高速公路隧道机电工程照明系统的施工

刘毅

摘要：高速公路隧道机电工程是高速公路机电工程的一个分部工程，包括通风、照明、消防、监控、低压供配电等子系统。隧道照明灯具的安装直接影响隧道的照明和美观，本文主要介绍隧道照明灯具安装的基本工序和施工中采用的主要方法。

关键词：隧道照明；工序

概述

照明系统一般采用荧光灯、高压钠灯或LED灯，安装在行车道的上方及隧道横洞上方，以满足隧道内路面的平均照度和均匀度的要求；照明系统主要是隧道灯具的安装，包括基础测量定位、打孔，底座安装，灯具安装，灯具调整，管内配线，灯具接线，系统调试等工作。隧道作为高速公路的特殊路段，当车辆在驶入、通过和驶出隧道的过程中，会出现一系列的视觉问题，为适应视觉的变化，需设置附加电光照明。因而隧道照明工程在高速公路机电工程中占有重要的地位。

1、隧道照明灯具安装[1]

1.1 施工准备：主要施工机具（移动平台、运输车、电锤、榔头、扳手、接线工具、绝缘摇表、皮尺、划笔、水平尺、钢卷尺等）的准备。施工前对灯具进行详细检查；灯具规格型号符合设计要求，产品证书、合格证等齐全；外观无坏损现象，安装附件齐全、足够。根据施工图纸与现场实际情况，确定灯具安装方式，并在安装位置标出灯号，以防灯具安装混乱

1.2 测量：用标高尺、水平尺测量并用线绳标示出水平安装线。

1.3 划线定位：在灯具及桥架底座安装时首先是底座定位，根据高速公路隧道照明工程灯具、桥架安装设计的标准，灯具在入口段一般是1.1-1.2m一个灯，过渡段4-6m一个灯，基本段8-12m一灯，出口段和出口段的过渡段和入口段基本相同。那么在灯具较短时采用尺竿定位，一般在入口段、过渡段和出口段都可用尺竿定位。基本段可以在地面上用皮尺放点8-12m然后用吊线垂引上至隧道顶，如果是弯道可根据弯曲的程度把内弯灯具的距离适当放小，外弯的距离适当放大，这样可以保证灯具、桥架对称、整体协调、美观。灯具、桥架底座定位时不可离线、不能顶线，把底座的边要看的与线平行、看正在画眼的位置，打眼时一定要按照所划的点去打，不要跑位以免照成下一道工序的返工.

1.4 打眼：灯具眼位测量定位好之后，即可进行灯具的打眼工作。采用电钻或电锤，由熟练工人操作进行。电钻、电锤的电源采用发电机或洞内临时施工电源。

1.5 灯具支架安装：在已经确定的位置上安装灯具支架。安装时注意灯具的型号，灯具支架的孔距和相互距离；

1.6 灯具安装：按照图纸要求的型号，安装灯具。灯具安装前要将灯具打开检查，保证光源、触发器、整流器、电容安装完好；

1.7 接线：根据灯具接线表检查配电线路，确定所要连接的配电主干线；检查灯具使用的导线电压等级是否符合要求；按灯具安装接线图，用穿刺线夹分别将零线与相线接入主干线，并将灯具外壳的接地线应与接地干线可靠连接。

1.8 调试：检查各灯具接线是否牢固、正确，灯具内元器件是否良好，并形成记录；调整灯具安装角度，保持灯具外表面在同一平面上，灯具上、下表面在同一条线上；上述工作完成后即可固定灯具；通电调试，检查灯具各控制段、控制回路工作是否正常、正确。

1.9 回路调试正常后，将灯具尾线固定。固定时要求方式统一，线形整齐美观；

1.10 系统调试。

2电缆桥架安装

根据电缆桥架承重程度，分为单臂托架和双臂托架；

2.1 前期检查：察看测量隧道壁弧度，根据测量弧度定做桥架托臂底座安装角度。有明显落差的隧道壁须根据实际情况单独定做托臂（如紧急停车带须定做90度托臂以及相应的桥架弯头），保证桥架安装后整体水平、美观；

2.2 划线定位：按照图纸要求高度先确定桥架托臂安装位置，测量高度时要利用已经形成的参考物作为测量基础（如已经完工或初步完工的路面，道沿等），先画出一条基准线，然后根据托臂間距确定托臂安装位置；

2.3 桥架托臂安装：在已经确定的位置上安装桥架托臂，特殊的地方需要安装特殊定做的托臂，必要时进行托臂组装。初步调整托臂角度；

2.4 电缆桥架安装：安装电缆桥架。根据隧道弯曲程度可选择不同长度的桥架，较直隧道可选用长桥架（4米-6米），转弯处可选用短桥架（1米-2米）。桥架之间以及桥架与托臂之间要可靠固定，桥架之间要用接地线连接。调整托臂角度，使桥架平直、美观，可多个角度进行观察调整。

3 隧道照明设计的原则[3]

为解决车辆驶入或驶出隧道时亮度的突变使视觉产生的“黑洞效应”或“白洞效应”，许多国家各自确定了一些设计原则和标准：如美国IES、英国BS、日本《隧道照明设计指南》、国际照明协会的CIE标准以及中国的《公路隧道设计规范》等。共同遵守的设计原则可以归纳为以下几点：

（1）隧道内不管是白天或夜间均需设基本照明；

（2）白天车辆进入隧道时，路面亮度应逐渐下降，使司机的视觉有一个适应过程，将入口段分为引入段、适应段和过渡段；

（3）确定引入段、适应段和过渡段的长度（S），通常按车速（V）以T=2s的适应时间来确定，可用S=VT/3.6（m）来估算；

（4）出口段也应设过渡照明，在双向交通情况下和入口段相同；

（5）夜间出入口不设加强照明，洞外应设路灯照明，亮度不低于洞内基本亮度的1/2；隧道内应设应急照明，其亮度不低于基本亮度的1/10。

4.隧道各阶段的灯管视觉设计

下图是隧道各阶段的分布及视觉响应

4.1临近段L20[4]

驾驶员驶向隧道时在临近段眼睛调适的亮度决定了隧道内阈值段的亮度要

求，在此应该考虑两种调适亮度：临近段的亮度和等效环境亮度、天空亮度.对处于离隧道口安全刹车距离处的驾驶员而言，也就是临进段的最小长度，其感受的临近段亮度等于以隧道四分之一高度为底部圆心，以眼睛为顶点的2x100圆锥视野范围内的平均。

对大多数隧道类型，可以采取各種措施来降低临近段的亮度，如使用粗糙的深色材料来处理临近段路面、隧道口立面和近隧道口的墙面（如水底隧道）；在和

入口相邻的地方或入口上方植树来遮蔽明亮的天空，或者将隧道口建造的尽可能高大，这样就可以降低隧道内的亮度，便于节能。

在实际操作中，根据隧道类型和采取的措施的不同，隧道临近段的最高亮度在约3000cd/m2 至超过8000cd/m2之间。

4.2加强段

加强段是隧道内四个区段的第一段，在临近段行驶的驾驶员进入隧道前必须能看见入口处的路面情况，消除“黑洞”现象。

加强段的长度取决于隧道设计的最高时速，至少与最高速度时的安全刹车距离（SSD）相等.这是因为在此段最远端的路面应当为在安全刹车距离外准备进入隧道的驾驶员能看清障碍物作为背景。

为使驾驶员维持良好的视觉状态，确保安全，在隧道入口处的开头需要相对较高的亮度，此亮度是临近段亮度L20的函数。

4.3过渡段

经过照明水平相对高的加强段，隧道内的照明可以逐步降低到很低的水平，这段渐降的区域就是过渡段。

过渡段的长度取决于设计最高时速和入口段尾部与内部段的照明水平的差别。

过渡段沿隧道轴向的亮度分布由以下公式决定，长度由曲线的标示和车速决定：Ltr=Lth（1.9+t）-1.4 [5]

4.4内部段

内部段即隧道内远离外部自然光照影响的区域，驾驶员的视觉只受隧道内照明的影响.该段只需提供合适的亮度水平，具体数值由交通流量和车辆时速决定. 内部段的照明无需任何变化，只要提供均一的稍高于普通开放式道路照明水平的亮度即可。

4.5出口段

出口段是单向隧道的最后区段，接近出口的驾驶员视觉受隧道外亮度的影响.

由于人眼从暗向明视觉的调节速度极快，所以，隧道出口并不需为视觉适应增设照明。但是，为使驾驶员在明亮出口的视觉背景下可清晰看见前面大车阴影中的小车，以及离开出口时有良好的后向视觉，或为应急时和维护时可双向运行，可以使出口的照明和入口照明保持对称布置.出口段照明需将隧道最后的60米区域的亮度提高到内部段亮度水平的五倍即可。

下图是隧道灯光实景图

5隧道的夜间照明及应急照明

对于夜晚照明而言，入口照明相应地减少，而出口段，则由于隧道外的照明比隧道的内部段照明更低，在夜晚会出现“黑洞”现象，因此，一般应设置过渡段，逐渐减低照明水平直至达到外部道路的夜间照明水平。

表5-1日本隧道照明标准的夜间出口过渡照明

应急照明应使用独立于主照明的电源供电，在停电后自动接入，启动应急照明。应急照明的照度一般应为正常照明的1/5。如果是长时间停电，还应提供入口处的信号照明，以警告驾驶员放慢车速，减少事故发生的可能性。同时还应设诱导照明，在隧道内壁上等间隔布灯，指明隧道内壁位置和隧道的走向。

参考文献：

[1]张亚林.高速公路中短隧道照明研究[D].湖南大学.2008年

[2]杨坚.隧道照明设计浅谈[J].林业建设.2008年03期

[3]李建国.让LED在隧道照明应用中智能化[J].交通世界（运输.车辆）.2011年08期

[4]交通部第二公路勘察设计院.公路设计手册·路基北京.人民交通出版社.1996.

[5]张阿玲.高速公路隧道照明设计与研究[D].长安大学.2011年