沈益明 金娣

摘  要：本文通过建设者的视角对城市隧道照明的建设提出思考，旨在为后续城市隧道的建设提供参考。

关键词：隧道照明;控制网;能耗

中图分类号：TM923    文献标识码：A    文章编号：2095-6903（2021）07-0000-00

0 前言

随着中国城镇化率的高速发展，临河、临江的大城市为缓解城市交通压力，在交通繁忙和人口密集的地区建设隧道势在必行，其具有提高交通效率、节省用地和保护生态环境等众多优点得到迅猛发展。根据《中国统计年鉴2020》数据^[1]，至2019年末中国城市道路照明设备达约2866万盏，客观存在光效低、能耗高、管理不智能、设施旧等情况;其中，隧道工程尤为明显，照明能耗占比高达40%～50%，如何节约隧道照明的能耗一直是建设者们思考的核心与研究重点。

1 建设前期的思考

根据模拟隧道驾驶，日间隧道出、入口受外环境的高亮和隧道内低亮的强烈对比，易产生视觉滞后现象，驾驶员看到的隧道犹如“黑洞或眩光”。同时，在隧道内受机动车排放尾气集聚影响，易与机动车照明灯光形成烟雾，会降低视觉的能见度。具体而言，隧道照明可以改善隧道内路面状况，减轻驾驶员疲劳，有利于提高隧道通行能力保证交通安全。在隧道照明设计时，要考虑人在视觉上的“明”和“暗”，满足眼睛适应性^[2]。其中，公路隧道照明设计细则遵循驾驶员的视觉适应性将隧道分为接近段、入口段、过渡段、中间段、出口段、洞外引道等不同区域（如图1所示）^[3]。

2 照明方案的思考

随着4G技术、云计算的普及，物联网跑步奔向智慧城市、智慧交通等应用场景。根据不同隧道的特点，设计方案既要保证隧道的舒适度、亮度要求，又要充分节约能源、降低运行费用，目前隧道照明呈节能化、智能化、景观化等多样化的功能性应用趋势，从简单照明到智慧照明发展。

2.1 可靠的控制网

隧道照明的控制方式，从传统的总线控制向自愈网模式（如图2所示）全面更新，避免因总线上一个故障导致整个网络瘫痪的情况发生;科学地引入自愈环网，将所有设备分布在信号流向相反的两个环上，当环上某节点故障时，与故障点最近的两个环网节点通过改变数据流的发送和接收方向，在主环和备环上自动环回，高效地保持通信链路畅通^[4]。

照明控制系统的核心是控制中央处理器，系统主要包含电源模块、控制模块、通讯模块、传感模块、传感模块等设备，通过自愈环网对隧道交通量、车速、车距及亮度等关键数据的实时采集，经运算及模型匹配后将采集到的数据通过传送到终端服务器，实现照明安全高效节能控制。

2.2 绿色的照明源

隧道照明应根据隧道场所的特点和照明要求，选择常规照明、杆照明等多种方式组合，既要考虑美观、舒适、流畅，又要考虑对行车安全的影响。同时，要根据运营期灯具受污状况和养护情况，综合考虑养护系数M值;按照明场所的需求，选择与之相适应配光曲线、控旋光性能好的节能型高效灯具，目前隧道基本照明采用的光源主要有荧光灯、高压钠灯及LED等，選择灯具性能时应综合考虑如防护等级、防眩装置、更换备件、防腐性能、灯具效率等关键指标。宜采用智能控制为主、手动控制为辅的控制方式，当采用中线或中线侧偏布置形式时，基本照明宜选用逆光型灯具，当道照明采用两侧交错或两侧对称布置形式时，宜选用宽光带对称型照明灯具。根据隧道的特性，结合场景分析计算路面的亮度值（如图3所示）。

3 工程案例分析

某城市隧道全长约3600m（盾构段约1830米），盾构直径约11.5米，双向四车道，设计车速60km/h，主要包括主体隧道工程、接线道路（含匝道）管理中心及附属工程，于2019年11月通车。根据该隧道的特点，其基本照明控制采用定时、就地和遥控（光纤自愈网）三种方式，出、入口照明采用照明控制仪进行光控、就地控制和遥控。

3.1 各段长度、照度分析

根据该隧道规模，隧道的入口处照明按入口段、过渡一段、过渡二段、中间段照明要求分别设计;隧道的出口侧照明按出口段要求设计;在各隧道敞开段考虑夜间照明。结合公路隧道照明设计细则，本次隧道各段长度和照度要求如下：隧道出入口采用减光措施，洞外亮度L₂₀：3000 cd/m²;折减系数0.022;入口段（TH）：长度50m，亮度66cd/m²，33cd/m²;过渡一段（TR1）：长度46m，亮度9.9cd/m²;过渡二段（TR2）：长度67m，亮度3.3cd/m²;基本段（IN）：亮度2.0cd/m²;出口段（IN）：长度60m，亮度6cd/m²，10cd/m²;其中，盾构段隧道照明横断面图（如图4所示）。

3.2 照明方案分析

该隧道位于城市中心，为营造一个舒适、美观、安全的行车环境及运营的需求，采用LED灯作为基本照明的主光源。同时从节能、光效及灯具布置等方面考虑，选用光效高、显色性好，耐震动，耐电压波动的搪瓷金卤灯（>IP65，补偿功率因数>0.9）作为出、入口加强照明光源。其中，入口段、过渡段和出口段的调光方案设计可进行分级组合（如表1所示）。

本隧道照明设计分基本照明和加强照明。基本段采用LED 90W荧光灯灯具沿隧道两侧顶部对称布置;入口段加强照明采用400W搪瓷金卤灯灯具;过渡1段加强照明采用400W搪瓷金卤灯灯具;过渡2段加强照明采用250W搪瓷金卤灯灯具;出口段采用400W搪瓷金卤灯灯具;加强照明灯具均设于隧道基本照明灯具两侧对称布置。各进、出口光过渡段、敞开段设夜间照明，光过渡段布灯同基本段，敞开段采用10m杆高的180W LED路灯，并与道路照明协调。应急照明灯具利用基本照明灯具的常开灯，行车道应急照明灯具为基本照明灯具数量的1/8，采用沿隧道两侧顶部交叉布置;电缆通道、安全通道应急照明灯具为基本照明灯具数量的1/4;隧道逃生安全门上部设置紧急疏散指示标志。

項目采用高光效的LED等照明灯源，融合智能控制、物联网等技术，每盏LED灯都纳入PLC智能管理，实现数据、通讯和控制功能，每盏灯都是自愈环网上的一个节点，对平台上灯具的电压、电流、有功功率、无功功率、故障报警、灯具状态等运行参数的采集，可以实时计算路灯亮灯率、用电量、线路损耗、能耗评估，实现对隧道照明设施的实时监控，实现对照明系统的智能化管理，降低了设施的维护成本，可以满足管理部门多种工况的设置（如手动、自动、情景模式等），提高了隧道照明管理的水平^[5]。

3.3 经济性分析

根据城市管理单位提供的2020年度能耗数据显示，该隧道年用电费用约45万元/千米，与该城市其他类似规模群的隧道年平均用量费用约55万元/千米相比，能耗节省约18%～20%。分析认为，与传统隧道照明系统相比较，运用大量LED等新技术，将隧道的每一盏灯与光控、车辆等信息智能相结合，满足隧道照明的特殊性，真正意义上实现按需照明，也取得了较好的节能效果和经济效益。

随着城市隧道建设的步伐，隧道内的控制技术更加成熟，系统运行效率更加可靠，特别是隧道智能化控制系统的引入，不仅具备了操作简单、经济实用、易维护等特点，更提高了隧道运营的自动化、信息化水平，使隧道管理单位能够及时、准确、全面地了解掌握隧道照明设施的运行情况，以便提供更加科学、有效地隧道运营管理。

4 结语

“光”是城市发展的要素之一，通过丰富且新颖照明控制，运用LED等新技术，不仅缓解城市照明美化环境，而且响应国家节能减排低碳环保的要求。优秀的隧道照明建设，有利于提高隧道通行、交通安全，有利于提高隧道的有效管理。

参考文献

[1] 国家统计局.中国统计年鉴2020[G].北京：中国统计出版社，2020.

[2] DB33/T 1055-2018，环境照明工程设计规范[S].

[3] JTG/T D70/2-01-2014，公路隧道照明设计细则[S].

[4] 冯伟，李小鹏，陈昌学.关于隧道照明设计的探讨[J].福建交通科技，2011（1）：76-77.

[5] 范士娟，李伟.高速公路隧道照明自动控制系统[J].华东交通大学学报，2011，28（5）：9-13.

收稿日期：2021-06-04

作者简介：沈益明（1981—），男，浙江杭州人，本科，一级建造师，高级工程师，研究方向：工程管理、建筑电气与智能化。

Thoughts on the Construction of Urban Tunnel Lighting

SHEN Yiming¹，JIN Di²

（1.Hangzhou CBD Construction Development Co.， LTD，Hangzhou Zhejiang  310020;2.Zhejiang Province Instituteof Architectural Designand Research，Hangzhou Zhejiang  310030）

Abstract： This article proposes reflections on the construction of urban tunnel lighting from the perspective of a builder， aiming to provide a reference for the subsequent construction of urban tunnels.

Keywords： tunnel lighting;control network;energy consumption