光導照明技術在城市道路隧道中的應用

汪晶

摘 要：隨著科學技術的不斷發(fā)展，光導照明系統(tǒng)作為當今時代的新型照明系統(tǒng)，備受人們的關注，然而在隧道中的運用卻未得到普及。因此，本文通過對光照照明系統(tǒng)的基本類型和特點進行相應的闡述，并結合隧道照明系統(tǒng)所具有的基本特點，探討光導照明系統(tǒng)在隧道中使用的有效性，并提出科學合理適用于隧道照明的光導照明技術，通過這樣的方式，成為今后光導照明技術在其應用中的有利參考依據。

關鍵詞：光導照明技術;隧道照明;應用

0 引言

光導照明技術與普通的照明技術相比較而言，其具有相應的特殊性，主要是因為可以將日光源或者是人工光源進行全面性的利用，從而實現從這個位置傳輸到另外的位置，并依據照明的實際需求，對光源實行重新分配。雖然目前光導照明技術在日漸成熟，不僅在大部分建筑場所中得到了具體的應用，而且也滿足了實際照明要求，但是在隧道（城市隧道）照明的應用還需要對其加大推廣和研發(fā)力度，主要是隧道與建筑物之間的所具有的差異性，所以在照明要求方面與常規(guī)建筑的要求存在明顯的不同。盡管國外已經有將光導照明技術在隧道中具體應用的案例，但是卻未與隧道的照明系統(tǒng)相結合展開深入性的研究，所以我國有關單位必須要加大隧道照明和光導照明系統(tǒng)的研發(fā)，為光導照明技術在隧道照明中得到全面性的使用，提供重要的保障依據。

1 光導照明系統(tǒng)的組成及類型

1.1 光導照明系統(tǒng)的組成

光導照明系統(tǒng)的組成部分有光導、光傳輸和光輸出裝置。另外，在某種特定情況下，會根據具體的需求，在光導導入裝置中增設對應的設置，比如太陽跟蹤系統(tǒng)、備用人工光源及在光傳輸裝置上配置相應的調光系統(tǒng)，等等。

1.2 光導照明系統(tǒng)的類型

隨著社會日新月異的發(fā)展，各種新技術和新材料不斷的呈現，在這樣的背景下，光導照明系統(tǒng)的傳輸效率也發(fā)生了巨大的改變，涌現出了不同類型的照明系統(tǒng)。

1.2.1 按照光源進行劃分

若是根據光源進行劃分主要有：①人工光導照明系統(tǒng)，即光源為人工光源。主要是借助功率比較大和發(fā)光效率比較良好的人工光源，比如，高壓鈉燈和陶瓷金鹵等。②反射光導照明系統(tǒng)，即光源是自然光源。從集光器的工作原理層面而上來講，主要可以劃分為主動式和被動式這兩種方式，對于前者而言能夠采取充分利用太陽直射光提升采光效率，但是應增加對應的有關太陽跟蹤系統(tǒng)。

1.2.2 按照導光方式進行劃分

若是根據光源進行劃分主要有：①透鏡光導照明系統(tǒng)，使用反射鏡和透光鏡，通過相應的方式，將光合理的轉變?yōu)槠叫泄庖院?，可以實現在導光管或者是空氣中展開有效的傳輸。由于此項相應增設了透鏡和反射鏡，所以在具體使用中存在某種程度上的局限性，主要體現在造價相對較高和光損失大，這兩方面?；谶@樣的情況，因此在實際工程中未得到廣泛性的應用。②反射光光導照明系統(tǒng)，即通過導光管內表面的多次反射實行光的傳輸。該項系統(tǒng)的總傳光效率，主要與以下幾點息息相關：內表面反射率、入射光的光束角和形狀等諸多方面。③棱鏡空心導光照明系統(tǒng)，主要是通過對棱鏡導光管全反射原理，實行有關方面的光傳輸。④光導纖維照明系統(tǒng)，通過借助光在介質分界面上，可以發(fā)生全反射的原理開展光的傳輸[1]。

2 光導照明系統(tǒng)的特點

由于城市中的隧道存在較大的差異性，在這樣的前提下，可以采取的措施有通過垂直方向的光導的有效利用，以達到穿過廣場的下部和隧道上部的地面，然后將自然光源以合理化的方式引入至隧道以內。為了保證隧道中的不同路段的照明都與具體規(guī)范要求相符，在不同的照明路段根據實際情況的需求，使用不同數量或者是孔徑大小的光導管實行進行處理。同時，為了導光裝置和廣場之間不會形成相應的影響，可以采取借鑒國外比較成功的案例，比如德國柏林波茨坦廣場，將廣場全面性的突出，并使其成為廣場景觀中的組成部分。

使用上述垂直安裝的天然光光導照明系統(tǒng)，雖然能夠在城市廣場下的隧道照明中可以起到良好的效果，但是若將其應用在穿山而過的隧道中，則很難發(fā)揮應的作用。因此，在對這類隧道采用照明方式過程中，不僅要結合客觀情況的實際要求，還應全面考慮光導照明系統(tǒng)自身的應用范圍[2]。

3 隧道照明的基本特點

隧道照明的主要目的，是保證隧道內有足夠的照明，從而為通行者提供相應的照明，而合理的設置功能性照明，其照明的主要目的是為了給相應的駕駛人員在隧道通行提供安全且舒適的環(huán)境，保證交通的能夠得到安全運行，全面提升運輸效率。隧道照明與室內照明功能性照明存在明顯的不同，這主要是因為隧道是處于半封閉的空間，在行車視覺上與其他照明相比較而言，在復雜性方面要高出很多，其需要在24小時內連續(xù)照明，而且白天與晚間也存在著不同，在白天的復雜系數要明顯高于晚間，所以在非常重視隧道照明的各項特點，以使其能夠將作用發(fā)揮到最大[3]。

4 光導照明系統(tǒng)在隧道照明中的應用

4.1 天然光光導照明系統(tǒng)在入口段和出口段的應用

無論是隧道的入口段還是出口段都對照明系統(tǒng)有比較高的要求，尤其是入口段的路面亮度是隧道中要求最高的部分。更為重要的是，這兩個照明段的位置都與隧道洞口緊密相連。因此，應用天然光光導照明系統(tǒng)，不但能夠實現節(jié)約照明節(jié)能的目標，還可以符合入口路段路面亮度隨洞外亮度的變化而發(fā)生變化的有關規(guī)律。然而，因為穿入隧道無法有效的應用垂直安裝的導光管，所以通常會借助橫向傳輸的光導照明方式展開相應的工作。為了使導光裝置的集光效率得到全面性的提升，需要使用極軸式定日鏡集光裝置，或者是與太陽跟蹤系統(tǒng)相連的透鏡激光器。同時，光導裝置的數量必須要明確，并采取行之有效的集光措施，必須要嚴格按照隧道的客觀條件展開相應的工作，如洞口的具體朝向、實際的寬度和高度，以及洞外環(huán)境等諸多因素[4]。

4.2 光導纖維和非金屬導光照明系統(tǒng)在過渡段中的應用

隧道過渡段主要是與入口段和中間點緊密相連，與隧道洞口保持有某種程度上的距離，其路面的實際亮度與入口段之間通常會受到洞外所具有的亮度影響。在使用覆膜金屬導光管進行有關方面的傳輸工作時，那么在50米以后相應的傳光效率會有明顯的降低，至少是降低至10%以下。所以，過渡段要想充分利用天然光，那么就必須要使用傳光效率相對較好的光導照明技術，如石英光線或者是非金屬導管。這兩種照明系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢，如在300處依然具備良好的傳光效率，通常傳光效率能夠高達50%。然而，這兩種材料也有相應的局限性，即在造價方面相對較高，在當下環(huán)境中并不適宜于大力推廣[5]。

4.3 側面發(fā)光照明系統(tǒng)在隧道中的應用

光導照明系統(tǒng)具有非常多的照明技術特點，而側面發(fā)光照明則是其中非常具有特色的部分。而要想光導照明系統(tǒng)得到全面性的使用，則必須要做好光的傳輸工作，而采用傳統(tǒng)點光源的手段展開光輸出，這樣會造成無法將光導照明系統(tǒng)在隧道中的實際價值充分的發(fā)揮，主要表現在以下幾點。

4.3.1 有效規(guī)避眩光

側面發(fā)光照明中所具有代表性的優(yōu)勢是，能夠實現將光源均勻分配，更為重要的是，其可以配置到整個光傳輸裝置上，這樣便會造成亮度有很大程度上的降低，從而可以有效防止車輛在行駛中，由于光源過亮的現象而產生的炫目干擾。

4.3.2 提升亮度的均勻性

因側面發(fā)光照在隧道縱向上是不會出現間斷的現象，所以發(fā)生傳統(tǒng)燈具中所具有的局限性（暗區(qū)）概率非常的小。除此以外，由于其能夠與二次光學設計有效結合，這樣隧道路面的亮度和目標可見度便能夠得到顯著性的提升[6]。

4.3.3 有效規(guī)避頻閃效應

頻閃是在行駛環(huán)節(jié)中，明暗周期性變化照明時所產生的正?，F象。側面發(fā)光照明出現的線光源主要發(fā)揮的作用，是在駕駛過程中明暗變化的情況可以得到有效的規(guī)避，從某種程度上來講，發(fā)生頻閃效應存在的各種問題能夠從根源上得到解決[7]。

4.3.4 強化視覺引導性

發(fā)出的線光源可以形成很明亮的光帶，以提醒駕駛人員需要格外關注路面方向所發(fā)生的不同變化，從而使隧道具有很好的視覺引導效果。

4.3.5 安裝維護方便

導光照明系統(tǒng)能夠適應大功率和光效高的光源，這樣不但能夠有效減少光源的數量，還可以將光源安裝在利于維護的場所[8]。需要引起格外注意的是，現階段所應用的側面光照系統(tǒng)還有提升的空間，如加拿大callhan隧道所應用到的靈境空心導光管。

5 結束語

綜上所述，光導照明系統(tǒng)作為新型的照明系統(tǒng)，不但有著傳統(tǒng)照明系統(tǒng)無法與之相媲美的優(yōu)點，而且使用的范圍非常的廣。雖然目前的光導照明系統(tǒng)在遠距離上還存在不足，以及造價比較昂貴等局限性。但是，隨著光導照明材料、技術及其它方面的不斷升級改造，以及產品實行批量化生產的方式，光導照明系統(tǒng)將會得到更加廣泛性的應用。由于隧道照明系統(tǒng)所具有的特殊性，所以在光導照明系統(tǒng)的運用上與其他照明便會存在著明顯的不同。因此，對光導照明系統(tǒng)的各個方面做好全面性的分析，并按照其所具有的基本特征，同時與隧道的特征相結合的方式，使其作用發(fā)揮到最大，采取這樣的方式，不但能夠有效的提升照明質量，而且也能夠實現節(jié)約電能的消耗。然而，目前光導照明系統(tǒng)在城市隧道照明系統(tǒng)中的應用和研究，還處于在不斷探索階段，在這樣的情況下，要想將其在隧道中加以廣泛性的應用，依然有大部分照明技術方面的問題需要解決。

參考文獻：

[1]林濤.光導照明技術在城市道路隧道中的應用[J].地下工程與隧道，2011（03）：19-22.

[2]姚君霞.公路隧道太陽光直接增強照明系統(tǒng)的設計[D].陜西：陜西科技大學，2014（03）：19-22.

[3]劉小方，楊志豪.上海長江西路超大直徑隧道設計關鍵節(jié)點分析[J].地下工程與隧道，2014（02）：1-6+11.

[4]許景峰，何滎，翁季.隧道加強照明中光導采光技術的應用現狀[J].燈與照明，2015，39（03）：15-17.

[5]梁守勝.光導照明技術在隧道照明中的應用[J].建材與裝飾，2014（18）：261-263.

[6]徐柳，俞柳.光導管照明技術在住宅小區(qū)地下空間照明設計中的應用[J].科技與企業(yè)，2014（18）：118-119.

[7]鄒智慧，李蔚.光導管照明技術及其工程應用[J].智能建筑電氣技術，2016，10（03）：15-18.

[8]孫宏賢.基于光導照明的公路隧道照明節(jié)能技術研究[D].重慶：重慶交通大學，2017.