城市地下道路照明設(shè)計指標(biāo)研究

楊 翠，趙 軼，胡國輝，余 波，王少飛

(1.重慶市計量質(zhì)量檢測研究院，重慶 401121；2.招商局重慶交通科研設(shè)計院有限公司，重慶 400067；3.國家山區(qū)公路工程技術(shù)研究中心，重慶 400067)

引言

近年來，我國建設(shè)了大量城市地下道路，照明系統(tǒng)雖然為保障其安全、暢通、高效運行發(fā)揮了重要的作用，但城市地下道路照明系統(tǒng)設(shè)計卻缺少專項標(biāo)準的支撐?！豆匪淼勒彰髟O(shè)計細則》(JTG/T D70 2-01—2014)[1]和《地下建筑照明設(shè)計標(biāo)準》(CECS 45—92)[2]不完全適用；《城市地下道路工程設(shè)計規(guī)范》(CJJ 221—2015)[3]僅對照明系統(tǒng)設(shè)計做出原則性規(guī)定，并未給出明確的技術(shù)參數(shù)；《LED城市道路照明應(yīng)用技術(shù)要求》(GB/T 31832—2015)[4]針對城市道路(含城市隧道)照明用LED燈具及應(yīng)用，適用范圍比較有限。

本文在國內(nèi)大量城市地下道路工程建設(shè)案例的基礎(chǔ)上，參考國內(nèi)現(xiàn)行道路照明標(biāo)準規(guī)范并結(jié)合城市地下道路特點，將系統(tǒng)性地提出城市地下道路照明系統(tǒng)設(shè)計指標(biāo)，以期為城市地下道路照明工程建設(shè)提供參考。

1 城市地下道路的特點

《城市地下道路工程設(shè)計規(guī)范》(CJJ 221—2015)提出了城市地下道路的概念，涵蓋了一般所說的城市道路隧道、地下立交、地下車庫聯(lián)絡(luò)道等。城市地下道路與公路隧道的地理位置不同，導(dǎo)致了在建設(shè)條件、交通流特點、技術(shù)標(biāo)準等方面存在較大差異[5]，見表1。

表1 城市地下道路與公路隧道的差異

正是由于上述差異，使得城市地下道路與公路隧道在照明設(shè)計指標(biāo)方面具有一定的區(qū)別。

2 城市地下道路照明分段

城市地下道路內(nèi)照明包括行車道照明、緊急停車帶照明、車行和人行橫通道照明、疏散通道照明、地下附屬設(shè)施用房照明等。以單向交通城市地下道路為例，行車道照明區(qū)段可劃分為敞開段照明、入口段照明、過渡段照明、中間段照明和出口段照明，如圖1所示。

P—洞口；S—敞開段起點；A—適應(yīng)點； L20(S)—洞外亮度；Lth1、Lth2—入口段亮度；Ltr1、Ltr2、Ltr3—過渡段亮度；Lin—中間段亮度；Lex1、Lex2—出口段亮度；Dth1、Dth2—入口段TH1、TH2分段長度；Dtr1、Dtr2、Dtr3—過渡段TR1、TR2、TR3分段長度；Din—中間段長度；Dex1、Dex2—出口段EX1、EX2分段長度。圖1 單向交通城市地下道路照明區(qū)段Fig.1 Urban underground road lighting section of one-way traffic

城市地下道路入口段、過渡段、出口段照明由基本照明和加強照明組成；基本照明與中間段照明一致。所有城市地下道路均應(yīng)設(shè)置基本照明，長度小于100 m的城市地下道路不設(shè)置加強照明。

3 城市地下道路照明設(shè)計參數(shù)

3.1 敞開段照明

敞開段照明應(yīng)與道路照明亮度保持一致，如該段城市道路無照明設(shè)施，則參照城鎮(zhèn)建設(shè)工程行業(yè)標(biāo)準《城市道路照明設(shè)計標(biāo)準》(CJJ 45—2015)[6]相關(guān)要求，按表1取值。

表2 敞開段亮度

3.2 入口段照明

參考國際照明委員會《Guide for the Lighting of Road Tunnels and Underpasses》(CIE 88：2004)[7]及行業(yè)標(biāo)準《公路隧道照明設(shè)計細則》(JTG/T D70 2-01—2014)，入口段劃分為TH1、TH2兩個照明段，對應(yīng)的亮度應(yīng)分別按式(1)、式(2)計算：

Lth1=k×L20(S)

(1)

Lth2=0.5×k×L20(S)

(2)

式中Lth1為入口段TH1的亮度；Lth2為入口段TH2的亮度；k為入口段亮度折減系數(shù)，可按表3取值；L20(S)為洞外亮度。

表3 入口段亮度折減系數(shù)

城鎮(zhèn)建設(shè)工程行業(yè)標(biāo)準《城市地下道路工程設(shè)計規(guī)范》(CJJ 221—2015)第3.3.2條規(guī)定，城市地下道路匝道的設(shè)計速度宜為主線的0.4～0.7倍，故當(dāng)城市地下道路入口匝道設(shè)計速度低于20 km/h時，入口段亮度折減系數(shù)可按0.01取值。

城市地下道路照明設(shè)計的洞外亮度L20(S)應(yīng)實測取得，當(dāng)實測有難度時，可按表4取值，待工程竣工后再根據(jù)實測值作適當(dāng)調(diào)整。

表4 洞外亮度L20(S)

長度為100～300 m的城市地下道路，入口段TH1、TH2的亮度宜分別按式(1)及式(2)計算值的50%取值。

入口段TH1、TH2長度按式(3)計算：

(3)

式中Dth1為入口段TH1長度；Dth2為入口段TH2長度；Ds為停車視距，應(yīng)符合城鎮(zhèn)建設(shè)工程行業(yè)標(biāo)準《城市地下道路工程設(shè)計規(guī)范》(CJJ 221—2015)相關(guān)規(guī)定；h為隧道內(nèi)凈空高度。

當(dāng)城市地下道路設(shè)計速度為20～40 km/h時，主洞、匝道的入口段總長度可按20～40 m取值。

3.3 過渡段照明

過渡段按漸變遞減原則劃分為TR1、TR2、TR3三個照明段，與之對應(yīng)的亮度應(yīng)按式(4)～式(6)計算：

Ltr1=0.15×Lth1

(4)

Ltr2=0.05×Lth1

(5)

Ltr3=0.02×Lth1

(6)

長度小于300 m的城市地下道路可不設(shè)置過渡段加強照明。當(dāng)TR3的亮度Ltr3不大于中間段亮度Lin的2倍時，可不設(shè)置過渡段TR3加強照明。

1)過渡段1。過渡段TR1長度應(yīng)按式(7)計算：

(7)

2)過渡段2。過渡段TR2長度應(yīng)按式(8)計算：

(8)

3)過渡段3。過渡段TR3長度應(yīng)按式(9)計算：

(9)

3.4 中間段照明

中間段照明應(yīng)符合以下3點：

1)城市地下道路中間段照明亮度應(yīng)與敞開段照明保持一致；但當(dāng)城市地下道路為地下車庫聯(lián)絡(luò)道時，中間段照明亮度不應(yīng)低于2.0 cd/m2。

2)城市地下道路內(nèi)分流段、合流段的亮度不應(yīng)低于中間段亮度的3倍。

3)行人與車輛混合通行的城市地下道路，中間段亮度不應(yīng)低于2.0 cd/m2。

3.5 出口段照明

出口段劃分為EX1、EX2兩個照明段，每段長度宜取30 m，與之對應(yīng)的亮度應(yīng)按式(10)、式(11)計算：

Lex1=3×Lin

(10)

Lex2=5×Lin

(11)

長度小于300 m的城市地下道路可不設(shè)置出口段加強照明。

4 其他照明設(shè)計參數(shù)

1)緊急停車帶照明亮度。當(dāng)城市地下道路設(shè)有緊急停車帶時，宜采用高顯色性的光源，照明亮度不應(yīng)低于4.0 cd/m2。

2)車行、人行橫通道照明亮度。當(dāng)城市地下道路設(shè)有車行、人行橫通道時，其照明亮度不應(yīng)低于1.5 cd/m2。

3)疏散通道照明亮度。當(dāng)城市地下道路采用盾構(gòu)法或沉管法建設(shè)設(shè)有疏散通道(含疏散樓梯、縱向安全通道)時，地面平均照度不應(yīng)低于100 lx。

4)附屬設(shè)施用房照度。部分城市地下道路還設(shè)有變配電室、水泵房、風(fēng)機房等附屬設(shè)施用房，參考國家標(biāo)準《建筑照明設(shè)計標(biāo)準》(GB 50034—2013)[9]，照明標(biāo)準見表5。

表5 附屬設(shè)施用房照明標(biāo)準值

5)側(cè)墻照明亮度。城市地下道路側(cè)壁亮度是背景亮度的組成部分，起到滿足機動車駕駛員的視覺適應(yīng)性和視覺誘導(dǎo)作用。城市地下道路兩側(cè)墻面2 m高范圍內(nèi)的平均亮度，不宜低于路面平均亮度的60%。

6)照明質(zhì)量?；菊彰鞯穆访媪炼瓤偩鶆蚨取⒙访媪炼瓤v向均勻度、路面照度均勻度不應(yīng)低于表6的數(shù)值。

表6 城市地下道路照明質(zhì)量

7)維護系數(shù)。城市地下道路通行車輛主要以中、小型車輛為主，維護系數(shù)取值相應(yīng)提高，按0.75取值。

5 對比分析

城市地下道路照明與公路隧道照明設(shè)計指標(biāo)對比分析見表7。主要差異點在于：①城市地下道路照明設(shè)施需要考慮與城市照明設(shè)施緊密銜接；②城市地下道路特別是水下道路洞外亮度一般偏高，洞口需要考慮減光措施，在確保行車安全的同時，實現(xiàn)運營節(jié)能；③城市地下道路結(jié)構(gòu)形式較為復(fù)雜，需要考慮不同建造工法(如盾構(gòu)法、沉管法)和不同功能用途(如快速路、主干路、次干路、支路及地下車庫聯(lián)絡(luò)道等)的照明設(shè)計要求。

表7 設(shè)計指標(biāo)對比分析

6 結(jié)語

由于城市地下道路與公路隧道地理位置不同，導(dǎo)致了在建設(shè)條件、交通流特點、技術(shù)標(biāo)準等方面存在較大差異，從而使得城市地下道路與公路隧道在照明設(shè)計指標(biāo)方面具有一定的區(qū)別，不能完全照搬《公路隧道照明設(shè)計細則》進行工程建設(shè)。

在國內(nèi)大量城市地下道路工程建設(shè)案例的基礎(chǔ)上，本文參考國內(nèi)現(xiàn)行標(biāo)準規(guī)范并結(jié)合城市地下道路自身特點，系統(tǒng)性地提出了城市地下道路照明系統(tǒng)設(shè)計指標(biāo)。

目前我國仍有大量城市地下道路正在建設(shè)，建議中國照明學(xué)會盡快組織專家編制《城市道路隧道照明設(shè)計規(guī)范》，并納入光導(dǎo)照明、太陽能光纖照明等最新照明技術(shù)[9-11]，體現(xiàn)安全舒適、節(jié)能低碳、綠色環(huán)保、智能高效的城市道路隧道照明設(shè)計理念。