平原城市隧道洞外環(huán)境比實(shí)測(cè)及洞外亮度研究

吳現(xiàn)濮

摘 要：隧道洞外亮度L20（S）是隧道照明設(shè)計(jì)所考慮的一個(gè)最重要的基本參數(shù)。只有準(zhǔn)確掌握了洞外亮度情況，才能結(jié)合隧道土建參數(shù)進(jìn)行科學(xué)的照明設(shè)計(jì)。我國(guó)公路隧道洞外亮度L20（S）選取時(shí)，天空面積百分比一般為0。平原城市隧道由于其自身特點(diǎn)，隧道洞外環(huán)境比例與公路隧道有所差別，天空比也不一定為0，因此設(shè)計(jì)階段很難準(zhǔn)確確定洞外亮度。結(jié)合鄭州某城市隧道洞外環(huán)境實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，研究隧道洞外天空、墻面、綠化及洞內(nèi)等各環(huán)境要素比例，并采用查表法和環(huán)境簡(jiǎn)圖法驗(yàn)證原設(shè)計(jì)洞外亮度取值與相關(guān)規(guī)范的貼合度，同時(shí)給其他城市隧道照明設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)意見(jiàn)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：城市隧道;洞外亮度;隧道照明;天空面積百分比

中圖分類(lèi)號(hào)：U453.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）10-0102-03

Abstract： Tunnel ambient exterior luminance L20（S） is one of the most important basic parameters in tunnel lighting design. Only when the Tunnel ambient exterior luminance is accurately grasped， can the scientific lighting design be carried out in combination with the civil parameters of the tunnel. When L20（S） is selected for highway tunnel， the percentage of sky area is generally 0. Because of its own characteristics， the proportion of environment outside the tunnel is different from that of highway tunnel， and the sky ratio is not necessarily 0.So， it is difficult to accurately determine L20（S） in the design stage. In this study， based on the measured data of the environment outside a tunnel in Zhengzhou， the proportion of the environmental factors such as the sky outside the tunnel， the wall， the greening and the inside of the tunnel was checked and calculated. And checking table method and environmental sketch method were used to verify whether the original design value of outside brightness was in accordance with the relevant specifications. At the same time， it provided guidance and basic data for lighting design of other urban tunnels.

Keywords： urban road tunne;tunnel ambient exterior luminance;tunnel lighting;percentage of sky area outside tunnels

道路隧道照明設(shè)計(jì)的難點(diǎn)是洞外亮度的選取。由于隧道的洞外亮度受車(chē)速、洞口朝向、洞門(mén)樣式、天空面積百分比、洞口植被及其他附屬物亮度及面積比等影響，且在隧道照明設(shè)計(jì)階段，一般隧道洞口施工還未完成，因此洞外亮度很難提前準(zhǔn)確獲取[1]?！豆匪淼勒彰髟O(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/T D70/2-01—2014）中提供了公路隧道經(jīng)驗(yàn)表格以供參考（表4.2.1），且指出公路隧道天空比一般為0。城市隧道和公路隧道有諸多不同，但城市隧道照明設(shè)計(jì)在國(guó)內(nèi)無(wú)較完善的照明設(shè)計(jì)，國(guó)家級(jí)行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)解決了此設(shè)計(jì)難題。在《LED城市道路照明應(yīng)用技術(shù)要求》（GB/T 31832—2015）附錄F中，也有類(lèi)似表格（表F.2），但城市隧道天空比卻不一定為0，因此設(shè)計(jì)階段無(wú)法準(zhǔn)確確定洞外亮度。研究結(jié)合鄭州市渠南路隧道實(shí)測(cè)情況，驗(yàn)算隧道洞外天空比，并采用查表法和環(huán)境簡(jiǎn)圖法初步分析洞外亮度與相關(guān)規(guī)范的貼合度，供相關(guān)設(shè)計(jì)同仁參考。

1 項(xiàng)目概況

鄭州渠南路（西四環(huán)—隴海高架）工程1號(hào)隧道暗埋段長(zhǎng)3 080m，呈東西走向;隧道組成包括兩洞主隧道，一洞和地下空間相連接的地下環(huán)廊以及兩對(duì)進(jìn)出口隧道，一對(duì)地下交通轉(zhuǎn)換匝道。主隧道行車(chē)速度60km/h，環(huán)廊和匝道行車(chē)速度30km/h。隧道內(nèi)輪廓高度為5.7 m;主隧道單洞路面凈寬均為10.5 m;環(huán)廊及入口匝道路面凈寬6.5 m。圖1為隧道平面布置示意圖。

隧道洞門(mén)樣式為端墻式，敞口段擋墻采用芝麻白花崗巖面板，地面為瀝青路面，洞頂均設(shè)置常綠綠化景觀(guān)樹(shù)[2]（結(jié)合當(dāng)前施工進(jìn)度，瀝青路面及綠化還未實(shí)施，敞口段面板部分實(shí)施）。

2 檢測(cè)內(nèi)容

目前，國(guó)內(nèi)對(duì)隧道洞外亮度的定義均為L(zhǎng)20（S）：距洞口一個(gè)停車(chē)視距處、離路面1.5 m高，正對(duì)洞口方向20°視場(chǎng)范圍內(nèi)環(huán)境的平均亮度。

結(jié)合該隧道洞口情況，對(duì)主線(xiàn)隧道南、北洞入口、環(huán)廊入口及匝道入口進(jìn)行洞外亮度的天空、墻面、綠化、地面及隧道洞內(nèi)等各部分比例的檢測(cè)[3]。

3 檢測(cè)參數(shù)確定

結(jié)合各洞口土建提供資料，將檢測(cè)有關(guān)參數(shù)總結(jié)如下：洞內(nèi)凈高均為5.7 m;縱坡均為-4%;主洞停車(chē)視距為62 m，圓錐半徑10.93 m;環(huán)廊和集散車(chē)道停車(chē)視距29 m，圓錐半徑5.11 m。

4 實(shí)測(cè)及分析過(guò)程

4.1 實(shí)測(cè)過(guò)程

由于工期所限，土建工程和照明工程交叉施工，為保證照明設(shè)計(jì)值與實(shí)際值誤差不超過(guò)25%，在洞口裝飾及道路路面還未完全完成的情況下提前檢測(cè)。

采用滾尺在各洞口量出停車(chē)視距點(diǎn)位置。將相機(jī)采用三腳架固定于路幅中心位置;采用激光測(cè)距儀校核位置并確定角度和方位;用廣角相機(jī)拍攝洞口情況，確保20°圓錐角在拍攝范圍內(nèi);對(duì)拍攝照片進(jìn)行模型分析，計(jì)算出20°圓錐角，并將各環(huán)境要素標(biāo)出，以計(jì)算各要素比例。圓錐角視場(chǎng)如圖2所示。

4.2 環(huán)境簡(jiǎn)圖法確定洞外亮度

由于本工程綠化、瀝青路面等還未完成，因此對(duì)相鄰路段進(jìn)行檢測(cè);參照《隧道與地下通道照明指南》（CIE 88-2004）部分取值;結(jié)合實(shí)測(cè)比例對(duì)綠化比例進(jìn)行拆分[4]。

參照環(huán)境簡(jiǎn)圖法，確認(rèn)洞外亮度各要素的亮度值，部分?jǐn)?shù)值采用相似位置測(cè)量的近似值及其他文獻(xiàn)資料推薦的經(jīng)驗(yàn)值。結(jié)合項(xiàng)目進(jìn)度及天氣情況，分別在4月24日、4月27日及5月8日中午11：00—14：00每隔1 h進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)。三天最高溫度分別為31、29℃和33℃，且均為晴天，與夏日日照最強(qiáng)時(shí)情況相接近。

根據(jù)《LED城市道路照明應(yīng)用技術(shù)要求》（GB/T 31832—2015）表F.2，天空比均小于15%，且L20（S）按照亮環(huán)境取值。根據(jù)表格推薦值，主洞為3 500cd/m2，環(huán)廊和匝道為2 500cd/m2。與原設(shè)計(jì)主洞取3 500cd/m2，環(huán)廊和匝道取3 000cd/m2，誤差均不超過(guò)25%。

同時(shí)，由表2可知，天空、墻面亮度較高，路面亮度中等，綠化部分亮度較低，洞內(nèi)亮度很低，影響洞外亮度的主要是天空和頂側(cè)墻的面積比例。根據(jù)表格數(shù)據(jù)，計(jì)算各洞洞外亮度為：南洞3 900cd/m2;北洞3 871cd/m2;環(huán)廊2 403cd/m2;匝道2 385cd/m2?？傻弥鞫磳?shí)際洞外亮度均稍高于設(shè)計(jì)預(yù)估值;匝道及環(huán)廊實(shí)際洞外亮度均稍低于實(shí)際設(shè)計(jì)預(yù)估值，誤差均在25%以?xún)?nèi)，原設(shè)計(jì)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)相關(guān)要求[5]。

5 結(jié)論與建議

由于平原城市隧道洞門(mén)上方構(gòu)造物與山區(qū)道路隧道相比有很大不同，因此天空面積比例不一定為0。該比例受車(chē)速、隧道坡度及洞頂綠化等影響，洞外亮度取值在設(shè)計(jì)階段很難準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。為保證進(jìn)出隧道車(chē)輛的行車(chē)安全，需要在土建完成時(shí)對(duì)天空比例等進(jìn)行復(fù)測(cè)。目前，下穿式城市隧道洞外亮度檢測(cè)文獻(xiàn)較少，與公路隧道相比，無(wú)成型體系，需借助公路隧道的方法進(jìn)行研究和調(diào)查。

通過(guò)研究可知，為降低洞外亮度，需要綠化、洞門(mén)建筑等專(zhuān)業(yè)配合。例如，在洞門(mén)上方采用較高、枝葉繁密的樹(shù)種，在側(cè)分帶設(shè)置必要的綠植;洞門(mén)及敞口段側(cè)墻采用低反射率裝修方案;合理設(shè)置遮光棚等，將隧道洞外環(huán)境由亮環(huán)境調(diào)整為暗環(huán)境，盡量降低天空面積比例，不僅減低了隧道行車(chē)風(fēng)險(xiǎn)，而且大大降低了隧道的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司.公路隧道照明設(shè)計(jì)細(xì)則：JTG/TD70/2-01-2014[S].北京：人民交通出版社，2014.

[2]中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).LED城市道路照明應(yīng)用技術(shù)要求：GB/T 31832-2015[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2015.

[3]周燁，趙賓，涂耘，等.基于照明優(yōu)化的隧道洞外亮度L20（S）的定量研究[J].公路交通技術(shù)，2014（4）：127.

[4]屈志豪，趙清碧，劉相華.用環(huán)境簡(jiǎn)圖法檢測(cè)隧道洞外亮度L20（S）[J].公路交通技術(shù)，2004（5）：117.

[5]胡英奎，陳仲林，孫春紅，等.公路隧道洞外亮度的確定方法對(duì)比分析[J].燈與照明，2010（2）：32.