隧道照明(常用版)

隧道照明（常用版）(可以直接使用，可編輯完整版資料，歡迎下載）

第9章隧道照明隧道照明（常用版）(可以直接使用，可編輯完整版資料，歡迎下載）9．1概述公路隧道的照明，是為了把必要的視覺信息傳遞給司機(jī)，防止因視覺信息不足而出現(xiàn)交通事故，從而提高駕駛上的安全性和增加舒適感。隧道照明與道路照明的顯著不同是白天也需要照明，而且白天照明問題比夜間更加復(fù)雜。從理論上講隧道照明與道路照明一樣，也需要考慮路面應(yīng)具有一定的亮度水平，同時(shí)還應(yīng)進(jìn)一步考慮設(shè)計(jì)速度、交通量、線性等影響因素，并從駕駛上的安全性和舒適性等方面綜合確定照明水平，特別是在隧道入口及其相應(yīng)區(qū)段需要考慮人的視覺適應(yīng)過程。汽車司機(jī)在白天從明亮的環(huán)境接近、進(jìn)入和通過隧道過程中，將產(chǎn)生種種視覺問題：1．進(jìn)入隧道前的視覺問題（白天）：由于隧道內(nèi)、外的亮度差別極大，所以，從隧道外部去看照明很不充分的隧道入口會(huì)看到黑洞（長(zhǎng)隧道）及黑框（短隧道）現(xiàn)象。2. 進(jìn)入隧道立即出現(xiàn)的視覺問題（白天）：汽車由明亮的外部進(jìn)入即使是不太暗的隧道以后，要經(jīng)過一定時(shí)間才能看清楚隧道內(nèi)部的情況，這稱為“適應(yīng)的滯后現(xiàn)象”，這是因?yàn)榧眲〉牧炼茸兓谷说囊曈X不能迅速適應(yīng)所致。3. 隧道內(nèi)部的視覺問題（白天、夜間）：隧道內(nèi)部與一般道路不同，主要在于隧道內(nèi)部汽車排除的廢氣無法迅速消散，形成煙霧，它可以將汽車頭燈和道路照明器發(fā)出的光吸收和散射，降低能見度。4. 隧道出口處的視覺問題：白天，汽車穿過較長(zhǎng)的隧道接近出口時(shí)，由于通過出口看到的外部亮度極高，出口看上去是個(gè)亮洞，出現(xiàn)極強(qiáng)的眩光；司機(jī)在這種極強(qiáng)的眩光效應(yīng)下會(huì)感到十分不舒服；夜間與白天正好相反，隧道出口看到的不是亮洞而是黑洞，這樣就看不出外部道路的線型及路上的障礙物。由于以上特殊情況，公路隧道應(yīng)設(shè)電光照明，以利行車安全。但是，電光照明成本昂貴的，一條長(zhǎng)100m的隧道，按照理論的方法設(shè)計(jì)照明設(shè)施，其照明成本與隧道總成本比經(jīng)常是很高的，這就要求能找到一種成本低，安全又有保證的方法。9．2隧道照明基礎(chǔ)9.2.1光的度量(1)光通量光通量是指單位時(shí)間內(nèi)光輻射能量的大小，它是根據(jù)人眼對(duì)光的感覺來評(píng)價(jià)的。例如一個(gè)200W的白熾燈比100W的白熾燈要亮得多，也就是說發(fā)出光的量多。我們稱光源發(fā)出光的量為光通量。光通量一般就視覺而言，即輻射體發(fā)出的輻射通量按V（λ）曲線的效率被人眼所接受，若輻射體的光譜輻射通量為，其光通量Φ的表達(dá)式為：（9.2.1）式中：Km——最大光譜光效能，683lm／w；V（λ）——明視覺光譜光效率；——光譜輻射通量，即在給定波長(zhǎng)為λ的附近無限小范圍內(nèi)，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出輻射能量的平均值，單位為W／nm。輻射通量也稱輻射功率；φ——光通量，lm。光通量的單位是lm（流明），在國(guó)際單位制中，它是一個(gè)導(dǎo)出單位，1lm是發(fā)光強(qiáng)度為1cd（坎德拉）的均勻點(diǎn)光源在lsr（球面度）內(nèi)發(fā)出的光通量。在照明工程中，光通量是說明光源發(fā)光能力的基本量，例如，一只220V、4OW白熾燈發(fā)射的光通量為350lm，而一只220V、40W熒光燈發(fā)射的光通量為2100lm，為白熾燈的6倍。(2)發(fā)光強(qiáng)度（光強(qiáng)）由于輻射發(fā)光體在空間發(fā)出的光通量不均勻，大小也不相等，為了表示輻射體在不同方向上光通量的分布特性，需引人光通量的（空間）角密度概念。如圖9—2—1所示，S為點(diǎn)狀發(fā)光體，它向各個(gè)方向輻射光通，若在某方向上取微小立體角dω，在此立體角內(nèi)所發(fā)出的光通量為dΦ，則兩者的比值即為該方向上的光強(qiáng)I，即：（9.2.2）若光源輻射的光通量Φ是均勻的，則在立體角ω內(nèi)的平均光強(qiáng)I為：（9.2.3）立體角的定義是任意一個(gè)封閉的圓錐面內(nèi)所包含的空間。立體角的單位為球面度（sr），即以錐頂為球心，以r為半徑作一圓球，若錐面在圓球上截出面積A為r2，則該立體角即為一個(gè)單位立體角，稱為球面度，其表達(dá)式為：（9.2.4）顯然一個(gè)球體包含4π球面度。圖9.2.1點(diǎn)光源的發(fā)光強(qiáng)度發(fā)光強(qiáng)度的單位是坎德拉（cd），在數(shù)量上lcd＝llm／sr?？驳吕菄?guó)際單位制的基本單位之一，其他光度量單位都是由坎德拉導(dǎo)出的。1979年10月第10屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)通過的坎德拉定義為：一個(gè)光源發(fā)出頻率為540×1012Hz單色輻射（對(duì)應(yīng)于空氣中波長(zhǎng)為550nm的單色輻射），若在一定方向上的輻射強(qiáng)度為l／683W／sr，則光源在該方向上的發(fā)光強(qiáng)度為lcd。發(fā)光強(qiáng)度常用于說明光源和燈具發(fā)出的光通量在空間各方向或在選定方向上的分布密度。例如，一只220V、40W白熾燈發(fā)出350lm光通量，它的平均光強(qiáng)為350／4π＝28cd，若在該燈泡上面裝一盞白色搪瓷平盤燈罩，則燈的正下方發(fā)光強(qiáng)度能提高到70cd~80cd。如果配上一個(gè)聚焦會(huì)適的鏡面反射罩，則燈正下方的發(fā)光強(qiáng)度可以高達(dá)數(shù)百坎德拉。而在后兩種情況下，燈泡發(fā)出的光通量并沒有變化，只是光通量在空間的分布更為集中，使發(fā)光強(qiáng)度提高。(3)照度照度是用來表示被照面上光的強(qiáng)弱，以被照?qǐng)鏊馔ǖ拿娣e密度來表示。取微小面積dA，入射的光通為dΦ，則照度E為：（9.2.5）對(duì)于任意大小的表面積A，若入射光通量為Φ。則在表面積A上的平均照度E為：（9.2.6）照度的單位為勒克斯（lx），1lx即在1m2的面積上均勻分布1lm光通量的照度值，或者是一個(gè)光強(qiáng)為1cd的均勻發(fā)光的點(diǎn)光源，以它為中心，在半徑為lm的球表面上，各點(diǎn)所形成的照度值。1lx的照度是比較小的，在此照度下僅能大致地辯認(rèn)周圍物體，要進(jìn)行區(qū)別細(xì)小零件的工作則是不可能的。為了對(duì)照度有些實(shí)際概念，現(xiàn)舉幾個(gè)例子：晴朗的滿月夜地面照度約為0.2lx，白天采光良好的室內(nèi)照度為100lx~500lx，晴天室外太陽散射光（非直射）下的地面照度約為1000lx，中午太陽光照射下的地面照度可達(dá)l00000lx。(4)光出射度（面發(fā)光度）具有一定面積的發(fā)光體，其表面上不同點(diǎn)的發(fā)光強(qiáng)弱可能是不一致的。為表示這個(gè)輻射光通量的密度，可在表面上任取一微小的單元面積dA，如果它發(fā)出的光通量為dΦ，則該單元面積的平均光出射度M為：（9.2.7）對(duì)于任意大小的發(fā)光表面A，若發(fā)射的光通量為Φ，則表面A的平均光出射度M為：（9.2.8）可見，光出射度就是單位面積發(fā)出的光通量，單位為輻射勒克斯（rlx），lrlx等于llm／m2。光出射度和照度具有相同的量綱，其區(qū)別在于光出射度是表示發(fā)光體發(fā)出的光通量表面密度，而照度則表示被照物體所接受的光通量表面密度。對(duì)于因反射或透射而發(fā)光的二次發(fā)光表面，其光出射度是：反射發(fā)光：M＝ρE（9.2.9）透射發(fā)光：M＝τE（9.2.10）式中：ρ——被照面的反射系數(shù)（反射比）；τ——被照面的透射系數(shù)（透射比）；E——二次發(fā)光面上被照射的照度。(5)亮度光出射度只表示單位面積上發(fā)出光通量的多少，沒有考慮光輻射的方向，不能表征發(fā)光面在不同方向上的光學(xué)特性。如圖所示，在一個(gè)廣光源上取一個(gè)微小面積△A，從與表′及亮度Lθ間的關(guān)系為：（9.2.11）△A=△Acosθ如果△A是一個(gè)理想的漫射發(fā)光體或理想漫反射表面的二次發(fā)光體，它的光強(qiáng)將按余弦分布（圖9.2.2），將＝I0cosθ代人式（9.2.11）得：（9.2.12）圖9.2.2廣光源單元面積上的亮度圖9.2.3理想漫反射面的光強(qiáng)分布表明亮度Lθ與方向無關(guān)，等于常量L0，即從任意方向看，亮度都是一樣的。對(duì)于完全擴(kuò)散的表面，光出射度M與亮度L的關(guān)系為：M=πL（9.2.13）亮度的單位為尼特（nt），1nt＝1cd／m2。表9.2.1列出了各種光源的亮度。光源亮度（cd/m2）光源亮度（cd/m2）太陽1.6×109以上蠟燭（0.5~1.0）×104碳極弧光燈（1.8~12）×108藍(lán)天0.8×104鎢絲燈（2.0~20）×106電視屏幕（1.7~3.5）×104熒光燈（0.5~1.5）×1049.2.2司機(jī)的視覺(1)視野人的眼睛視野是比較廣的，但也有一定的范圍，雙眼視線左右各約100°，上約50°，下約75°。在注視一個(gè)方向物體的形狀、色彩、亮度時(shí)，能看清楚的僅為視線中心1°～2°范圍，要感知該范圍以外的物體，視線需要在那個(gè)方向上固定0．1～0．2秒。(2)可見光肉眼所能感覺到的光，即可見光，僅是電磁波中的一小部分，其波長(zhǎng)約為380～760nrn（1nm=10-9m）之間。不同波長(zhǎng)的光給人們以不同顏色的感覺，各種顏色是逐漸過渡的，沒有截然分開的界線。波長(zhǎng)大于760nm和小于380nm的電磁波不能引起視覺。在可見光中，人眼對(duì)不同波長(zhǎng)的光的感覺，具有不同的靈敏度。在亮環(huán)境中，亮視覺對(duì)波長(zhǎng)為555nm的黃綠光線最敏感。即各種輻射能量相同而波長(zhǎng)不同的光，給人的感覺是黃綠光最亮，波長(zhǎng)偏離555nm越遠(yuǎn)，則感覺越暗。在光線很弱的環(huán)境中，暗視覺對(duì)綠光最敏感，它與亮環(huán)境相比，最靈敏處向短波方向偏移。(3)人的視覺視網(wǎng)膜是人眼感覺光的始端，上面分布著兩種感光細(xì)胞：錐狀體細(xì)胞和桿狀體細(xì)胞。錐狀體細(xì)胞多位于視網(wǎng)膜的中心，在黃斑上特別密，它對(duì)光亮的敏感性較小，需要較強(qiáng)的光刺激才興奮，但對(duì)不同長(zhǎng)度的光波具有不同的感覺能力，專管明亮?xí)r的視力，稱為明視覺。柱狀體細(xì)胞多在視網(wǎng)膜的周邊，具有感覺弱光的能力，專管暗時(shí)的視力，強(qiáng)光反而會(huì)破壞它。但是它不能辯別顏色，在黑暗環(huán)境中觀察到的景物是灰色的，它只能分辯亮度的大小。眼睛對(duì)于外界的亮度變化，能適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)錐狀體細(xì)胞和柱狀體細(xì)胞使之具有合適的感度。這種現(xiàn)象叫做“亮度適應(yīng)”。對(duì)暗環(huán)境的適應(yīng)（視野內(nèi)的亮度在0.01cd/m2以上，如白天、室外）主要是錐狀體細(xì)胞呈工作狀態(tài)。因此，暗適應(yīng)過程很緩慢，而亮適應(yīng)過程則快得多。(4)司機(jī)的注視范圍由于視覺取決于亮度，所以隧道照明質(zhì)量以視場(chǎng)內(nèi)的亮度為依據(jù)。國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）建議：司機(jī)觀察路面的平均視點(diǎn)高度為1.5m，大體相當(dāng)與汽車司機(jī)的人眼高度，若向前注視的視角約為1°則注視的范圍約為正前方60~160m左右，在此范圍內(nèi)的路面亮度分布狀況，對(duì)司機(jī)視覺直接起作用，如圖9.2.4所示。在此范圍內(nèi)視看條件的好壞，對(duì)司機(jī)辨認(rèn)障礙物的可靠性和保持視覺的舒適性起決定作用。有良好的視看條件，才能保證司機(jī)準(zhǔn)確了解道路交通狀態(tài)及其變化情況，作出及時(shí)的判斷和采取正確的機(jī)動(dòng)動(dòng)作。圖9.2.4司機(jī)視覺的注視范圍(5)司機(jī)的看視條件司機(jī)的看視條件與一般人不同，幾乎完全是在動(dòng)態(tài)條件下進(jìn)行的，比靜態(tài)條件的觀察困難得多。由靜態(tài)觀測(cè)所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不能直接引用到動(dòng)態(tài)條件中，一般應(yīng)提高數(shù)倍至數(shù)十倍。通常影響司機(jī)視看條件的基本點(diǎn)是：路面平均亮度，對(duì)隧道來說還有作為背景的墻面亮度；路面亮度的均勻度；3）物體的亮度；4）物體與背景的亮度對(duì)比；5）觀察物體時(shí)的有效時(shí)間；6）眩光程度等。此外還與物體的形狀，輪廓的清晰度、在視野中的位置，以及是否出現(xiàn)在預(yù)料的位置上，或是突然出現(xiàn)在非預(yù)料位置上等有關(guān)，視覺是以生理量度量的，受觀察者的精神、視力、身體狀況的影響。還受氣象（如霧等）和空氣混濁程度的影響。影響視覺的主要因素(1)適宜的亮度適宜的亮度是物體在視網(wǎng)膜成象引起視覺的基本條件。物體表面亮度大，視網(wǎng)膜上象的照度就高，就看得清楚，視覺與亮度的對(duì)數(shù)成正比關(guān)系。通過試驗(yàn)知道，人眼可以感覺到亮度為1/π×10-5cd/m2（坎德拉/米2）的物體，稱為“最低亮度閾”。當(dāng)亮度為1/π×104cd/m2時(shí)，人眼識(shí)別物體的靈敏度最高，超過此值后，靈敏度開始下降。亮度超過105cd/m2時(shí)，則視力極度下降，甚至引起視覺損傷，該值稱為視覺上限。這種刺眼的視覺狀態(tài)稱為眩光。亮度（L）是一個(gè)具有方向性的物理量，當(dāng)人眼從不同的方向觀察同一對(duì)象（或背景）時(shí)，能感覺到在不同的觀察方向，對(duì)象（或背景）的亮暗程度是不相同的。決定亮暗程度的并不是對(duì)象在發(fā)光面上的發(fā)光強(qiáng)度，而是垂直于視線方向上的單位投影面積（dA·cosθ）的發(fā)光強(qiáng)度（Iθ）。見圖9.2.5及式（9.2.14）L=Iθ/dA·cosθ（9.2.14）圖9.2.5亮度的方向性一般情況下，它是入射光方向與觀察方向的函數(shù)。在不同入射光線照射下，對(duì)象（或背景）亮度隨觀察方向而變化，稱為亮度特性。它反映了對(duì)象（或背景）的反射光通在空間的分布情況。如果被觀察的表面，其反射光亮度與入射光的方向和觀察方向均無關(guān)時(shí)，則稱這種表面為均勻漫反射面。嚴(yán)格地講，均勻漫反射面是很少的，但是粗糙的無光澤的表面，可以近似地看作為均勻漫反射面。在隧道照明中，光線投射到粗顆粒路面材料上時(shí)，可看作漫反射面。投射到具有光澤的墻面材料上時(shí)，可觀察到定向漫反射。實(shí)用上沒有100％的反光材料，任何表面上的反射亮度，在數(shù)值上永遠(yuǎn)小于投射到同一表面上的照度。路面和墻面是隧道中的背景，改善路面和墻面的反射率在照明效果上是非常有益的。(2)對(duì)象的大小“對(duì)象”的定義就是能夠看到的事物或者事物的一部分。能否看清對(duì)象，除了依賴于照明條件外，還決定于對(duì)象的大小。由日常經(jīng)驗(yàn)知道，當(dāng)觀察距離很近時(shí)，對(duì)象的外形輪廓及細(xì)部都是清晰的，但是隨著觀察距離的增大，就會(huì)逐漸變得模糊不清，并且失去楞角，產(chǎn)生顯著的變形。眼睛分辨對(duì)象細(xì)部的能力是由它所能區(qū)別出相近兩點(diǎn)的能力決定的。對(duì)象上兩點(diǎn)對(duì)人眼的視角大，在視網(wǎng)膜上成象也大，看得就清楚，如圖9.2.6所示。視角α一般用分表示，符號(hào)為“′”。若圓環(huán)視標(biāo)偽缺口尺寸為d，視距為l，眼睛的視角為α，則（9.2.15）在對(duì)比度相同的條件下，視角越小就越難識(shí)別。眼睛分辨最小尺寸的能力，用可分辯的最小視角αmin的倒數(shù)衡量，即圖9.2.6視角示意圖人眼剛剛能分辨出的兩點(diǎn)的視角αmin稱為視角閾。正常人的視力，可以分辨出相當(dāng)干1′視角，即相當(dāng)于在5m遠(yuǎn)處的1．5mm的對(duì)象所形成的視角，把這個(gè)視力定為1．0。視角閾決定了可以分辨出的對(duì)象細(xì)部尺寸的大小，稱為對(duì)象的最小可見尺寸，用dmin表示（9.2.16）若為停車視距（m），則在該距離上的最小可見尺寸即可用式（9.2.16）求得。由計(jì)算知道，視力為1.0的觀察者可以看到的60m，100m，160m處對(duì)象的最小尺寸分別為0.02m，0.03m，和0.05m。(3)對(duì)象和背景的亮度對(duì)比在觀察方向上，若對(duì)象的表面亮度為L(zhǎng)0，背景亮度為L(zhǎng)b，則對(duì)象與背景的亮度對(duì)比C可用式（9.2.17）表示。（9.2.17）C值表示對(duì)象與背景亮度差別的大小，C值越大，可以識(shí)別得越清楚。C值小到某一值以下時(shí)就不能識(shí)別對(duì)象了，當(dāng)人眼開始不能分辨對(duì)象與背景時(shí)的亮度對(duì)比值，稱為亮度對(duì)比閾，以ε表示。當(dāng)Lb＞L0肘，C為正值，稱為正對(duì)比度；Lb＜L0時(shí)C為負(fù)值，稱為負(fù)對(duì)比度。無論對(duì)比度為正或?yàn)樨?fù)，效果是相同的。但是識(shí)別對(duì)象時(shí)，必須滿足C＞ε。亮度對(duì)比是決定對(duì)象可見性的主要因素。實(shí)驗(yàn)（靜態(tài)條件下）表明，亮度對(duì)比閾與背景亮度之間存在著一定的關(guān)系：如圖9.2.7所示，當(dāng)背景亮度Lb在102～104nt這樣大的范圍內(nèi)變化時(shí)，亮度對(duì)比閾ε接近一個(gè)常數(shù)（約0．02），并且與對(duì)象的視角和形狀有關(guān)。對(duì)象的視角越大，對(duì)應(yīng)的亮度對(duì)比閾就越小，但是當(dāng)視角αa＞30’時(shí)ε近似為一常數(shù)。無論視角再怎樣增大，ε值也不再減小。對(duì)于正常人的眼睛，該值約為0．02。換句話說，亮度對(duì)比越小，對(duì)應(yīng)的視角閾就越大。但是當(dāng)亮度對(duì)比C≤0．02時(shí)，對(duì)象的視角閾將趨于無窮大，即無論怎樣增大對(duì)象的視角，也無法滿足可見性的要求了。另外，在同樣的視角條件下，線狀對(duì)象的亮度對(duì)比閾要比非線狀對(duì)象小得多。換句話說，在亮度對(duì)比相同時(shí)，線狀對(duì)象的視角要比非線狀對(duì)象小得多。了解上述特點(diǎn)在隧道照明中的實(shí)際意義在于：背景亮度需要保持在102～104cd／m2之間，至少也要達(dá)到102cd／m2時(shí)ε才能達(dá)到常數(shù)值（最?。?，事實(shí)上是不可能的。另外亮度對(duì)比不宜太小，否則對(duì)象（例如道路的誘導(dǎo)標(biāo)志）需要很大才能看清，而且明顯的線狀標(biāo)志較非線狀容易識(shí)別。由圖9.2.7可以知道，當(dāng)背景亮度為1nt時(shí)，ε為0．04，明顯的變大，或者說對(duì)比度變大了。這里容易說明，為什么在背景很暗，如果障礙物（對(duì)象）的亮度也很暗時(shí)，或者說C很小時(shí)，則障礙物與背景可以溶合的道理了。因此隧道內(nèi)作為背景的路面和墻應(yīng)用明亮的顏色。圖9.2.7亮度對(duì)比閾與背景亮度的關(guān)系(4)顏色對(duì)比的影響人的眼睛所觀察到的世界，暗視覺時(shí)色調(diào)是灰色的，只要有適當(dāng)?shù)牧炼?，明視覺發(fā)揮作用之后，世界就不再僅僅是灰色的，而且五彩繽紛的了。所以在大多數(shù)情況下，對(duì)象與背景之間不會(huì)單純地存在亮度對(duì)比，而是伴隨著顏色對(duì)比，即存在著顏色上的差別。顏色可以分為非彩色和彩色兩大類。非彩色是指由白色、淺灰、中灰、深灰、直到黑色，稱為白黑系列。彩色是指黑白以外的各種顏色。顏色是各種波長(zhǎng)不同的可見光在人眼中產(chǎn)生的感覺。例如波長(zhǎng)為580～595nm的是黃色，480～580nm的是綠色，620～760nm的是紅色等單色光。但通常各種對(duì)象和背景反射到人眼中的光線都是各種波長(zhǎng)的組合，此時(shí)顏色是各種單色光所引起的綜合感覺。但是人眼不能一一區(qū)分光譜的組成。例如波長(zhǎng)700nm的紅光和540nm的綠光接一定比例混合在一起，人眼的感覺是與580nm一樣的黃光。亮度對(duì)比是識(shí)別對(duì)象的主要因素，顏色對(duì)比則為輔助因素。實(shí)際觀察表明。一個(gè)亮度與背景相同，僅僅存在顏色對(duì)比的斑點(diǎn)，只能在距離很近時(shí)才能把它和背景區(qū)分開，而在不遠(yuǎn)的距離上它就和背景發(fā)生混色現(xiàn)象而溶合到一起了。當(dāng)它和背景既存在顏色對(duì)比又存在亮度對(duì)比時(shí)，混色現(xiàn)象就不會(huì)很快發(fā)生，并且與亮度對(duì)比相同的黑白斑點(diǎn)的視角閾幾乎相等。另外，在彩色斑駁的背景上，人眼的視角閾將要加大，這主要是背景亮度不均勻造成的，顏色的作用是非常次要的。在道路照用中?！肮獍咝?yīng)”不僅影響到司機(jī)視覺的舒適性，更重要的是影響到識(shí)別對(duì)象的能力。從這個(gè)觀點(diǎn)上看，隧道內(nèi)不能有斑駁狀圖案及“光斑”，即使在露天道路上的交叉口、彎道上也不應(yīng)當(dāng)有斑駁狀圖案，以免導(dǎo)致交通事故。另外，設(shè)置的道路標(biāo)志圖案。只有顏色差別是不夠的，更重要的是亮度對(duì)比。(5)環(huán)境亮度的影響用照明器照明的目的是既照明對(duì)象，又照明對(duì)象所在環(huán)境或?qū)ο蟮谋尘啊＿@里主要是兩個(gè)問題，一是光過分地集中在車行道上，司機(jī)的眼睛就會(huì)變得只能適應(yīng)這個(gè)亮度水平，從而減弱了對(duì)較暗區(qū)域的觀察能力；二是觀察對(duì)象時(shí)需要有背景襯托，如果背景沒有足夠的照明，對(duì)象將缺乏立體感，因而變得難以發(fā)現(xiàn)。前者可選擇合適的照明器，使道路外延約5m處的照明水平，不少于其毗鄰的車道內(nèi)5m處的亮度值的50％。在隧道內(nèi)談不上外延，但應(yīng)加強(qiáng)墻面的照明，提高墻面材料的反射系數(shù)。后者可通過體視閾的概念理解。體視視覺：人眼對(duì)空間物體的立體形狀及其在空間相對(duì)位置的分辨能力，是由雙目觀察產(chǎn)生的，稱為雙目視覺或體視視覺。故（9.2.18）若使△β=δ=10″，ST＝100m處的B點(diǎn)具有體觀視覺，取b＝0.065m，則N=8.06m即，觀察100m處的對(duì)象，背景應(yīng)大于8.06m，小于8.06m的背景在視覺上與對(duì)象在同一平面內(nèi)。因此在8.06m以后的背景，應(yīng)該具有足夠的亮度和與對(duì)象的對(duì)比度，見圖9.2.9。圖9.2.9體視對(duì)背景極限長(zhǎng)度的要求若ST為停車現(xiàn)距，則與設(shè)計(jì)車速對(duì)應(yīng)的體視極限距離如表9.2.2所示：設(shè)計(jì)車速（km/h）8060504030行駛車速（km/h）6854453630停車視距ST（m）105.872.25438.329.9極限體視距離N*（m）9.14.112.271.130.68*是把ST視作靜態(tài)觀察距離換算得到的，未考慮動(dòng)態(tài)條件影響。表9.2.2是把ST視作靜態(tài)觀察距離換算得到的，來考慮動(dòng)態(tài)條件影響。如果S→∞，則βA＝0，若△β=βB-βA==10″，可求得ST=1340m。該值表示：背景為無窮遠(yuǎn)時(shí)，距離大于該值的任何物體，不再具有體視感了，這個(gè)距離稱為體視半徑。它對(duì)于后面將要討論的誘導(dǎo)性有一定的影響。由上述體視視覺概念可知，對(duì)背景亮度的要求是足以識(shí)別背景。隧道內(nèi)的背景主要是路面和墻面，頂棚也可以是背景。從這個(gè)角度上講，頂棚應(yīng)該是淺顏色的，但是頂棚很容易臟，所以清洗工作負(fù)擔(dān)較大，有一定的困難。足夠亮的背景，才能襯托出對(duì)象的輪廓和相對(duì)位置，使司機(jī)作出準(zhǔn)確的判斷，保證行車安全。(6)空氣對(duì)能見度的影響1）空氣對(duì)光通的衰減作用和光幕發(fā)光（或反光）物體的光通，必須經(jīng)過空氣才能到達(dá)人的眼睛。在傳播的過程中必然受到兩種作用：一種是吸收作用，即空氣把其中一部分光通轉(zhuǎn)換成其它形式的能量；另一種是散射作用，即空氣使其中另一部分光通偏離了原來傳播方向，散向任意方向?？諝獾纳⑸涫窃斐啥ㄏ騻鞑サ墓馔ㄋp的最主要原因。空氣不僅會(huì)把來自對(duì)象的光通散射出去，使對(duì)象的亮度降低，而且會(huì)把日光散射到觀察方向上來，使對(duì)象與觀察者之間形成一層明亮的光幕，使對(duì)象的亮度得到增強(qiáng)。光幕亮度LV可按下式計(jì)算：（9.2..19）式中：i——與空氣透明度及照明情況有關(guān)的系數(shù)；α——消光指數(shù)；s——空氣光幕的厚度。光幕還影響到對(duì)象和背景的亮度對(duì)比，設(shè)因光幕作用亮度對(duì)比由C變化為C′，則（9.2.20）顯而易見C′≤C。由式（9.2.20）可以看出LV越大，亮度對(duì)比的下降程度越大。不過，當(dāng)空氣透明度很大，以明亮天幕為背景的遠(yuǎn)處的山，會(huì)因光幕亮度而變得明亮起來。在隧道洞口，往往由于汽車排出的煙無法消散，涌出洞口形成煙霧。在陽光照射下產(chǎn)生光幕亮度，見圖9.2.10。若洞內(nèi)路面亮度為L(zhǎng)2，由式（9.2.20）可以得出：圖9.2.10洞口光幕造成亮度對(duì)比降低如果煙霧很多，亮度對(duì)比下降很大，勢(shì)必影響到障礙物的可見性。為消除這種影響。日本建議在入口上方設(shè)置排煙通道，使大部分煙霧不再涌向洞口，而由通道排出。2）空氣的散射作用散射是指空氣組成成份把原來向一個(gè)方向傳播的光變成向各個(gè)方向傳播，使原來光線減弱的現(xiàn)象。不同的組成成份對(duì)不同波長(zhǎng)光線的散射作用不同?？梢苑譃閮煞N情況：A分子散射它的散射源是氣體分子，其尺寸比可見光的波長(zhǎng)小得多。這種散射的特點(diǎn)是散射光的強(qiáng)度與波長(zhǎng)的4次方成反比。所以波長(zhǎng)越短的光線，受到的散射效應(yīng)也越強(qiáng)，而長(zhǎng)波則不易被散射。B懸浮粒子的散射它的散射源是懸浮于空氣中的各種固態(tài)和液態(tài)微粒，如煙、霧、塵埃等。這些散射粒子的大小很不規(guī)則，其半徑分布在10nm～100μm這樣廣闊的范圍內(nèi)。它們對(duì)各種波長(zhǎng)的光線的散射作用因微粒大小而不同，當(dāng)散射粒子比可見光波長(zhǎng)小得多時(shí)，其散射作用與分子散射相同；當(dāng)散射粒子的半徑與波長(zhǎng)相近時(shí)，其散射作用為最大；當(dāng)散射粒子比可見光波長(zhǎng)大得多時(shí)，其散射作用與波長(zhǎng)無關(guān)，此時(shí)散射光譜與入射光譜相同，稱為漫射。霧粒子半徑通常大于3～5μm，所以它對(duì)可見光的散射無選擇性。霧越大，散射性也越強(qiáng)，霧的顏色也就越白，也越不透明。由于霧粒子的影響，一部分光向司機(jī)方向散射，結(jié)果可以看到霧中出現(xiàn)的光幕。要通過光幕看到觀察對(duì)象，司機(jī)要經(jīng)過相當(dāng)?shù)呐Σ拍茏鞯?。如果司機(jī)在霧中打開前大燈，會(huì)出現(xiàn)“白壁現(xiàn)象”?？諝庵械膽腋×Ｗ釉缴僭叫?，與波長(zhǎng)的關(guān)系越大，成為有選擇性的散射。對(duì)于下層空氣分子來講，主要是波長(zhǎng)較短的藍(lán)色光被散射出來。由于這種有選擇性的散射作用。來自對(duì)象（或背景）的不同波長(zhǎng)的光線將受到不同程度的散射。另外，在對(duì)象（或背景）與觀察者之間的氣幕主要是短波散射光幕。這樣對(duì)象（或背景）既會(huì)改變亮度，也會(huì)改變顏色，最終與藍(lán)色氣幕相融合。由此可見，亮度對(duì)比是決定對(duì)象可見性的主要因素，顏色是次要的。3）透過率在道路隧道中的空氣里，或多或少的存在著污染物質(zhì)。如汽車卷起的塵埃，柴油車引擎產(chǎn)生的煤煙，氮氧化物所構(gòu)成的煙霧，水蒸氣及其凝結(jié)而成的霧等，其中最主要的是塵埃和煙。光通過污染空氣時(shí)，入射光通中的一部分被吸收，一部分被散射，其余部分得以通過。這三部分之和等于入射光通，分別把這三部分光通量和入射光通量之比稱為吸收系數(shù)（α）、反光系數(shù)（ρ）和透光系數(shù)（τ）。顯然，α+ρ+τ=1，所以τ是小于1的系數(shù)。在道路隧道中，為了描述光透過空氣的能力，用E、E0分別表示同一光源所發(fā)出的光線、通過100m的污濁空氣和清潔空氣后的照度，用τ100表示光通過100m的透過率，則：τ100=E/E0行駛速度不同時(shí)，對(duì)τ100有不同的要求，PIARC提出：V＝80km/h時(shí)τ100＝0.6V＝60km/h時(shí)τ100＝0.48V＝40km/h時(shí)τ100＝0.4并指出τ100＜0.3是不允許的。有的國(guó)家，如日本，把τ100＝0．5作為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。由于煙霧的濃度不同，同一光源的透過率不同。煙霧濃度相同時(shí)，不同類型光源的效果不同，其視距也不同，如τ100＝0．5時(shí)，鈉燈視距為80m，螢光燈視距為45m。(7)觀察時(shí)間的長(zhǎng)短觀察尺寸大的物體只需很短的時(shí)間，在司機(jī)眼睛不停地注視視野內(nèi)的物體時(shí)，發(fā)現(xiàn)視野內(nèi)的障礙物的時(shí)間不少于0.1～0.2S。同一物體，照度越高（背景亮度越大），識(shí)別時(shí)間越短。對(duì)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的司機(jī)來說，辨別障礙物的時(shí)間受到限制，司機(jī)從發(fā)現(xiàn)障礙物后，直到進(jìn)行判斷和制動(dòng)的反作用時(shí)間，總共只有2.5S，是相當(dāng)短的，所以應(yīng)該保證有足夠的照度。識(shí)別時(shí)間還受視覺適應(yīng)的影響，不論是暗適應(yīng)還是明適應(yīng)，識(shí)別時(shí)間都受到影響。急劇和頻繁的適應(yīng)會(huì)增加眼睛的疲勞，使視力迅速下降，忽明忽暗的路面墻面亮度改變是應(yīng)該受到限制的，即后面將要討論到的均勻度問題。9.3道路照明的質(zhì)量(1)路面平均亮度（Lav）司機(jī)觀察障礙物的背景，在道路照明中主要是路面，在隧道照明中墻面也作為背景，但路面仍然是主要的。只有當(dāng)路面亮度達(dá)到一定值以后，司機(jī)才能獲得立體感，在此基礎(chǔ)上，亮度對(duì)比越大越容易察覺障礙物。但是正如前面已經(jīng)敘述過的，路面（背景）亮度越高，眼睛的對(duì)比靈敏度越好（亮度對(duì)比閾ε越小）。Dunbar實(shí)驗(yàn)（實(shí)際道路上的運(yùn)行實(shí)驗(yàn)）表明：平均亮度升高時(shí)，察覺障礙物所必要的亮度對(duì)比C變小。即，障礙物變得更容易看清楚，見圖9.3.1。國(guó)外一些國(guó)家的路面平均亮度一般取l～2cd／m2。平均亮度圖9.3.1察覺障礙物的平均亮度Lav和亮度對(duì)比C的關(guān)系(2)路面亮度均勻度保證亮度均勻度是為了給司機(jī)提供良好的能見度和視覺上的舒適性。如果亮度高，則均勻度要求可以不很嚴(yán)格。干燥路面和濕路面的路面亮度有很大變化，均勻度也相應(yīng)有很大變化。嚴(yán)格的均勻度要求，一般限于干燥路面和路面平均亮度較低的情況?？偩鶆蚨龋║0）照明裝置保證提供良好的路面平均亮度后，路面上一些局部區(qū)域還可能出現(xiàn)最小亮度Lmin。通常較差的亮度對(duì)比都發(fā)生在路面較暗的區(qū)域，往往影響到對(duì)障礙物的辨認(rèn)。為了使路面上所有區(qū)域都有足夠的亮度和對(duì)比度，提供令人滿意的能見度，需要規(guī)定路面最小亮度和平均亮度比值的范圍。（9.3.1）式中：Lav——距車道邊緣1／4寬度處（左或右）測(cè)得的路面平均亮度；Lmin——距車道邊緣1／4寬度處（左或右）測(cè)得的路面最低亮度。對(duì)于隧道總均勻度包括路面和兩側(cè)2m高范圍內(nèi)的墻面，晝間U0≥0．7；夜間U0≥0．5。對(duì)于露天道路一般不低于0．4。2）縱向均勻度（）為了提供視覺舒適性，要求沿各車道線中心線有一定的縱向均勻度?？v向均勻度是沿中心線的局部亮度的最小值和最大值之比。（9.3.2）式中：Lmax—從車道線中心線上測(cè)得的最大亮度；Lmin——從車道線中心線上測(cè)得的最小亮度。隧道縱向均勻度包括路面兩側(cè)2m高范圍的墻面，晝間Ul≥0．8；夜間Ul≥0．6。露天道路依道路等級(jí)不同，不低于0．7或0．5。連續(xù)的路面（墻面）上忽明忽暗對(duì)司機(jī)干擾很大，稱為“光斑效應(yīng)”，當(dāng)隧道較長(zhǎng)時(shí)，司機(jī)眼睛會(huì)很疲勞，影響發(fā)現(xiàn)障礙物。(3)眩光限制道路照明的眩光可以分為兩類：失能眩光和不舒適眩光。前者表示對(duì)照明設(shè)施造成的能見度損失方面的評(píng)價(jià)，用被試對(duì)象物體的亮度對(duì)比的閾值增量（TI）表示，是典型的司機(jī)視覺作業(yè)。失能眩光是生理上的過程，是表示由生理眩光導(dǎo)致辨認(rèn)能力降低的一種度量。后者表示在眩光感覺中的動(dòng)態(tài)駕駛條件下，對(duì)道路照明設(shè)施的評(píng)價(jià)。該眩光減少司機(jī)駕駛運(yùn)行的舒適程度，用眩光控制等級(jí)（G）表示。不舒適眩光是心理上的過程。1）失能眩光這種眩光導(dǎo)致的識(shí)別能力的下降，是由光在眼睛里發(fā)生散射過程造成的。來自眩光光源的光在視網(wǎng)膜方向上的散射會(huì)引起光幕（等效光幕）作用，在視網(wǎng)膜方向上的散射程度越大，光幕作用也越大。在眩光條件下的總視感，必須把光幕亮度疊加在無眩光時(shí)景物成象亮度之上。等效光幕亮度（Lv）可按以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：式中：——第i個(gè)眩光源在眼睛（與視線相垂直的平面上）產(chǎn)生的照度；θi——視線與第i個(gè)眩光光源入射到眼睛的光線之間形成的夾角；k——年齡因素（平均值為10）。該光幕會(huì)使司機(jī)視覺感受到的障礙物與背景的亮度對(duì)比比實(shí)際低得多，因此用光幕亮度的方法處理。把對(duì)象（障礙物）亮度和背景亮度兩者都加上光幕亮度，此時(shí)，有效的背景亮度（Lbeff）由Lb增加為L(zhǎng)b＋Lv，（即，對(duì)比靈敏度增加）。故有效對(duì)比為：（9.3.3）式中：——有效背景亮度，＝＋——等效光幕亮度；其余符號(hào)意義同前。由式（9.3.3）可以看出，只要≠0，即，存在眩光時(shí)，C有效＜C。但通過增加亮度對(duì)比又能重新看到物體，這種剛剛能重新看到物體所需要的對(duì)比增加量與原來的對(duì)比有關(guān)，是表達(dá)因失能眩光導(dǎo)致識(shí)別能力降低的一種度量。這種量，CIE規(guī)定由視對(duì)象的視角為8°時(shí)所必須的相對(duì)閾對(duì)比增量來獲得，并將這個(gè)量命名為閾增量TI，以％表示。為了限制眩光對(duì)辨認(rèn)能力的干擾效果，對(duì)閾增量作出必要的限制，就不會(huì)引起障礙物能見度的降低。其中：通常的道路照明中，對(duì)0．05～5cd／m2之間的平均亮度，閾增量TI可由光幕亮度的數(shù)值和平均路面亮度值結(jié)合對(duì)比靈敏度確定：（9.3.4）2）不舒適眩光眩光造成的不舒適感，目前還沒有專門的測(cè)量?jī)x器，是用眩光控制等級(jí)（G）表示所感到的不舒適程度的主觀評(píng)價(jià)。這種主觀評(píng)價(jià)取決于各種照明器和其它照明裝置的特性，可以用下列經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式描述：式中：——照明器在同路軸平行的平面內(nèi)，與垂直軸形成80°，88°方向上的光強(qiáng)值（cd）；F——照明器在同路軸平行的平面內(nèi)，投影在76°角方向上的發(fā)光面積（m2）△C——光的顏色修正系數(shù)；△C＝＋0．4用于低壓鈉燈Lav——平均路面亮度（cd／m2）；h′——水平視線路燈的高度（m）h′=燈的安裝高度-1.5m；P——每1km安裝的照明器個(gè)數(shù)。計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式為：（9.3.5）公式中各參數(shù)的調(diào)研范圍是：50≤≤7000（cd），1≤≤50（cd），0.007≤F≤0.4（m2），0.3≤≤7（cd/m2），5≤≤20（m），20≤P≤100，燈的排數(shù)為1或2。眩光等級(jí)G與主觀上對(duì)不舒適感覺評(píng)價(jià)的相應(yīng)關(guān)系為：G=1：無法忍受G＝3：干擾G=5：允許的極限G＝7：滿意G=9：無影響(4)誘導(dǎo)性為了保證交通安全，道路的走向，道路的界限，道路交叉點(diǎn)以及特殊地點(diǎn)都應(yīng)該清晰可見，這就要求有良好的誘導(dǎo)性。誘導(dǎo)性一般來自兩個(gè)方面：即視見誘導(dǎo)性和光學(xué)誘導(dǎo)性。誘導(dǎo)性通過各種誘導(dǎo)標(biāo)志和照明設(shè)施獲得，與照明設(shè)施等一起，共屬交通安全設(shè)施范圍。1）視見誘導(dǎo)性道路視線誘導(dǎo)標(biāo)志，是沿行車帶標(biāo)明道路邊緣和線形的一種設(shè)施，以便晝夜誘導(dǎo)司機(jī)的視線，并根據(jù)需要設(shè)在某一路段上，如路面中心線、路線或兩側(cè)路面標(biāo)志、道路護(hù)欄與護(hù)樁、積雪地區(qū)設(shè)置雪標(biāo)桿等。在隧道內(nèi)墻面也可以起誘導(dǎo)作用，但隧道內(nèi)的誘導(dǎo)作用首先要求有足夠的照明，使誘導(dǎo)標(biāo)志成為可以視見的。夜間，洞外的誘導(dǎo)性和洞內(nèi)類似，也受照明系統(tǒng)的影響。道路軸線方向投光角度受到一定的限制。例如采用低角度和的較低亮度值的燈具，以及主要光束與行車方向成垂直交叉的照明系統(tǒng)，對(duì)看清楚道路誘導(dǎo)設(shè)施有利，尤其在惡劣氣候條件下有利。道路標(biāo)志的能見度，還同本身的反射特性和路面反射特性之間的差異有關(guān)。道路標(biāo)志所用的材料，既要“亮”，又要有良好的漫反射特性，所以其表面應(yīng)為粗粒結(jié)構(gòu)。在不設(shè)路燈的路段上可以考慮使用有顯明顏色的逆反射材料，例如晚上在車燈照射下，能激發(fā)出一塊塊紅顏色的紅色逆反射材料，其誘導(dǎo)性很好，引人注目，車就不會(huì)開到路以外的地方去了。有的還在隧道入口處裝設(shè)這種材料，以便使隧道洞口輪廓十分明確。另外，有的用不同顏色的路面顯示其不同的用途，如把自行車道做成暗紅色以示區(qū)別。2）光學(xué)誘導(dǎo)性在道路照明設(shè)施中，排列成行的照明器可以指示出道路走向、彎道、交叉和各種特殊場(chǎng)合，再配合其它視線誘導(dǎo)標(biāo)志，能在遠(yuǎn)距離上使司機(jī)明顯地注意到有危險(xiǎn)性的地段。在隧道內(nèi)的特殊場(chǎng)合，諸如緊急停車帶、方向轉(zhuǎn)換場(chǎng)等。照明器在排列、光色、光強(qiáng)以及設(shè)置的方位和間隔的變化，會(huì)有效地起到光學(xué)誘導(dǎo)作用。如在分隔帶的斷頭，分流處的前端，為了標(biāo)明其位置，應(yīng)設(shè)置視線誘導(dǎo)標(biāo)志。又如廣場(chǎng)、停車道、回車道等應(yīng)有明顯的誘導(dǎo)標(biāo)志，同時(shí)，還應(yīng)輔以光學(xué)誘導(dǎo)。在同一區(qū)段內(nèi)注意保持照明的一致性（照明系列及光色等），以及在不同區(qū)段，尤其不同等級(jí)的道路，采用不同類型的光源、不同的格調(diào)等，都會(huì)有效地起到光學(xué)誘導(dǎo)作用。不過，在規(guī)模大、線形復(fù)雜、多層次的立體交叉場(chǎng)合大量裝設(shè)路燈，反而會(huì)由于光點(diǎn)太多，給司機(jī)以“燈?！钡母杏X，造成混亂，失去了光學(xué)誘導(dǎo)作用。這種場(chǎng)合采用高桿照明，在照亮道路的同時(shí)也照亮環(huán)境，可以獲得與白天相似的良好誘導(dǎo)性。在隧道出入口附近有廣場(chǎng)時(shí)，可以考慮這種方式。9.4隧道亮度曲線白天，汽車司機(jī)在接近、進(jìn)入和通過隧道時(shí)，會(huì)遇到各種視覺問題。汽車以50km/h的設(shè)計(jì)速度行駛時(shí)，通過洞門附近（例如內(nèi)外各10m）時(shí)，時(shí)間是非常短的，約需1.5s。但是由洞外亮度（約4000cd／m2）降到洞內(nèi)中間段亮度（山嶺隧道為2－3cd／m2城市隧道5－10cd／m2的比率卻很大。眼睛的視覺狀態(tài)由明視覺到接近薄明視覺（介于明暗視覺與暗視覺之間的中間視覺狀態(tài)），這時(shí)錐狀體細(xì)胞和柱狀體細(xì)胞同時(shí)對(duì)應(yīng)著新的環(huán)境亮度而適當(dāng)?shù)墓ぷ?。由于亮度的變化速率太快，眼睛的適應(yīng)遲緩，對(duì)物體的視見能力極度下降，盡管洞內(nèi)有一定的亮度，但司機(jī)的視覺感覺很黑，隧道里象個(gè)黑洞，即“黑洞效應(yīng)”。這時(shí)司機(jī)就會(huì)失去獲得視覺信息的能力，道路的走向，是否有障礙物存在，是否有其它車輛等，總之，幾乎所有的視覺信息都暫時(shí)中斷了。這種狀態(tài)要持續(xù)一個(gè)暗適應(yīng)過程所需的時(shí)間，其長(zhǎng)短與洞外亮度和洞內(nèi)亮度的大小等有關(guān)。視覺信息不足是發(fā)生交通事故的條件，但是這不等于必然。照明的任務(wù)是不間斷地為司機(jī)獲得足夠視覺信息提供照明條件。人的視覺生理機(jī)能是不容易改變的，只能順應(yīng)它，這就需要弄清楚人的視覺適應(yīng)規(guī)律。這里大體上應(yīng)滿足兩點(diǎn)，即視覺信息的不間斷性和照明的經(jīng)濟(jì)性，前者要求有較高的亮度，后者要求用較低的亮度，照明設(shè)計(jì)者則應(yīng)該把它們統(tǒng)一起來。提高洞內(nèi)亮度水平的方法，是最簡(jiǎn)便的、卻是過時(shí)的，而且也是爭(zhēng)議最大的方法。由前所敘已經(jīng)知道，在道路照明的各種質(zhì)量指標(biāo)中，亮度是基礎(chǔ)。有了亮度以后，才能進(jìn)一步談均勻度、亮度對(duì)比、眩光以及誘導(dǎo)性等，才能談最低亮度閾、視角閾、亮度對(duì)比閾、相對(duì)閾值增量以及體視閾等。有了充足的、甚至是較高的亮度水平，那么其它問題比較好解決。但是最大的問題是投資費(fèi)用高、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用高、耗能大。另外，沒充分利用人的視覺適應(yīng)規(guī)律，把本來有可能節(jié)省的亮度也浪費(fèi)掉了。所以從這個(gè)意義上講，也是最浪費(fèi)的方法。充分考慮視覺適應(yīng)規(guī)律，可以把亮度維持在一個(gè)較低的水平上，根據(jù)情況，甚至可以維持在最低的水平上?？梢哉J(rèn)為這個(gè)方法的目的是在各照明區(qū)段上把亮度維持在一個(gè)實(shí)際情況所容許的最低極限水平上。其要點(diǎn)是：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查確定洞外亮度；根據(jù)設(shè)計(jì)車速、交通方式、交通流量、空氣透過率等確定中間段的所需亮度水平；根據(jù)視覺適應(yīng)規(guī)律、洞外與中間段亮度差、亮度減低的速率等，確定入口段和過渡段的亮度水平和長(zhǎng)度。由于入口段和過渡段需要一定的長(zhǎng)度，太短的隧道擺不下它，加上出口眩光的影響，所以隧道長(zhǎng)度在200m以下時(shí)，不存在中間段照明，稱為照明上的短隧道。短隧道的照明問題比較復(fù)雜，本教材不作專題討論。長(zhǎng)度在200m以上的隧道，稱為照明上的長(zhǎng)隧道，本教材將要著重討論。長(zhǎng)度很短的隧道，受進(jìn)、出口人射自然光影響較大，所以長(zhǎng)度小于70m時(shí)，一般白天可以不考慮照明。9.4.1照明區(qū)段的劃分長(zhǎng)隧道照明基本上可以按接近段、入口段、過渡段、中間段和出口段五個(gè)區(qū)段劃分。(1)接近段在道路隧道各照明區(qū)段中，在洞口（設(shè)有光過渡建筑時(shí)，則為其入口）前，從注視點(diǎn)到適應(yīng)點(diǎn)之間的一段道路，在照明上稱為接近段。在通常情況下，當(dāng)汽車駛近隧道，但距洞口尚有一定距離時(shí)，司機(jī)的注意力會(huì)自然地集中在觀察洞口附近情況上，開始注視之點(diǎn)稱為注視點(diǎn)。繼續(xù)接近洞口時(shí)，在司機(jī)的視野里，亮度較高的外界景物（其亮度為洞外亮度）逐漸減少，相應(yīng)地洞內(nèi)低亮度景物逐漸增加。當(dāng)汽車到達(dá)洞外某一點(diǎn)（約距洞口10m）時(shí)，司機(jī)視野中的外界景物全部消失、開始適應(yīng)洞內(nèi)亮度的變化，不再為“感應(yīng)現(xiàn)象”所困擾，該點(diǎn)稱為適應(yīng)點(diǎn)。在照明設(shè)計(jì)中，車速與洞外亮度是兩個(gè)主要基準(zhǔn)值，車速已由道路等級(jí)限定，洞外亮度值要由道路照明設(shè)計(jì)者進(jìn)行周密調(diào)查后確定。其取值等級(jí)升高一級(jí)對(duì)造價(jià)和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用都將產(chǎn)生很大影響，因而需要采取適當(dāng)措施降低洞外亮度，以便減少造價(jià)和節(jié)能。洞外亮度是司機(jī)駕車駛?cè)胨淼蓝纯谇八吹降闹車h(huán)境平均亮度，用L1表示。其取值的大小對(duì)確定入口段、過渡段以及出口段亮度有很大影響，因此要求盡量符合實(shí)際情況，而不宜偏高。在實(shí)際取值中存在一定困難，即用哪一點(diǎn)的亮度代表洞外亮度合適。洞外亮度不等于野外亮度，因?yàn)樵诙赐獠煌嚯x上的野外亮度不同。另外，在隧道施工前后，洞口環(huán)境往往變化很大，施工前所測(cè)得的某點(diǎn)亮度，常常與施工后的該點(diǎn)亮度不同。在隧道照明設(shè)計(jì)中，洞外亮度的估算，目前主要有如下三種方法：1）PIARC法L1=Lsp（9.4.1）式中：L1——洞外亮度；Lsp——距離洞口為停車視距處的面向洞口的前視亮度。2）CIE法（CIE：國(guó)際照明委員會(huì)）（9.4.2）現(xiàn)場(chǎng)條件L1（Cd/m2）洞外地形開闊，天空或海面之類高亮度景物在視野中占50%以上時(shí)5000~8000洞口在野外，略有樹木背景，天空或海面等背景在視野中占25~50%時(shí)4000~5000洞口在市區(qū)建筑物林立的環(huán)境中時(shí)3000~4000洞外地形不開闊，且有山嶺、樹木等背景時(shí)2000~3000式中：L11——距洞口為D1處面向洞口的前視亮度，在數(shù)值上D1=V（m）（其中V為車速數(shù)值），參見圖9.4.1；L12——距洞口為D2處面向洞口的前視亮度，在數(shù)值上D2=2V（m）；L13——距洞口為D3處面向洞口的前視亮度，在數(shù)值上見D3=3V（m）。圖9.4.1洞外亮度取值法3）經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)法（國(guó)際照明協(xié)會(huì)）參見表9.4.1表9.4.1(2)入口段在隧道照明區(qū)段中，進(jìn)入洞口（設(shè)置光過渡建筑時(shí)，則為其入口）的第一段。對(duì)洞口照明的研究是從本世紀(jì)五十年代中期開始的，研究的主要課題是適應(yīng)段在洞口處的最高亮度L2應(yīng)該怎樣取值。隧道交通中最重要的問題莫過于安全，沒有可靠的安全性就談不上通過能力，所以L2值應(yīng)能滿足安全上的需要。司機(jī)在引入段行駛時(shí)，已經(jīng)適應(yīng)那里的亮度水平，當(dāng)他處于適應(yīng)點(diǎn)位置觀察隧道內(nèi)部時(shí)，至少應(yīng)當(dāng)滿足在停車視距以遠(yuǎn)處能識(shí)別20×20cm的正方形障礙物（實(shí)換算長(zhǎng)度、與背景間的亮度對(duì)比C＝20％）。由第二節(jié)中眼睛適應(yīng)能力方面的知識(shí)聯(lián)想到，L2將受L1值大小的影響，換句話說，由洞外亮度L1到入口段洞口處亮度L2的減少速率受眼睛適應(yīng)能力的限制。減少速率過快眼睛將產(chǎn)生不適現(xiàn)象，出現(xiàn)黑洞效應(yīng)是不能容許的。相反地，減少速率過慢，即L2過高，是不經(jīng)濟(jì)的，也不符合要求。因而L2/L1應(yīng)該有一個(gè)恰當(dāng)?shù)谋戎怠＿^去人們做過不少探索，希望能找到一個(gè)最恰當(dāng)?shù)闹担怯捎趯?shí)驗(yàn)條件上的差異，取值的差異非常大。有的學(xué)者推薦為1／10，另一些學(xué)者認(rèn)為該值偏高，1979年P(guān)IARC推薦為1／15～l／30，日本推薦在車速為40km/h時(shí)，可為1／118～l／138。日本“隧道照明設(shè)計(jì)指南”（1979年）認(rèn)為L(zhǎng)2與注視時(shí)間及車速有關(guān)。注視時(shí)間長(zhǎng)，車速低，則L2低；反之則高?？傊甃2不一定需要很高。有的研究表明，L2還與洞口朝向、交通方式（單向或?qū)ο颍?、交通量及車速等有關(guān)。朝東比朝西時(shí)低，朝北比朝南時(shí)低，單向交通比對(duì)向交通時(shí)低，交通量較小比較大時(shí)低，車速小比車速大時(shí)低。一些國(guó)家規(guī)定的L2值雖然有所不同，但是大體上都是經(jīng)過2S即可完成對(duì)L2的適應(yīng)過程，爾后開始對(duì)下一段的適應(yīng)。因此，與之對(duì)應(yīng)的入口段的長(zhǎng)度為2S內(nèi)通過的距離，在車速低時(shí)，該距離還可以適當(dāng)縮短。通過隧道群時(shí)，如果前一個(gè)是長(zhǎng)隧道（通過時(shí)間為30s以上），在立即進(jìn)入后續(xù)隧道的情況下，后續(xù)隧道適應(yīng)段照明亮度，可以適當(dāng)折減，參考表9.4.2。表9.4.2由前一隧道出口到后一隧道入口所需行駛時(shí)間（S）后一隧道入口照明所需亮度折減系數(shù)（校正常值）≤25101530600.50.70.750.80.850.9白天由入口進(jìn)入自然光的影響范圍約為入口高度的2倍，通常入口高度約為5m，影響范圍約為10m。在此范圍內(nèi)白天可以省略人工照明，但在夜間為了保持照明的連續(xù)性，仍應(yīng)進(jìn)行照明。洞外亮度發(fā)生變化時(shí)，如每日早、中、晚，天氣與季節(jié)變化時(shí)，入口照明亮度可以按相應(yīng)比例折減。為此，在道路隧道照明系統(tǒng)中，應(yīng)設(shè)有調(diào)光設(shè)備，使隧道內(nèi)亮度能隨洞外亮度變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)。調(diào)光設(shè)備有兩種：（1）不連續(xù)調(diào)光；（2）連續(xù)調(diào)光。前者按“強(qiáng)烈日光”，“有云”，“陰天”，“黎明或傍晚”，“夜間”等5級(jí)調(diào)節(jié)，并由光電元件自動(dòng)控制。后者是用可控硅的導(dǎo)通角和輸出電壓，從而改變燈管電源和亮度，實(shí)現(xiàn)無級(jí)連速自動(dòng)調(diào)光。(3)過渡段在隧道照明中，介于入口段與中間段之間的照明區(qū)段。其任務(wù)是解決從入口段高亮度到中間段低亮度的劇烈變化（常為數(shù)十倍）給司機(jī)造成的不適應(yīng)現(xiàn)象，使之能有充分的適應(yīng)時(shí)間。該適應(yīng)時(shí)間取決于基本段亮度與適應(yīng)段亮度之比，可參照?qǐng)D9.4.2所示的適應(yīng)曲線確定。根據(jù)適應(yīng)時(shí)間與設(shè)計(jì)車速，可以求出過渡段所需長(zhǎng)度，并以漸變的加強(qiáng)照明實(shí)現(xiàn)這種過渡。圖9.4.2眼睛適應(yīng)亮度變化的時(shí)間關(guān)系（據(jù)PIARC道路隧道委員會(huì)報(bào)告書）(4)中間段在道路隧道照明區(qū)段中，中間段照明的基本任務(wù)是保證停車視距，基本段的照明水平與空氣透過率（即通風(fēng)條件）、行車速度以及交通量等因素有關(guān)。在正常通風(fēng)條件下（參見本章第二節(jié)中PIARC關(guān)于τ100的建議值）中間段的亮度L3可參考表9.4.3所列數(shù)值。表9.4.3L3的區(qū)分隧道類別L3（cd/m2）一般值最低值最高值山嶺隧道（V≤60km/h）2~31~1.5高速公路隧道20~3040城市隧道5~10交通量多的重要隧道可乘以倍數(shù)（根據(jù)重要性，可以取到2），交通量少的可乘以折減系數(shù)。單向交通與對(duì)向交通也有所不同。參見表9.4.4。表中的數(shù)據(jù)主要是依據(jù)排出的廢氣對(duì)能見度產(chǎn)生的影響而給定的。表9.4.4交通方式項(xiàng)目單向2車道對(duì)向2車道交通量（小汽車輛/d）＞15，0007000~15，000＜7，000＞6，000＜6，000折減系數(shù)1.00.750.51.00.5隧道長(zhǎng)度與L3有一定關(guān)系：隧道長(zhǎng)，適應(yīng)時(shí)間也長(zhǎng)，L3可以適當(dāng)?shù)慕档?；反之L3就高。從安裝閉路電視的角度上看，要求L3稍高，但一般情況下，照度達(dá)到30lx也足夠了。關(guān)于舒適性標(biāo)準(zhǔn)，難以用一個(gè)數(shù)值限界表示，影響舒適性的因素除亮度之外還有許多其它因素，如光色、燈具布置、點(diǎn)光源還是線光源等都能影響到司機(jī)的主觀感覺。夜間沒有白天那樣強(qiáng)烈的暗適應(yīng)問題，交通量也大大減少，所以照明標(biāo)準(zhǔn)可以適當(dāng)降低。其減少的程度以不會(huì)因此而導(dǎo)致交通事故為限度，一般折減系數(shù)可以取0.5。夜間沿隧道全長(zhǎng)按同一標(biāo)準(zhǔn)照明，但為了使出口處不產(chǎn)生黑洞效應(yīng)，洞外接續(xù)道路應(yīng)設(shè)計(jì)相應(yīng)照明。通過自行車和行人的隧道，在保證路面亮度的同時(shí)，還要保證側(cè)墻有足夠的亮度，避免形成自行車和行人在暗帶中通行的現(xiàn)象和可能因此導(dǎo)致的危險(xiǎn)。(5)出口段在單向交通的隧道中，有時(shí)需要對(duì)出口段作適當(dāng)?shù)奶幚?，以便緩和白洞現(xiàn)象帶來的不利影響。例如，出口洞外為空闊環(huán)境、面向大海、面對(duì)雪山等高亮度并能形成眩光時(shí)，出口則應(yīng)加強(qiáng)照明，否則無須作加強(qiáng)照明。在對(duì)向交通的隧道中，兩端均為入口，同時(shí)也均為出口，兩端的照明情況完全相同，也就不存在出口段的處理問題。從出口段的眩光問題上看，朝東或朝西的出口，在日出或日落時(shí)陽光可能直接貫入隧道，形成強(qiáng)烈直接眩光。為了避免發(fā)生這種現(xiàn)象；出口則應(yīng)作適當(dāng)?shù)奶幚?。其方法主要有兩個(gè)：即在洞內(nèi)出口段設(shè)置曲線，或在洞外設(shè)置曲線段并作遮擋。前者在出口段設(shè)曲線后陽光不會(huì)直接貫入隧道。既使有射入的陽光也會(huì)照射在墻上，經(jīng)反射后可以增加出口段亮度，使司機(jī)有明適應(yīng)的亮度條件和時(shí)間。如果設(shè)置曲線后，出口方向剛好正對(duì)一座山時(shí)，最為理想。后者在出口引道上設(shè)置曲線，并在曲線外側(cè)設(shè)置擋墻、種植高大常青喬木等，擋住直射的陽光。9.4.2亮度曲線的組成沿道路軸線，由入口洞外的接近段經(jīng)入口段、過渡段、中間段直至出口段，司機(jī)在白天所需要的路面亮度變化曲線，稱為亮度曲線，見圖9.4.3。其中的亮度包括自然光在路面反射引起的亮度和人工照明在路面反射引起的亮度，是綜合的亮度。前者有可以利用的亮度和需要限制的亮度兩部分；后者是因自然光不足或根本影響不到而需用人工照明加以彌補(bǔ)的亮度，人工亮度沿路軸的變化曲線稱為人工亮度曲線。由于自然光的影響范圍很小，一般僅為2倍隧道入口高度（約10m）的范圍，除洞外散射光較強(qiáng)時(shí)，可以考慮不作人工照明外，在10m以外因自然光影響很小，不再考慮它的影響，所以只按人工亮度計(jì)算，這樣做能使計(jì)算得以簡(jiǎn)化。圖9.4.3亮度曲線由于目前人們對(duì)視覺適應(yīng)能力的估算不一致，所以在入口（包括入口段和過渡段）亮度曲線的劃法上相差甚遠(yuǎn)。我國(guó)的《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)各區(qū)段的長(zhǎng)度與亮度作了具體規(guī)定。9.5照明設(shè)計(jì)9.5.1概述道路隧道的內(nèi)部照明，不僅要有足夠的亮度，而且要有符合要求的質(zhì)量。同時(shí)還要注意到隧道的特點(diǎn)，即它是一個(gè)封閉空間。另一方面，司機(jī)在動(dòng)態(tài)條件下觀察障礙物時(shí)，需要更長(zhǎng)的背景，即在增加的背景長(zhǎng)度上要保證亮度和亮度對(duì)比。見圖9.5.1。隧道照明必須不分晝夜的連續(xù)進(jìn)行，雖然在點(diǎn)燈率上有變化。為了使照明可靠，確保連續(xù)性，必須保證有兩個(gè)以上獨(dú)立電網(wǎng)供電。并要求它能有效的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。為了避免瞬間停電或轉(zhuǎn)換電源時(shí)發(fā)生短暫的黑暗，應(yīng)當(dāng)設(shè)置瞬時(shí)啟動(dòng)（1／5～l／10s以內(nèi)）的輔助電源電池組作為瞬間照明設(shè)備。事故照明與正常照明應(yīng)分別接在不同的供電線路上。車速（km／h）圖9.5.1不同的車速對(duì)背景長(zhǎng)度的要求隧道照明的效果，不僅取決于電燈的亮度，而且與背景空間的反射率密切相關(guān)。為此，墻面和路面宜用反射率高的材料，一般隧道墻面反射率應(yīng)大于0．7，明亮的混凝土路面反射率為0．24～0．31，明亮的瀝青路面反射率為0．18～0．21，很深的黑色路面反射率為0．11～0．14。為了使路面明亮。以前多半使用水泥混凝土鋪路，最近開始改用加入淺色石子和氧化鐵填料的瀝青路面改善路面亮度，提高了效果。提高墻面的反射率，對(duì)改善照明效果十分有益，一般均采用明亮的顏色作為內(nèi)裝的基本色調(diào)。白色墻面極易弄臟，比較理想的是淡黃色和淺綠色，眼睛對(duì)它們的感覺靈敏度也很高。另一方面，墻面應(yīng)當(dāng)平滑，容易清洗，并且難以附著塵埃和油污。墻面內(nèi)裝材料可用瓷磚和建筑飾面材料，最近有的開始使用加入氯化橡膠的油漆作涂料。頂棚在裝修方法上曾有過反復(fù)，過去美國(guó)改造舊隧道時(shí)，為了利用頂棚的二次反射增加路面亮度，采用過貼瓷磚的辦法。雖然反射率得到提高，但經(jīng)驗(yàn)證明瓷磚污染很快．為了保持明亮必須每周清洗兩次，增加了保養(yǎng)所需時(shí)間和工作量。另外明亮的頂棚還產(chǎn)生閃爍，在司機(jī)的視野里，頂棚反光角處于視角的中等眩光區(qū)以下，甚至極強(qiáng)烈的眩光區(qū)。頂棚也是背景的一部分，尤其在坡道上作用更明顯。所以如何解決耐臟和削弱眩光作用就是需要研究的問題了。為了增加誘導(dǎo)性，早期發(fā)現(xiàn)障礙物和看清車道界線，除了保證亮度、均勻度以外，車道的分隔線、路緣石應(yīng)該是反射率最高的白色線條標(biāo)志。9.5.2光源用來作為采光和照明的電發(fā)光體稱為電光源，可分為熱輻射光源和氣體放電光源兩大類：（1）熱輻射光源：利用電能使物體加熱到白熾程度而發(fā)光的光源稱為熱輻射光源，如白熾燈、鹵鎢燈。（2）氣體放電光源：利用氣體或蒸氣的放電而發(fā)光的光源，如熒光燈、熒光高壓汞燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈等。在常用的電光源中，光效較高的有高壓鈉燈、金屬鹵化物燈和熒光燈等；顯色性較好的有白熾燈、鹵鎢燈、熒光燈、金屬鹵化物燈等；壽命較長(zhǎng)的，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的光源有高壓汞燈和高壓鈉燈；能瞬時(shí)啟動(dòng)、再啟動(dòng)的光源是白熾燈、鹵鎢燈等；輸出光通量隨電壓波動(dòng)變化最大的是高壓鈉燈、最小的是熒光燈。隧道照明的光源，除了應(yīng)滿足在隧道特定環(huán)境下的光效、光通量、壽命及工作特性、光色、顯色性和控制配光的難易程度等主要要求外，還應(yīng)選擇在汽車排煙形成的煙霧中仍能保證有良好能見度的光源。因此，在通常情況下，應(yīng)使用在煙霧中有較好透視性的低壓鈉燈，如果是短隧道或柴油車比率較小的隧道，煙霧會(huì)少些，亦可使用顯色性好的熒光燈。在隧道出入口照明，可用小型大光通量的高壓鈉燈或高壓汞燈。隨著新一代光源的不斷問世，應(yīng)積極選擇，應(yīng)用新光源。隧道照明常用電光源種類和主要特性見表9.5.l：隧道常用電光源的主要特性表9.5.1。光源名稱白熾燈熒光燈熒光高壓汞燈高壓鈉燈低壓鈉燈額定功率范圍（w）10~10006~12550~1000100~40018~180光效（lm/w）6.9~1925~6730~5090~100100~175平均壽命（h）10002000~30002500~500030002000~3000一般顯示指數(shù)R95~9970~8030~4020~25—啟動(dòng)標(biāo)定時(shí)間瞬時(shí)1~3s1~2min4~8min7~15再啟動(dòng)時(shí)間瞬時(shí)瞬時(shí)5~10min10~20min＞15功率因數(shù)cosφ10.33~0.70.44~9.670.440.06頻閃效應(yīng)不明顯明顯明顯明顯明顯表面亮度大小較大較大較大電壓變化對(duì)光通影響大較大較大大大環(huán)境溫度對(duì)光通影響小大較小較小小耐震性能較差較好好較好較好所需附件無鎮(zhèn)流器、啟輝器震流器震流器漏磁變壓器9.5.3照明器的特性照明器是根據(jù)人們對(duì)照明質(zhì)量的要求，重新分布光源發(fā)出的光通，防止人眼受強(qiáng)光作用的一種設(shè)備。它包括光源，控制光線方向的光學(xué)器件（反射器、折射器等），固定和防護(hù)燈泡以及連接電源所必需的組件，供裝飾、調(diào)整和安裝用的部件等。照明器通稱照明燈具或簡(jiǎn)稱燈具。照明器的特性通常以光強(qiáng)分布、亮度分布、保護(hù)角、光輸出比等指標(biāo)來表示。（1）光強(qiáng)空間分布特性光強(qiáng)空間分布特性是用曲線來表示的，故該曲線又稱配光曲線。配光曲線一般有兩種表示方法，一是極坐標(biāo)法，二是等光強(qiáng)曲線。1)極坐標(biāo)配光曲線在通過光源中心的測(cè)光平面上，測(cè)出照明器在不同角度的光強(qiáng)值。從某一給定的方向起，將各個(gè)角度的光強(qiáng)用矢量標(biāo)注出來，連接矢量頂端的連線就是照明器配光的極坐標(biāo)曲線。對(duì)于有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸的照明器，在與軸線垂直的平面上各方向的光強(qiáng)值相等，因此只用通過軸線的一個(gè)測(cè)光面上的光強(qiáng)分布曲線就能說明其光強(qiáng)在空間的分布，見圖9.5.2。如果照明器在空間的光分布是不對(duì)稱的（如管形鹵鎢燈具），則需要若干測(cè)光平面的光強(qiáng)分布曲線來說明其空間分布。圖9.5.3表示非對(duì)稱配光的室內(nèi)照明器的配光曲線。令測(cè)光平面為C平面，取與燈具長(zhǎng)軸垂直的平面為C0平面，與C0平面成45°、90°、270°…平面角的面相應(yīng)的稱為C45、C90、C270…平面。圖9.5.2極坐標(biāo)配光曲線圖9.5.3不對(duì)稱照明器配光曲線為了便于比較不同照明器的配光特性，通常將光源化為1000lm光通量的假想光源來繪制光強(qiáng)分布曲線，當(dāng)被測(cè)光源不是l000lm時(shí)，可用下式換算：（9.5.1）式中：——換算成光源光通量為1000lm時(shí)θ方向的光強(qiáng)，cd；——照明器在θ方向的實(shí)際光強(qiáng)，cd；——照明器實(shí)際配用的光源光通量，lm。室內(nèi)照明燈具多數(shù)采用極坐標(biāo)配光曲線來表示其光強(qiáng)的空間分布。2)等光強(qiáng)曲線圖（等燭光圖）不對(duì)稱配光的照明器需要有許多平面配光曲線才能表示它的空間分布，使用不便，也不醒目，不能反映各平面間的聯(lián)系，此時(shí)可采用等光強(qiáng)圖表示法。為了正確表示發(fā)光體空間的光分布，可以設(shè)想將它放在一個(gè)外面標(biāo)有經(jīng)度和緯度線的球體中心，球體半徑與發(fā)光體的尺寸要滿足“點(diǎn)光源”的條件。發(fā)光體射向空間的每根光線都可以用球體上各點(diǎn)坐標(biāo)表示，將光源射向球體上光強(qiáng)相同的各方向上的點(diǎn)用線聯(lián)結(jié)起來，構(gòu)成封閉的等光強(qiáng)曲線（類似于地球表面的等高線），就能表示光強(qiáng)在空間各方向的分布。（2）亮度分布和保護(hù)角（遮光角）照明器表面亮度分布及保護(hù)角直接影響到眩光。照明器在不同方向上的平均亮度值，特別是γ＝45°~85°范圍內(nèi)的亮度值，應(yīng)由制造廠測(cè)試后提供給用戶。若沒有亮度分布測(cè)試數(shù)據(jù)，可通過其光強(qiáng)分布，利用下述的方法求得燈具在γ角方向的平均亮度（9.5.2）式中：——照明器在γ角方向上的發(fā)光強(qiáng)度，cd；——照明器發(fā)光面在γ方向的投影面積，m2；圖9.5.4照明器發(fā)光部分投影面積計(jì)算對(duì)于圖9.5.4所示的有側(cè)面發(fā)光的熒光燈具，其的計(jì)算可按下式（9.5.3）照明器的保護(hù)角是指照明器在出光沿口遮蔽光源發(fā)光體使之完全看不見的方位與水平線的夾角。一般照明器是燈絲（發(fā)光體）最低、最邊緣點(diǎn)與燈具沿口邊線，同出光沿口水平線的夾角，見圖9.5.5所示。（a）透明燈泡（b）乳白燈泡．圖9.5.5一般照明器的保護(hù)角（3）照明器光輸出比（亦稱照明器效率）照明器光輸出比是照明器的主要質(zhì)量指標(biāo)之一。光源在照明器內(nèi)由于燈腔溫度較高，光源發(fā)出的光通比裸露點(diǎn)燃時(shí)或少或多，同時(shí)光源輻射的光通量經(jīng)過照明器光學(xué)部件的反射和透射必然要引起一些損失，所以照明器光輸出比總是小于1，其值可用下式計(jì)算（9.5.4）式中：——照明器內(nèi)光源裸露點(diǎn)燃時(shí)出射的光通量，lm；——照明器出射的光通量，lm。圖9.5.6的照明器中，光源S發(fā)出的光線可分成三個(gè)區(qū)域。區(qū)域Ⅰ是能從光源經(jīng)玻璃B直接射出照明器的部分，這些光線稱為直接出射光；區(qū)域Ⅱ是射向燈殼內(nèi)部殼體產(chǎn)生雜散光，無法起到有效照明作用；區(qū)域Ⅲ是光源光線射向反射器R，經(jīng)反射器反射后，通過前面玻璃B再射出。要提高照明器效率，需要注意下列幾點(diǎn)：A、盡量減少區(qū)域Ⅱ，不使光線白白浪費(fèi)在殼體上；B、處理好玻璃板B與光線相互位置，一般使光線對(duì)玻璃的入射角小于45°，以增加光線的透過率；C、增加區(qū)域Ⅰ減少區(qū)域Ⅲ，即增加直接出射光部分；D、當(dāng)區(qū)域Ⅱ縮小到零時(shí)，區(qū)域Ⅲ內(nèi)的光線全部反射向區(qū)域Ⅰ中、當(dāng)反射出來光線的角度與區(qū)域Ⅰ的直接出射光線角度全吻合時(shí)，可獲得高的光輸出比。S、光源；B、保護(hù)玻璃；R一反射器；G一殼體圖9.5.6照明器各部分對(duì)效率的影響9.5.4照明器的分類由于照明工程有各種不同的要求，目前照明器材行業(yè)生產(chǎn)了各種各樣的照明器，其分類方法很多，這里僅僅介紹一下與道路照明有關(guān)的幾種分類。（1）CIE分類這是一種按照明器向上、下兩個(gè)半空間發(fā)出的光通量的比例來分類的方法，按此方法將室內(nèi)照明器分為五類。1）直接照明器：此類照明器絕大部分光通量（90％~100％）直接投照下方，所以照明器光通的利用率最高。但因反射面的形狀、材料與處理差異很大，或出口面上的裝置不同，出射的光線分布有的很寬、有的集中，變化很多。2）半直接照明器：這類照明器大部分光通量（60％~90％）是射向下半空間，小部分射向天棚或上部墻壁等上半空間，向上射的分量將減少影子的硬度并改善室內(nèi)各表面的亮度比。3）漫射型或直接—間接型照明器：照明器向上向下的光通量幾乎相同（各占40％~60％）。4）半間接照明器：照明器向上光通占60%~90％，它的向下分量往往只用來產(chǎn)生與天棚相稱的亮度，此分量過多或分配不適當(dāng)也會(huì)產(chǎn)生直接或間接眩光等一些缺陷。5）間接照明器：照明器的絕大部分光通（90％~100％）向上，設(shè)計(jì)得好時(shí)，全部天棚成為一個(gè)照明光源，達(dá)到柔和無陰影的照明效果，由于照明器向下光通很少，只要布置合理直接眩光與反射眩光都很小。此類照明器的光通利用率比前面四種都低。（2）直接型照明器按光強(qiáng)分布分類帶有反射罩的直接型照明器使用很普遍，它們的光分布變化范圍很大，從集中于一束到散開在整個(gè)下半空間，光束擴(kuò)散程度的不同帶來截然不同的照明效果。按光分布的窄寬進(jìn)行分類，依次命名為特狹照、狹照、中照、廣照、特廣照五類，并用它們的最大允許距高比s／h來表示，見表9.5.2。直接照明器按最大允許距高比分類表9.5.2分類名稱距高比s／h1/2照度角θ≤14°分類名稱距高比s／h距高比s／h特狹照型狹照型（深照型、集照型）中照型（擴(kuò)散型、余弦型）s／h≤0.50.5＜s／h≤0.70.7＜s／h≤1.014°＜θ≤19°19°＜θ≤27°廣照型特廣照型1.0＜s／h≤1.51.5＜s／h27°＜θ≤37°37°＜θ“1／2照度角”的求法：將燈軸垂直于水平面，若燈下水平面上某點(diǎn)，其水平照度為燈軸下方照度的l／2時(shí)，則此點(diǎn)和光中心連線與燈軸線形成的夾角即為1／2照度角?！盁艟咦畲笤试S距高比s／h”是指燈間距S與燈安裝高度h之比值的最大允許值。對(duì)一般照明要求獲得均勻的水平照度，如使燈下方的照度與兩燈中間一點(diǎn)照度相等（見圖9.5.7），即可滿足照度均勻的要求。由此可見，當(dāng)配光形式確定后，l／2照度角就確定了，s／h值也就確定了。燈具廠提供的燈具資料中應(yīng)給出各種燈具的最大允許距高比s／h值。s／h值較小的燈具適應(yīng)于頂棚較高的房間。目前各國(guó)按配光分類的方法大致相同，所不同的只是在由狹到寬的配光階段劃分上稍有差別。圖9.5.7確定s/h的條件（3）按外殼防護(hù)登記分類外殼的防護(hù)形式包括：①防止人體觸擊或接近外殼內(nèi)部的帶電部分，防止固體異物進(jìn)入外殼內(nèi)部；②防止水進(jìn)入外殼內(nèi)部達(dá)到有害程度；③防止潮氣進(jìn)入外殼內(nèi)部達(dá)到有害程度。根據(jù)我國(guó)國(guó)標(biāo)BG700l－86《燈具外殼防護(hù)等級(jí)分類》的規(guī)定：防護(hù)等級(jí)代號(hào)用“IP”字母和兩個(gè)特征數(shù)字組成，第一位特征數(shù)字指防護(hù)型式①項(xiàng)中的防護(hù)等級(jí)，第二位特征數(shù)字指防護(hù)型式②項(xiàng)中的防護(hù)等級(jí)，其特征數(shù)字含義見表9.5.3和表9.5.4，③項(xiàng)中所述防護(hù)型式稱為防濕型，是指燈具能在相對(duì)濕度為90％以上的濕氣中正常工作的燈具。第一位特征數(shù)字所表示的防護(hù)等級(jí)表9.5.3第一位特征數(shù)字防護(hù)等級(jí)簡(jiǎn)短說明含義0無防護(hù)沒有特殊防護(hù)1防大于50mm的固體異物人體某一大面積部分，如手（但對(duì)有意識(shí)的接進(jìn)并無防護(hù)）。固體異物直徑超過50mm2防大于12mm的固體異物手指或類似物，長(zhǎng)度不超過80mm固體異物直徑超過12mm3防大于2.5mm的固體異物直徑或厚度大于2.5mm的工具、電線等。固體異物直徑超過2.5mm4防大于1mm的固體異物厚度大于的線材或片條。固體異物直徑超過1mm5防塵不能完全防止塵埃進(jìn)入，但進(jìn)入量不能達(dá)到礙設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的程度*6塵密無塵埃進(jìn)入第二位特征數(shù)字所表示的防護(hù)等級(jí)表9.5.4第一位特征數(shù)字防護(hù)等級(jí)簡(jiǎn)短說明含義0無防護(hù)沒有特殊防護(hù)1防滴滴水（垂直滴水）無有害影響215*防滴當(dāng)外殼從正常位置傾斜在15°以內(nèi)時(shí)，垂直滴水有害影響3防淋水與垂直成60°范圍以內(nèi)的淋水無有害影響4防濺水任何方向?yàn)R水無有害影響5防噴水任何方向?yàn)R水無有害影響6防猛烈海浪猛烈海浪或強(qiáng)烈噴水時(shí)，進(jìn)入外殼水量不止達(dá)到有害程度7防浸水影響浸入規(guī)定壓力的水中經(jīng)規(guī)定時(shí)間進(jìn)入外殼水量不止達(dá)到有害程度8防潛水影響能按制造廠規(guī)定的條件長(zhǎng)期潛水*如帶電部件絕緣失效。注：表中第二位特征數(shù)字為7，通常指水密型，第二位特征數(shù)字為8，通常指加壓水密型。水密型燈具未必適合于水下工作，而加壓水密型燈具應(yīng)能用于這樣的場(chǎng)合。如僅需用一個(gè)特征數(shù)字表示防護(hù)等級(jí)，被省略的數(shù)字必須用字母X代替，例如IPX5（防噴水）或IP6X（無塵埃進(jìn)入）。燈具等級(jí)至少為IP2X，防護(hù)等級(jí)IP20的燈具不需要標(biāo)上標(biāo)記。9.5.5照明器的選擇與布置隧道用照明器的主要作用是控制配光及保護(hù)光源。在選擇照明器時(shí)，應(yīng)充分注意以下幾點(diǎn)：（1）照明器的配光特性是否符合照明目的，能否符合于設(shè)置該照明器場(chǎng)所的幾何條件。（2）形狀和尺寸是否小而堅(jiān)固，安裝、維修應(yīng)方便。（3）材料應(yīng)有良好的耐腐蝕性能，必要時(shí)要施以表面處理。（4）對(duì)隧道墻面的配光及煙塵的污染應(yīng)充分注意。（5）在滿足照明質(zhì)量、環(huán)境條件及防觸電保護(hù)要求的情況下，盡量選用光輸出比高，利用系數(shù)高、壽命長(zhǎng)、光通衰減少的照明器。照明器的布置方法很多，可安裝在拱頂、墻壁或吊裝頂棚上，沿隧道縱向有單排布置的，也有雙排布置的。在雙排布置的情況下，既有成對(duì)布置的，也有交錯(cuò)布置的。國(guó)外還有在余寬上布置投光照明的成功先例。總之，燈具的合理布置就是在最經(jīng)濟(jì)的條件下達(dá)到最好的照明效果，燈具的布置方式如圖9.5.8所示。平面橫斷面圖9.5.8燈具的布置方式思考與練習(xí)汽車進(jìn)入并通過隧道過程中，司機(jī)的視覺會(huì)出現(xiàn)哪些效應(yīng)？2．說明以下常用照明術(shù)語的定義、單位：（1）光通量（2）光強(qiáng)（3）照度（4）光出射度（5）亮度說明材料反射系數(shù)、透射系數(shù)和吸收系數(shù)的含義，并說明它們之間的關(guān)系。簡(jiǎn)單說明光的幾種反射狀態(tài)。什么是明視覺、暗視覺和中介視覺？明適應(yīng)和暗適應(yīng)有何區(qū)別？6．常用照明電光源分幾類？各類的常見光源有哪些？7．低壓鈉燈和高壓鈉燈各有哪些優(yōu)點(diǎn)？隧道照明中常用在哪些場(chǎng)合？8．照明器配光曲線的用途是什么？不對(duì)稱的照明器光強(qiáng)在空間的分布如何表示？9．什么是等光強(qiáng)曲線？10．什么是照明器的保護(hù)角？11．選擇照明器應(yīng)考慮哪些因素？16．照明計(jì)算的基本方法有哪些？各有什么特點(diǎn)？適合什么場(chǎng)合？17．為什么照度計(jì)算中要考慮維護(hù)系數(shù)？18．影響司機(jī)視覺的主要因素有哪些？19．評(píng)價(jià)道路照明質(zhì)量的指標(biāo)有哪些？20．隧道照明區(qū)段如何劃分，什么是隧道亮度曲線？21．規(guī)范中對(duì)各照明區(qū)段的亮度是如何規(guī)定的？22．已知某隧道引入段的平均亮度為80cd/m2，水泥路面，試確定引入段的平均照度。23．某工作間長(zhǎng)12m，寬8m，高6m，在屋頂中心沿寬度方向裝有一只CDHP－209型混光照明器（KNG250＋NG250）。不計(jì)反射光的影響，維護(hù)系數(shù)K＝0．8，試確定燈下地面、邊墻中點(diǎn)地面和四角地面的照度。淺談瓦斯隧道施工安全李好輝摘要：瓦斯隧道分為低瓦斯隧道、高瓦斯隧道及瓦斯突出隧道三種，瓦斯隧道的類型按隧道內(nèi)瓦斯工區(qū)的最高級(jí)確定。瓦斯災(zāi)害是隧道工程建設(shè)的重大災(zāi)害之一。本文以廣元至達(dá)州線巴中至達(dá)州段新建鐵路李家山高瓦斯隧道施工實(shí)踐為例，簡(jiǎn)要介紹瓦斯隧道施工安全注意事項(xiàng)。關(guān)鍵詞：瓦斯隧道安全1.工程概況1.1工程簡(jiǎn)介李家山隧道位