g J M o d e r nT u n n e l i n gT e c h n o l o g y，2 0 1 0，4 7(2)：1 0 2 1 0 8 8 姚其，陈大华，林燕丹白光L E D 灯用于公路隧道照明的设计分析 J 中国照明电器，2 0 0 8，f 1 1)：6-9Y a oQ i，C h e nD a h u a，L i nY a n d a n D e s i g na n dD i s c u s s i o no fW h i t eL E D s 7A p p l i c a t i o no nT u n n e lL i g h t i n g J C h i n aL i g h t&L i g h t i n g，2 0 0 8，f 1 1)：6-9 9 王霞，周健L E D 照明亮度智能无级控制系统在城市隧道中的应用 J 交通科技2 0 0 9：9 2 9 4W a n gX i a，Z h o uJ i a n T h eA p p l i c a t i o no fS t e p l e s sI n t e l l i g e n tC o n t r o lS y s t e mt oL E DI l l u m i n a t i n gB r i g h t n e s si nC i t yT u n n e l J T r a n s p o r t a t i o nS c i e n c e&T e c h n o l o g y，2 0 0 9，f 1)-9 2 9 4 1 0 陈文成，陈大华，陈育明，等电磁感应灯应用于雁列山隧道照明的探讨与实践 J 照明工程学报，2 0 0 5，1 6：5 1 5 5第5 1 卷第3 期(总第3 5 6 期)2 0 1 4 年6 月出版4 1V 0 1 5 1，N o 3 T o t a l N o 3 5 6J u n 2 0 1 4万方数据M O D E R NT UN N E IL I N G