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摘要：本文对某城市的一个超长隧道做了照明方案设计，在亮度计算、灯具选型、灯具布置、照明控制、应急照明、照明节能等方面进行了较详细的论述。
关键词：超长隧道、照明、应急照明、控制
1、概述
1.1隧道概况：
本项目隧道设置情况为：左线桩号Z1+130～Z5+183，长度4053 m;右线桩号Y1+125～Y5+200，长度4075m。双洞六车道，设计车速80km/小时，隧道所在路段单洞2030年交通量为4454pcu/h，2040年交通量为7252pcu/h。
1.2设计原则
运营照明系统设计的基本原则是在保證行车安全和舒适的条件下，使照明回路操作简便;考虑隧道运营期间养护方便，同时积极响应国家节能方针，尽量节约能源;隧道加强照明段近、远期交通量有所差别，故采用“一次实施、分期控制”原则;结合重庆市城市品质提升精神，隧道基本照明设计不分近、远期，近、远期采用同一标准进行设计。
2、照明设计计算
2.1照明设计标准取值
本项目为城市隧道，交通流量较大，隧道主线左右线入口洞门型式均为端墙式的隧道。洞外环境亮度取2500cd/m2，折减系数K取0.035;路面亮度总均匀度（Lmin/Lav）（最小亮度/平均亮度）不低于0.4;车道路面纵向均匀度（Lmin/Lmax）（与车道中轴线平行的线上最小亮度/最大亮度）不低于0.6;眩光限制TI<15%;照明设计目标年份为2041年，设计交通量（混合车（辆）/小时）根据各路段预测交通量经平均和折算求得，本隧道交通量预测为8034pcu/h。依据《城市道路交通设施设计规范》GB50688-2011表11.1.12中隧道照明中间段标准值，本隧道主线行车速度80km/h，交通量按双车道单向交通N>2400辆/h，中间段照明平均亮度Lav取4.5cd/m2灯具维护系数取0.7，亮度系数沥青路面取15，LED灯（防护等级≥IP65）利用系数0.7。
2.2 照明分段及亮度计算
本隧道左，右线隧道内各区段照明亮度及长度计算过程如下：
左线隧道：
L20（S）取2500cd/m2，折减系数k取0.035，入口纵坡0.5%，停车视距Ds取98m，隧道净高h取7.7米，车速Vt取80km/h;
入口段1：亮度Lth1=k×L20（S）=0.035×2500cd/m2=87.5cd/m2，长度Dth1=（1.154Ds-（h-1.5）/tan10）/2=39m;
入口段2：亮度Lth2=0.5×k× L20（S）=0.5×0.035×2500cd/m2=43.75cd/m2，长度Dth2=（1.154Ds-（h-1.5）/tan10）/2=39m;
过渡段1：亮度Ltr1=0.15×Lth1 =13.125cd/m2，长度Dtr1=（Dth1+ Dth2）/3+Vt/1.8=70m;
过渡段2：亮度Ltr2=0.05×Lth1 =4.375cd/m2，长度Dtr2=2Vt/1.8=89m;
中间段：Lin=4.5 cd/m2;
出口段1：Lex1=3×Lin=13.5 cd/m2;
出口段2：Lex2=5×Lin=22.5 cd/m2;
右线隧道取值与计算同左线隧道。
3、照明方案比选
3.1灯具选择
目前国内公路隧道照明主要采用的灯具为高压钠灯、荧光灯和LED灯具。本项目隧道照明灯具选择主要考虑了两种方案：选取高效节能的LED灯，或者选取隧道专用的防水荧光灯。两种光源均为白色光源，显色性较好，在同等功率的情况下，较其他光源灯具更容易给隧道司乘人员提供安全、舒适的环境。
荧光灯具优点是发光效率高，呈线面型发光体，光源接近太阳光。缺点是对环境影响大，有射频干扰，易破碎，寿命与开关次数有关，且使用时间长后亮度逐渐变暗，后期运营灯具更换较为频繁，LED灯具采用的是半导体发光材料，与其他发光材料相比较，其绿色、高效、可靠、耐用的势显著。其主要特点是发光寿命长，寿命不受点亮次数影响，固态封装，抗震性强，散热小。并且随着半导体技术的不断进步，LED照明灯具技术也在不断发展，在LED照明灯具解决了光衰、散热等问题后，将更加适用于公路隧道，更加适合公路隧道运营管理的需求。故本项目选用LED隧道灯。
灯具技术参数：采用宽配光LED隧道灯具，防护等级不低于IP65，功率因素不低于0.95，灯具正常工作3000h光通量维持率不低于96%，正常工作6000h光通量维持率不低于92%，显色指数Ra≥65，色温4000K，灯具寿命不小于50000小时，并具有良好的防腐性能，每个隧道主洞LED灯具内集成智能单灯控制器。
3.2 应急与疏散照明设计
消防应急照明和疏散指示系统采用集中电源集中控制型，系统由应急照明控制器、应急照明集中电源、消防应急照明灯具、消防应急标志灯具等组成。应急照明控制器设置在消防控制室内。应急照明灯具双侧交错布置于隧道两侧，采用10W LED灯，间距15m。应急照明控制器备用电源工作时间为180min，消防应急灯具应急工作时间大于120min，集中电源的蓄电池组达到使用寿命周期后标称的剩余容量应保证放电时间满足120min的持续工作时间。
隧道应急照明灯具首先应满足其他隧道灯具基本技术指标要求，同时还应满足以下要求：应急照明灯具应满足CCCF认证;消防应急照明灯具应急状态光通量不应低于其标称的光通量，10W应急照明灯具整灯光通量不小于800 lm。
3.3灯具布设
本工程隧道照明主要分为基本照明、加强照明、应急照明三个部分，洞外引道照明由道路照明实施。 基本照明全线布置，加强段照明主要包括入口段、过渡段、出口段加强照明，隧道中间段常规照明仅设置基本照明。照明灯具均采用高光效的LED灯具，隧道标准段中间基本照明采用双侧对称布置，隧道加强照明采用双侧对称布置。
车行横洞选用10W LED灯布置于隧道横洞拱顶上，人行横洞选用10W LED灯布置于隧道横洞拱顶上。
3.4照明控制方式比较
照明控制方式主要有传统的分回路控制和无极调光控制。传统的分回路控制由低压柜多个回路出线至隧道内灯具，通过控制主回路上接触器的通断关闭部分隧道灯具来达到调节隧道内亮度的目的，控制方式简单。无极调光控制，通过在每个隧道LED灯具上安装单灯智能调光控制器，然后由装设在洞口的智能集中控制器通过无线方式能对隧道内灯具进行精确的输出功率调节以达到调光目的，同时智能集中控制器还能接受中央控制系统的指令对隧道灯具进行分组控制，而且集中控制器还能连接手机APP对每个灯具的使用情况进行实时监控，可以实现故障报警，防盗功能。
鉴于目前的技术发展形势，同时考虑到以后运行维护的便利性，本项目照明控制采用智能无极调光系统，可以手动控制和自动控制方式两种相结合。手动控制可以通过切断现场控制照明配电箱、隧道变电所配电柜各个回路的开关关闭部分照明供电回路达到调光目的，也可以通过智能集中控制器的调光功能对指定灯具进行手动调整LED灯具输出功率;自动控制方式根据不同季节不同时间段和不同交通量控制各个照明灯具的输出功率改变灯具的光通量，利用预先编制好的控制程序，由计算机系统自动控制各个照明LED灯具的光通量，使洞内的照明亮度与外界自然光的亮度相适应。
隧道内的照明控制是根据隧道照明设计中所确定的照明区段、不同时段气候条件下的照明要求，控制各个照明回路，从而达到既满足隧道的照明亮度要求，保证行车安全，又节省能源的目的。本工程隧道照明采用晴天、云天、阴天、重阴天、夜间和深夜六级控制模式：
（1）晴天照明（洞外亮度为L20=3000cd/m2）：隧道内全部灯具全开，所有灯具输出100%功率。
（2）云天照明（洞外亮度为0.5L20）：隧道内全部灯具全开，入口加强照明灯具输出50%功率。
（3）阴天照明（洞外亮度为0.25L20）：隧道内全部灯具全开，入口加强照明灯具输出25%功率。
（4）重阴天照明（洞外亮度为0.13L20）：隧道内全部灯具全开，入口加强照明灯具输出13%功率。
（5）前半夜照明：关闭所有加强照明灯具，基本照明灯具全开。
（6）后半夜照明：关闭所有加强照明灯具，基本照明灯具开一半。
（7）照明的自动控制与隧道监控系统联动控制，由隧道监控系统统一考虑。
无极调光系统还可以全自动明根据交通量进行调节中间段照明，当交通量N>=1200veh（h.ln）时，基本照明全开;当交通量350veh（h.ln）<N<1200veh（h.ln）时，基本照明全开，灯具输出75%功率，当交通量N<350veh（h.ln）时，关闭行车方向右侧基本照明灯具，只开左侧基本照明。
3.2 照明节能措施
（1）照明系统三相配电干线的各项负荷分配平衡，最大相负荷不宜超过三相负荷平均值的115%，最小不宜小于85%。
（2）选用高光效的LED隧道灯具作为照明光源，光效达到100 lm/w及以上，功率因素不低于0.95，灯具效率不低于80%，显色指数Ra≥65、色温介于3500～6000K。
（3）隧道灯具配光形式为宽光带对称型灯具。
（4）隧道主洞照明按夏季晴天、夏季云天/其它季节晴天、夏季阴天/其它季节云天、夏季重阴天/其它季节阴天、夜间和深夜六级控制，由无极调光控制方式实现。
4、结语
本文针对具体隧道在亮度计算、灯具选型、灯具布置、照明控制、应急照明等方面进行了较详细的论述。设计严格执行最新的国家规范及地方、行业标准，设计成果满足了城市超长隧道的使用要求，达到了控制灵活、节能高效的效果，具有一定的参考价值。
参考文献：
[1]中華人民共和国交通运输部.《公路隧道设计规范》第二册交通工程与附属设施（JTG/TD70/2-2014）[S].重庆. 2014
[2]中华人民共和国交通运输部.《公路隧道照明设计细则》（JTG/TD70/2-01-2014）[S].重庆. 2014
关键词：超长隧道、照明、应急照明、控制
1、概述
1.1隧道概况：
本项目隧道设置情况为：左线桩号Z1+130～Z5+183，长度4053 m;右线桩号Y1+125～Y5+200，长度4075m。双洞六车道，设计车速80km/小时，隧道所在路段单洞2030年交通量为4454pcu/h，2040年交通量为7252pcu/h。
1.2设计原则
运营照明系统设计的基本原则是在保證行车安全和舒适的条件下，使照明回路操作简便;考虑隧道运营期间养护方便，同时积极响应国家节能方针，尽量节约能源;隧道加强照明段近、远期交通量有所差别，故采用“一次实施、分期控制”原则;结合重庆市城市品质提升精神，隧道基本照明设计不分近、远期，近、远期采用同一标准进行设计。
2、照明设计计算
2.1照明设计标准取值
本项目为城市隧道，交通流量较大，隧道主线左右线入口洞门型式均为端墙式的隧道。洞外环境亮度取2500cd/m2，折减系数K取0.035;路面亮度总均匀度（Lmin/Lav）（最小亮度/平均亮度）不低于0.4;车道路面纵向均匀度（Lmin/Lmax）（与车道中轴线平行的线上最小亮度/最大亮度）不低于0.6;眩光限制TI<15%;照明设计目标年份为2041年，设计交通量（混合车（辆）/小时）根据各路段预测交通量经平均和折算求得，本隧道交通量预测为8034pcu/h。依据《城市道路交通设施设计规范》GB50688-2011表11.1.12中隧道照明中间段标准值，本隧道主线行车速度80km/h，交通量按双车道单向交通N>2400辆/h，中间段照明平均亮度Lav取4.5cd/m2灯具维护系数取0.7，亮度系数沥青路面取15，LED灯（防护等级≥IP65）利用系数0.7。
2.2 照明分段及亮度计算
本隧道左，右线隧道内各区段照明亮度及长度计算过程如下：
左线隧道：
L20（S）取2500cd/m2，折减系数k取0.035，入口纵坡0.5%，停车视距Ds取98m，隧道净高h取7.7米，车速Vt取80km/h;
入口段1：亮度Lth1=k×L20（S）=0.035×2500cd/m2=87.5cd/m2，长度Dth1=（1.154Ds-（h-1.5）/tan10）/2=39m;
入口段2：亮度Lth2=0.5×k× L20（S）=0.5×0.035×2500cd/m2=43.75cd/m2，长度Dth2=（1.154Ds-（h-1.5）/tan10）/2=39m;
过渡段1：亮度Ltr1=0.15×Lth1 =13.125cd/m2，长度Dtr1=（Dth1+ Dth2）/3+Vt/1.8=70m;
过渡段2：亮度Ltr2=0.05×Lth1 =4.375cd/m2，长度Dtr2=2Vt/1.8=89m;
中间段：Lin=4.5 cd/m2;
出口段1：Lex1=3×Lin=13.5 cd/m2;
出口段2：Lex2=5×Lin=22.5 cd/m2;
右线隧道取值与计算同左线隧道。
3、照明方案比选
3.1灯具选择
目前国内公路隧道照明主要采用的灯具为高压钠灯、荧光灯和LED灯具。本项目隧道照明灯具选择主要考虑了两种方案：选取高效节能的LED灯，或者选取隧道专用的防水荧光灯。两种光源均为白色光源，显色性较好，在同等功率的情况下，较其他光源灯具更容易给隧道司乘人员提供安全、舒适的环境。
荧光灯具优点是发光效率高，呈线面型发光体，光源接近太阳光。缺点是对环境影响大，有射频干扰，易破碎，寿命与开关次数有关，且使用时间长后亮度逐渐变暗，后期运营灯具更换较为频繁，LED灯具采用的是半导体发光材料，与其他发光材料相比较，其绿色、高效、可靠、耐用的势显著。其主要特点是发光寿命长，寿命不受点亮次数影响，固态封装，抗震性强，散热小。并且随着半导体技术的不断进步，LED照明灯具技术也在不断发展，在LED照明灯具解决了光衰、散热等问题后，将更加适用于公路隧道，更加适合公路隧道运营管理的需求。故本项目选用LED隧道灯。
灯具技术参数：采用宽配光LED隧道灯具，防护等级不低于IP65，功率因素不低于0.95，灯具正常工作3000h光通量维持率不低于96%，正常工作6000h光通量维持率不低于92%，显色指数Ra≥65，色温4000K，灯具寿命不小于50000小时，并具有良好的防腐性能，每个隧道主洞LED灯具内集成智能单灯控制器。
3.2 应急与疏散照明设计
消防应急照明和疏散指示系统采用集中电源集中控制型，系统由应急照明控制器、应急照明集中电源、消防应急照明灯具、消防应急标志灯具等组成。应急照明控制器设置在消防控制室内。应急照明灯具双侧交错布置于隧道两侧，采用10W LED灯，间距15m。应急照明控制器备用电源工作时间为180min，消防应急灯具应急工作时间大于120min，集中电源的蓄电池组达到使用寿命周期后标称的剩余容量应保证放电时间满足120min的持续工作时间。
隧道应急照明灯具首先应满足其他隧道灯具基本技术指标要求，同时还应满足以下要求：应急照明灯具应满足CCCF认证;消防应急照明灯具应急状态光通量不应低于其标称的光通量，10W应急照明灯具整灯光通量不小于800 lm。
3.3灯具布设
本工程隧道照明主要分为基本照明、加强照明、应急照明三个部分，洞外引道照明由道路照明实施。 基本照明全线布置，加强段照明主要包括入口段、过渡段、出口段加强照明，隧道中间段常规照明仅设置基本照明。照明灯具均采用高光效的LED灯具，隧道标准段中间基本照明采用双侧对称布置，隧道加强照明采用双侧对称布置。
车行横洞选用10W LED灯布置于隧道横洞拱顶上，人行横洞选用10W LED灯布置于隧道横洞拱顶上。
3.4照明控制方式比较
照明控制方式主要有传统的分回路控制和无极调光控制。传统的分回路控制由低压柜多个回路出线至隧道内灯具，通过控制主回路上接触器的通断关闭部分隧道灯具来达到调节隧道内亮度的目的，控制方式简单。无极调光控制，通过在每个隧道LED灯具上安装单灯智能调光控制器，然后由装设在洞口的智能集中控制器通过无线方式能对隧道内灯具进行精确的输出功率调节以达到调光目的，同时智能集中控制器还能接受中央控制系统的指令对隧道灯具进行分组控制，而且集中控制器还能连接手机APP对每个灯具的使用情况进行实时监控，可以实现故障报警，防盗功能。
鉴于目前的技术发展形势，同时考虑到以后运行维护的便利性，本项目照明控制采用智能无极调光系统，可以手动控制和自动控制方式两种相结合。手动控制可以通过切断现场控制照明配电箱、隧道变电所配电柜各个回路的开关关闭部分照明供电回路达到调光目的，也可以通过智能集中控制器的调光功能对指定灯具进行手动调整LED灯具输出功率;自动控制方式根据不同季节不同时间段和不同交通量控制各个照明灯具的输出功率改变灯具的光通量，利用预先编制好的控制程序，由计算机系统自动控制各个照明LED灯具的光通量，使洞内的照明亮度与外界自然光的亮度相适应。
隧道内的照明控制是根据隧道照明设计中所确定的照明区段、不同时段气候条件下的照明要求，控制各个照明回路，从而达到既满足隧道的照明亮度要求，保证行车安全，又节省能源的目的。本工程隧道照明采用晴天、云天、阴天、重阴天、夜间和深夜六级控制模式：
（1）晴天照明（洞外亮度为L20=3000cd/m2）：隧道内全部灯具全开，所有灯具输出100%功率。
（2）云天照明（洞外亮度为0.5L20）：隧道内全部灯具全开，入口加强照明灯具输出50%功率。
（3）阴天照明（洞外亮度为0.25L20）：隧道内全部灯具全开，入口加强照明灯具输出25%功率。
（4）重阴天照明（洞外亮度为0.13L20）：隧道内全部灯具全开，入口加强照明灯具输出13%功率。
（5）前半夜照明：关闭所有加强照明灯具，基本照明灯具全开。
（6）后半夜照明：关闭所有加强照明灯具，基本照明灯具开一半。
（7）照明的自动控制与隧道监控系统联动控制，由隧道监控系统统一考虑。
无极调光系统还可以全自动明根据交通量进行调节中间段照明，当交通量N>=1200veh（h.ln）时，基本照明全开;当交通量350veh（h.ln）<N<1200veh（h.ln）时，基本照明全开，灯具输出75%功率，当交通量N<350veh（h.ln）时，关闭行车方向右侧基本照明灯具，只开左侧基本照明。
3.2 照明节能措施
（1）照明系统三相配电干线的各项负荷分配平衡，最大相负荷不宜超过三相负荷平均值的115%，最小不宜小于85%。
（2）选用高光效的LED隧道灯具作为照明光源，光效达到100 lm/w及以上，功率因素不低于0.95，灯具效率不低于80%，显色指数Ra≥65、色温介于3500～6000K。
（3）隧道灯具配光形式为宽光带对称型灯具。
（4）隧道主洞照明按夏季晴天、夏季云天/其它季节晴天、夏季阴天/其它季节云天、夏季重阴天/其它季节阴天、夜间和深夜六级控制，由无极调光控制方式实现。
4、结语
本文针对具体隧道在亮度计算、灯具选型、灯具布置、照明控制、应急照明等方面进行了较详细的论述。设计严格执行最新的国家规范及地方、行业标准，设计成果满足了城市超长隧道的使用要求，达到了控制灵活、节能高效的效果，具有一定的参考价值。
参考文献：
[1]中華人民共和国交通运输部.《公路隧道设计规范》第二册交通工程与附属设施（JTG/TD70/2-2014）[S].重庆. 2014
[2]中华人民共和国交通运输部.《公路隧道照明设计细则》（JTG/TD70/2-01-2014）[S].重庆. 2014