公路 ２５年１０月 第１０期０１ＨＩＧＨＷＡＹ Ｏｃｔ．２０１５ Ｎｏ．１０
（）１－０７１２２０１５１０－０２６８－０５ 中图分类号：３．７ 文献标识码：０４５Ｕ４５Ａ 文章编号：
公路隧道照明灯具最佳安装位置研究
李 然，申瑞君，吴 关
（）交通运输部科学研究院交通工程检测中心 北京市 １０１３００
公路隧道照明设计细则》对隧道照明灯具的布置形式进行了规定，包括中线、中线侧偏、两摘 要：我国现行的《
侧交错和两侧对称等形式，但未对灯具安装的高度和角度等具体位置进行相关要求，国际照明委员会及美国、日本等国家颁布的相关标准规范也存在同样的问题，而实际隧道工程中由于设计或者施工的原因，隧道灯具的照明光线往往未得到最大化的利用。本研究以广西百色至靖西高速公路安装Ｌ利用ＤＥＤ照明灯具的那央隧道为例，ＩＡｌｕｘ软件对灯具的不同安装高度和角度进行模拟试验，通过对得到的平均照度与均匀度数据进行对比分析，找出ＬＥＤ隧道灯的最佳安装位置。研究结论对优化公路隧道的照明设计和照明工程改造等理论、方法和实践具有参考价值。
；隧道照明关键词：公路隧道；安装位置；ＤｌｕｘＩＡ
节约燃料，克服地 公路隧道以能缩短行车里程，形或高程障碍，减少对植被的破坏等优点，被广泛应用于山岭和丘陵地区，但由于其结构空间的封闭性，需要对隧道进行人工照明设计，我国公路隧道的照明设计主要根据交通运输部颁布的《公路隧道通风
［１］
（进行，照明设计规范》２０１２６．１—１９９９）４年ＪＴＪ０
（／照明设计规范《公路隧道照明设计细则》ＪＴＧＴ
［２］
，／）照明规范按不同设计速度和交０１—２０７０２１４Ｄ－
通量对隧道各照明区段的亮度计算方法、亮度值和
亮度均匀性进行了规定，同时要求了隧道照明灯具的布置形式，包括中线、中线侧偏、两侧交错和两侧对称等形式，但未对灯具安装的高度和角度等具体位置进行相关要求，比较权威的国际照明委员会及
同时施行了新的８月１日起该照明设计规范废止，
收稿日期：２０１５－０２－０２
檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅＡｄａｔａｂｉｌｉｔｏｆＣＲＤ ＭｅｔｈｏｄｉｎｔｈｅＥｎｔｒａｎｃｅ ｐｙ
ＳｅｃｔｉｏｎｏｆＮａｎｈｕａＹｉｈａｏＴｕｎｎｅｌ
ｅｉ ｓｅｎＳＵＰ
，），（Ｓｈａｎｈａｉ２０１８０４，ＣｈｉｎａｔｍｅｎｔｏｆＴｒａｆｆｉｃＥｎｉｎｅｅｒｉｎＴｏｎｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔＤｅａｒ ｇｇｇｇｊｙｐ
：Ｎ，ＡｂｓｔｒａｃｔａｎｈｕａＹｉｈａｏＴｕｎｎｅｌｉｓｏｎｅｏｆｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｒｏｅｃｔｓｏｆＧｕａｎｔｏｎａｌｉＲａｉｌｗａｏｆｗｈｉｃｈ ｇｐｊｇｇ－Ｄｙ
，ｔｈｅｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｒｏｃｋｉｓｅｘｔｒｅｍｅｌｒｏｃｋａｎｄｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｓｕｒｆａｃｅｉｓｄｅｖｅｌｏｅｄｔｈｅｍｉｎｉｍｕｍｏｖｅｒｂｕｒｄｅｎｉｓ ｇｙｐ
ｏｎｌ６ｍｅｔｅｒｓ．Ｍａｎｆａｃｔｏｒｓｉｎｆｌｕｅｎｃｅｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｏｆｔｕｎｎｅｌｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｒｏｃｋ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｙｙｙｇ ，ｍｅｔｈｏｄｄｉｒｅｃｔｌａｆｆｅｃｔｔｈｅｕｎｌｏａｄｉｎｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｗｈｉｃｈｃａｎｖｅｒｅａｓｉｌｌｅａｄｔｏｔｈｅｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｏｆｔｕｎｎｅｌｆａｃｅ ｙｇｙｙｙ
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５年 第１０期０１ ２李 然等：公路隧道照明灯具最佳安装位置研究—２６９—
美国、日本等发达国家颁布的相关标准规范也存在
３－５］
。隧道照明设计人员根据所建隧道同样的情况［
的设计速度和交通情况进行灯具布设等照明设计，以满足各照明区段照明需求，虽然设计后的照明数值满足了标准要求，但未充分考虑最大化地利用隧道灯具的照明光线，从而降低了灯具利用率，未实现对能源的有效节约。
无公害的绿色无污染、ＬＥＤ是一种高效节能、
照明技术，在公路照明灯具的选用上，越来越多的用户选择Ｌ特别是在隧道照明中得到了ＥＤ照明灯具，广泛的应用，并且ＬＥＤ光源作为一种定向照明光源，
］６
。特别适合公路隧道这种封闭空间内的密集照明［
隧道照明设计在选用Ｌ若再ＥＤ照明灯具的基础上，根据实际情况将灯具安装高度和角度的调整到最佳，则能最大限度地发挥Ｌ不仅能ＥＤ照明的特点，达到良好的照明效果，保证隧道内行车安全，而且可以节约能源，因此对于隧道灯具安装位置的研究显得十分必要。德国的ＤＬｕｘ软件是当今市场上最ＩＡ具功效的照明计算软件，功能全面，具有强大的照明环境模拟能力，基本能满足目前所有照明设计及计算的要求，本文将利用该款软件通过模拟比较的方
７］
。法对隧道照明灯具的最佳安装位置进行研究［
单位：ｃｍ
图２ 那央隧道断面
那央隧道的断面尺寸情况基本可以代表我国大部分高速公路隧道，以那央隧道为原型进行模拟时，选择不受外界自然光影响的隧道中间段进行照明效果的仿真，那央隧道中间段照明灯具布设间距１０ｍ，研究中通过对灯具进行不同高度和角度的组合设置，分析照明数据来评定照明质量。现行隧道照明设计规范规定以路面亮度情况来评定照明质量，但亮度受材料表面光泽度、颗粒大小、入射光方向、观察者角度等多种因素影响，每一因素稍有变化，亮度也会不同，精确地测量亮度难度很大；而照度可以客观反映被照面接收光能的大小，只与灯具不同角度的发光强度和与被照面的距离有关，并且目前隧道照明测量的方式主要是先测量照度，再以一定的换算系数将照度换算为亮度的方式进行。因此本研究主要是以路面平均照度、路面照度总均匀度和路面中线照度纵向均匀度情况来评定照明质量。在设置不同高度和角度时充分考虑灯具在隧道中可能的安装位置。基于此，模拟试验时选取的安装高度分别、、、安装角度分别为１为５ｍ、５ｍ、６ｍ，０°２５°５°２５．、、、、、。和６３０°３５°４０°４５°５０°５５°０°
２ 隧道照明环境仿真模拟
根据那央隧道的断面尺寸，采用ＧｅＳｋｅｔｃｈＵｏｏｌ ｐｇ等工具建立那央隧道主体３并导入ＤｌｕｘＤ模型，ＩＡ软件中建立隧道的空间立体环境，利用Ｄｌｕｘ强ＩＡ大的模拟仿真功能对建立好的隧道空间内表面赋予材质。由于隧道属于封闭空间，照明光线会在隧道内壁产生各种不规则的漫反射，最终路面的照度可
１ 模拟隧道情况概述
本研究以广西百色～靖西高速公路的那央隧道路面宽９ｍ，作为模拟对象，该隧道长度约８单００ｍ，
沥青路面，洞为单向双车道，车道宽３隧道路５ｍ，．７／灯具布设形式线线形按行车速度１ｍｈ设计，００ｋ为两侧对称布置，照明光源采用Ｌ具体隧道ＥＤ灯，实际情况与隧道断面尺寸分别如图１、图２所示。
图１ 那央隧道现场情况
—２０１５年 第１０期 ７０— 公 路 ２
８］
，以说是灯具直射光和隧道内壁反射光的叠加［
ＤＩＡＩｕｘ中采用双向反射分布函数和光线跟踪算法，
９］
，因此正确照明计算过程中包含间接反射的计算［
设置路面及隧道内部结构材料的反射系数对照明计算是否准确有重要意义。本研究根据隧道的实际情况，将隧道内的侧壁和顶拱顶材质分别赋予浅蓝色漆料和白色漆料，将道路路面的材质赋予成深色沥青路面，并分别对材质表面反射系数进行适当设置，
１０］
。建立尽可能接近真实情况的隧道空间环境［
３ 数据分析
通过Ｄｌｕｘ软件对隧道照明环境的模拟后，ＩＡ安装软件分别计算出安装高度为５ｍ、５ｍ、６ｍ，５．、、、、、、、、、角度为１０°２５°３０°３５°４０°４５°５０°５５°６０°５°２组合条件下，所选取路面的平均照度、路面照度总均匀度和路面中线照度纵向均匀度，其具体数值见不同安装高度和角度的组合也会呈现不表１～表３，
同的变化规律，具体变化趋势如图５～图７所示。
表１ ５ｍ安装高度的照明数据
（）角度／°１５ ２０ ２５ ３０ ３５ ４０ ４５ ５０ ５５ ６０
平均照度／ｌｘ
．５５６ ５７．８ ５８．８ ．３５９ ．０５９ ．３５８ ．９５６ ５４．５ ５１．４ ．８４７
路面照度总均匀度０．９２１ ０．９１７ ０．９１８ ０．９２８ ０．９３２ ０．９４３ ０．８９７ ０．８２５ ０．７５８ ０．６７０
路面中线照度纵向均匀度０．９４６０．８９８０．９３１０．９６５０．９４８０．９６６０．９４９０．９５００．９５００．９１９
隧道空间环境建立后，就可以进行照明灯具的布设了。根据那央隧道中间段采用的６ＥＤ０Ｗ的Ｌ隧道灯品牌、功率、光通量、配光情况等，联系生产厂家得到该类型隧道灯具的光度学数据文件即ＩＥＳ灯具插件，将该灯具插件导入Ｄｌｕｘ软件中。以ＩＡ对不同的１０ｍ为间距在隧道壁两侧对称布设灯具，
设置高度和角度进行照明模拟试验，并在模拟隧道的中间位置选取３组灯具之间共２０ｍ的一段道路表面作为照明计算对象。软件将计算出所选取路面的平均照度、路面照度总均匀度和路面中线照度纵向均匀度，不同的高度和角度的组合条件下会产生不
］
１１
。、同的照明效果，具体模拟情况如图３图４所示［
表２ 安装高度为５．５ｍ的照明数据
（）角度／°１５ ２０ ２５ ３０ ３５ ４０ ４５ ５０ ５５ ６０
平均照度／ｌｘ
．４５７ ．４５８ ５８．８ ５８．７ ．１５８ ．６５６ ．６５４ ５１．５ ４２．７ ４２．６
路面照度总均匀度０．９５８ ０．９７５ ０．９６９ ０．９５４ ０．９３０ ０．８８３ ０．８２５ ０．７５７ ０．４９２ ０．４７０
路面中线照度纵向均匀度０．９３３０．９５００．９５００．９６７０．９５１０．９５１０．９５２０．９５２０．６８８０．６４７
图３
照明质量较好的模拟效果
表３ 安装高度为６ｍ的照明数据
（）角度／°１５ ２０ ２５ ３０ ３５ ４０ ４５ ５０ ５５
平均照度／ｌｘ
５９．０ ．４５９ ５９．４ ５８．８ ５７．４ ．４５５ ．６５２ ４９．０ ４５．６ ４２．０
路面照度总均匀度０．９４９ ０．９４４ ０．９４３ ０．９１９ ０．８７１ ０．８１２ ０．７４２ ０．６９３ ０．６８０ ０．６９０
路面中线照度纵向均匀度０．９５２０．９６８０．９５２０．９６８０．９５３０．９５３０．９５４０．９３８０．９５２０．９６６
图４ 照明质量较差的模拟效果
６０
５年 第１０期０１ ２李 然等：公路隧道照明灯具最佳安装位置研究—２７１—
图５ ５ｍ安装高度的照度与均匀度情况
图７ ６ｍ安装高度的照度与均匀度情况
２
，／我国《公那央隧道中间段设计亮度为２ｃｄｍ
路隧道照明设计细则》规定，平均亮度与平均照度间，／（的换算系数黑色沥青路面可取１ｘｃｄ·ｍ－２）５ｌ，／（水泥混凝土路面可取１经换算，隧ｘｃｄ·ｍ－２）０ｌ
道路面平均照度若达到３ｘ以上即可满足设计和０ｌ规范要求；另外，根据《公路隧道照明设计细则》的对均匀度的规定，那央隧道路面亮度总均匀度应大于亮度纵向均匀度应大于００．４，．６。从得到的模拟数
虽然所有平均照度和均匀度数据均符据可以看出，
合设计和规范要求，但是灯具的照明光线是否得到充分利用并达到最优的照明效果，应运用平均照度、照度总均匀度和路面中线照度纵向均匀度这３个指标综合判断，观察指标是否都达到了较高水平，这种安装高度和角度的组合才能称作最佳安装位置。基于此判别原则，经对比分析，得到了隧道灯具的最佳安装位置，具体结论见表４。
４ 结语
本研究在Ｄｌｕｘ软件中建立了以真实高速公ＩＡ
图６ ５．５ｍ安装高度的照度与均匀度情况
—２０１５年 第１０期 ７２— 公 路 ２
安装高度
ｍ
５ ５．５ ６
表４ 灯具的最佳安装位置
最佳安装（）角度／°３０ ０３ ２０
平均照度
ｌｘ５９．３ ５８．７ ５９．４
路面照度总均匀度０．９２８ ０．９５４ ０．９４４
路面中线照度纵向均匀度０．９６５０．９６７０．９６８
参考文献：
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路隧道为案例的空间环境模型，并选取隧道照明的中间段作为照明仿真区段，通过对中间段灯具不同安装高度和安装角度组合情况的照明模拟试验，得到了大量的隧道路面照度及均匀度数据，经过对比（分析，得出灯具最佳的安装位置为：灯具安装高１）（；灯具安装度为５ｍ时，最佳的安装角度为３２）０°
（；灯具最佳的安装角度为３高度为５３）．５ｍ时，０°。从得安装高度为６ｍ时，最佳的安装角度为２０°到的结论判断，对于两侧对称安装的灯具，不同安装高度条件下，每侧灯具的安装角度应尽量调节到可以使灯具直射本侧车道中心线和道路中心线之间的路面。研究结论对于提高公路隧道照明的节能水平和照明质量、运营隧道的照明节能改造及相关理论研究都具有一定的参考价值。
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅＯｔｉｍａｌＬｏｃａｔｉｏｎｏｆＬｕｍｉｎａｒｉｅｓｉｎＨｉｈｗａＴｕｎｎｅｌ ｐｇｙ
ｕｎ，Ｎ ｎＬＩＲａｎ，ＳＨＥＲｕｉＷＵ Ｇｕａ －ｊ
，），（ＴｅｓｔＣｅｎｔｒｅＣｈｉｎａＡｃａｄｅｍｏｆＴｒａｎｓｏｒｔａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅｓＢｅｉｉｎ１０００１３，ＣｈｉｎａｎｓｏｒｔａｔｉｏｎＥｎｉｎｅｅｒｉｎＴｒａ ｐｊｇｙｐｇｇ
：ＴＡｂｓａｔｔｅｒｎｉｓｒｅｓｃｒｉｂｅｄｉｎｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔ“ＧｕｉｄｅｌｉｎｅｓｆｏｒＤｅｓｉｎｏｆｔｒａｃｔｈｅｔｕｎｎｅｌｌｉｈｔｉｎｌａｏｕｔ ｐｇｐｇｇｙ
”（／／），ｍ，ＬｉｈｔｉｎｏｆＨｉｈｗａＴｕｎｎｅｌＪＴＧＴＤ７０２－０１－２０１４ｉｎｃｌｕｄｉｎｍｉｄｌｉｎｅｉｄｌｉｎｅｃｏｒｎｅｒｉｎｓｔａｅｒｅｄ ｇｇｇｇｇｙｇｇ
，ｏｎｂｏｔｈｓｉｄｅｓａｎｄｂｏｔｈｓｉｄｅｓｏｆｔｈｅｓｍｍｅｔｒｔｅｂｕｔｔｈｅｒｅｉｓｎｏｓｅｃｉｆｉｃｌｏｃａｔｉｏｎｓｃｏｎｃｅｒｎｉｎｔｏｔｈｅ ｙｙｙｐｐｇ ｈｅｉｈｔａｎｄａｎｌｅｏｆｔｈｅｌｉｈｔｉｎｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎａｎｄｏｔｈｅｒｒｅｌａｔｅｄｒｅｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｓａｍｅｒｏｂｌｅｍｓｅｘｉｓｔｉｎｒｅｌａｔｅｄ ｇｇｇｇｑｐ
，ｓｔａｎｄａｒｄｓｏｓｔｅｄｂＣＩＥ，ＵｎｉｔｅｄＳｔａｔｅｓＪａａｎａｎｄｏｔｈｅｒｄｅｖｅｌｏｅｄｃｏｕｎｔｒｉｅｓ．Ｔｈｅｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎｌｉｈｔｈａｓ ｐｙｐｐｇ ｎｏｔｂｅｅｎｍａｘｉｍｉｚｅｄｉｎｉｔｓｆｕｎｃｔｉｏｎｄｕｅｔｏｔｈｅｄｅｓｉｎｏｒｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｒｅａｓｏｎｓｉｎｒａｃｔｉｃｅ．Ｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｔｈｅ ｇｐｙ
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公路隧道照明设计细则》对隧道照明灯具的布置形式进行了规定，包括中线、中线侧偏、两摘 要：我国现行的《
侧交错和两侧对称等形式，但未对灯具安装的高度和角度等具体位置进行相关要求，国际照明委员会及美国、日本等国家颁布的相关标准规范也存在同样的问题，而实际隧道工程中由于设计或者施工的原因，隧道灯具的照明光线往往未得到最大化的利用。本研究以广西百色至靖西高速公路安装Ｌ利用ＤＥＤ照明灯具的那央隧道为例，ＩＡｌｕｘ软件对灯具的不同安装高度和角度进行模拟试验，通过对得到的平均照度与均匀度数据进行对比分析，找出ＬＥＤ隧道灯的最佳安装位置。研究结论对优化公路隧道的照明设计和照明工程改造等理论、方法和实践具有参考价值。
；隧道照明关键词：公路隧道；安装位置；ＤｌｕｘＩＡ
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，／）照明规范按不同设计速度和交０１—２０７０２１４Ｄ－
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亮度均匀性进行了规定，同时要求了隧道照明灯具的布置形式，包括中线、中线侧偏、两侧交错和两侧对称等形式，但未对灯具安装的高度和角度等具体位置进行相关要求，比较权威的国际照明委员会及
同时施行了新的８月１日起该照明设计规范废止，
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，），（Ｓｈａｎｈａｉ２０１８０４，ＣｈｉｎａｔｍｅｎｔｏｆＴｒａｆｆｉｃＥｎｉｎｅｅｒｉｎＴｏｎｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔＤｅａｒ ｇｇｇｇｊｙｐ
：Ｎ，ＡｂｓｔｒａｃｔａｎｈｕａＹｉｈａｏＴｕｎｎｅｌｉｓｏｎｅｏｆｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｒｏｅｃｔｓｏｆＧｕａｎｔｏｎａｌｉＲａｉｌｗａｏｆｗｈｉｃｈ ｇｐｊｇｇ－Ｄｙ
，ｔｈｅｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｒｏｃｋｉｓｅｘｔｒｅｍｅｌｒｏｃｋａｎｄｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｓｕｒｆａｃｅｉｓｄｅｖｅｌｏｅｄｔｈｅｍｉｎｉｍｕｍｏｖｅｒｂｕｒｄｅｎｉｓ ｇｙｐ
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，，ａｎｄｓｕｒｆａｃｅｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ．ＦｏｒｔｈｉｓｒｅａｓｏｎｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｎｓｕｒｅｓａｆｅａｎｄｓｍｏｏｔｈｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＣＲＤ ｍｅｔｈｏｄｉｓ ，ｌａｎｎｅｄｔｏｂｅａｄｏｔｅｄ．ＩｎｔｈｉｓａｅｒｔｈｅａｄａｔａｂｉｌｉｔｏｆＣＲＤ ｍｅｔｈｏｄｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｂｍｅａｎｓｏｆｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｐｐｐｐｐｙｙ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｆｉｌｅｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．Ａｓｅｒｉｅｓｏｆｒｅｓｕｌｔｓｃａｎｒｏｖｉｄｅａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｔｕｎｎｅｌｄｅｓｉｎａｎｄ ｐｇｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓａｍｅｔｅ． ｙｐ
：ｗ；；Ｋｅｗｏｒｄｓｅａｋｂｒｏｋｅｎｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｒｏｃｋ；ＣＲＤ ｍｅｔｈｏｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｆｉｅｌｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｇｙ
５年 第１０期０１ ２李 然等：公路隧道照明灯具最佳安装位置研究—２６９—
美国、日本等发达国家颁布的相关标准规范也存在
３－５］
。隧道照明设计人员根据所建隧道同样的情况［
的设计速度和交通情况进行灯具布设等照明设计，以满足各照明区段照明需求，虽然设计后的照明数值满足了标准要求，但未充分考虑最大化地利用隧道灯具的照明光线，从而降低了灯具利用率，未实现对能源的有效节约。
无公害的绿色无污染、ＬＥＤ是一种高效节能、
照明技术，在公路照明灯具的选用上，越来越多的用户选择Ｌ特别是在隧道照明中得到了ＥＤ照明灯具，广泛的应用，并且ＬＥＤ光源作为一种定向照明光源，
］６
。特别适合公路隧道这种封闭空间内的密集照明［
隧道照明设计在选用Ｌ若再ＥＤ照明灯具的基础上，根据实际情况将灯具安装高度和角度的调整到最佳，则能最大限度地发挥Ｌ不仅能ＥＤ照明的特点，达到良好的照明效果，保证隧道内行车安全，而且可以节约能源，因此对于隧道灯具安装位置的研究显得十分必要。德国的ＤＬｕｘ软件是当今市场上最ＩＡ具功效的照明计算软件，功能全面，具有强大的照明环境模拟能力，基本能满足目前所有照明设计及计算的要求，本文将利用该款软件通过模拟比较的方
７］
。法对隧道照明灯具的最佳安装位置进行研究［
单位：ｃｍ
图２ 那央隧道断面
那央隧道的断面尺寸情况基本可以代表我国大部分高速公路隧道，以那央隧道为原型进行模拟时，选择不受外界自然光影响的隧道中间段进行照明效果的仿真，那央隧道中间段照明灯具布设间距１０ｍ，研究中通过对灯具进行不同高度和角度的组合设置，分析照明数据来评定照明质量。现行隧道照明设计规范规定以路面亮度情况来评定照明质量，但亮度受材料表面光泽度、颗粒大小、入射光方向、观察者角度等多种因素影响，每一因素稍有变化，亮度也会不同，精确地测量亮度难度很大；而照度可以客观反映被照面接收光能的大小，只与灯具不同角度的发光强度和与被照面的距离有关，并且目前隧道照明测量的方式主要是先测量照度，再以一定的换算系数将照度换算为亮度的方式进行。因此本研究主要是以路面平均照度、路面照度总均匀度和路面中线照度纵向均匀度情况来评定照明质量。在设置不同高度和角度时充分考虑灯具在隧道中可能的安装位置。基于此，模拟试验时选取的安装高度分别、、、安装角度分别为１为５ｍ、５ｍ、６ｍ，０°２５°５°２５．、、、、、。和６３０°３５°４０°４５°５０°５５°０°
２ 隧道照明环境仿真模拟
根据那央隧道的断面尺寸，采用ＧｅＳｋｅｔｃｈＵｏｏｌ ｐｇ等工具建立那央隧道主体３并导入ＤｌｕｘＤ模型，ＩＡ软件中建立隧道的空间立体环境，利用Ｄｌｕｘ强ＩＡ大的模拟仿真功能对建立好的隧道空间内表面赋予材质。由于隧道属于封闭空间，照明光线会在隧道内壁产生各种不规则的漫反射，最终路面的照度可
１ 模拟隧道情况概述
本研究以广西百色～靖西高速公路的那央隧道路面宽９ｍ，作为模拟对象，该隧道长度约８单００ｍ，
沥青路面，洞为单向双车道，车道宽３隧道路５ｍ，．７／灯具布设形式线线形按行车速度１ｍｈ设计，００ｋ为两侧对称布置，照明光源采用Ｌ具体隧道ＥＤ灯，实际情况与隧道断面尺寸分别如图１、图２所示。
图１ 那央隧道现场情况
—２０１５年 第１０期 ７０— 公 路 ２
８］
，以说是灯具直射光和隧道内壁反射光的叠加［
ＤＩＡＩｕｘ中采用双向反射分布函数和光线跟踪算法，
９］
，因此正确照明计算过程中包含间接反射的计算［
设置路面及隧道内部结构材料的反射系数对照明计算是否准确有重要意义。本研究根据隧道的实际情况，将隧道内的侧壁和顶拱顶材质分别赋予浅蓝色漆料和白色漆料，将道路路面的材质赋予成深色沥青路面，并分别对材质表面反射系数进行适当设置，
１０］
。建立尽可能接近真实情况的隧道空间环境［
３ 数据分析
通过Ｄｌｕｘ软件对隧道照明环境的模拟后，ＩＡ安装软件分别计算出安装高度为５ｍ、５ｍ、６ｍ，５．、、、、、、、、、角度为１０°２５°３０°３５°４０°４５°５０°５５°６０°５°２组合条件下，所选取路面的平均照度、路面照度总均匀度和路面中线照度纵向均匀度，其具体数值见不同安装高度和角度的组合也会呈现不表１～表３，
同的变化规律，具体变化趋势如图５～图７所示。
表１ ５ｍ安装高度的照明数据
（）角度／°１５ ２０ ２５ ３０ ３５ ４０ ４５ ５０ ５５ ６０
平均照度／ｌｘ
．５５６ ５７．８ ５８．８ ．３５９ ．０５９ ．３５８ ．９５６ ５４．５ ５１．４ ．８４７
路面照度总均匀度０．９２１ ０．９１７ ０．９１８ ０．９２８ ０．９３２ ０．９４３ ０．８９７ ０．８２５ ０．７５８ ０．６７０
路面中线照度纵向均匀度０．９４６０．８９８０．９３１０．９６５０．９４８０．９６６０．９４９０．９５００．９５００．９１９
隧道空间环境建立后，就可以进行照明灯具的布设了。根据那央隧道中间段采用的６ＥＤ０Ｗ的Ｌ隧道灯品牌、功率、光通量、配光情况等，联系生产厂家得到该类型隧道灯具的光度学数据文件即ＩＥＳ灯具插件，将该灯具插件导入Ｄｌｕｘ软件中。以ＩＡ对不同的１０ｍ为间距在隧道壁两侧对称布设灯具，
设置高度和角度进行照明模拟试验，并在模拟隧道的中间位置选取３组灯具之间共２０ｍ的一段道路表面作为照明计算对象。软件将计算出所选取路面的平均照度、路面照度总均匀度和路面中线照度纵向均匀度，不同的高度和角度的组合条件下会产生不
］
１１
。、同的照明效果，具体模拟情况如图３图４所示［
表２ 安装高度为５．５ｍ的照明数据
（）角度／°１５ ２０ ２５ ３０ ３５ ４０ ４５ ５０ ５５ ６０
平均照度／ｌｘ
．４５７ ．４５８ ５８．８ ５８．７ ．１５８ ．６５６ ．６５４ ５１．５ ４２．７ ４２．６
路面照度总均匀度０．９５８ ０．９７５ ０．９６９ ０．９５４ ０．９３０ ０．８８３ ０．８２５ ０．７５７ ０．４９２ ０．４７０
路面中线照度纵向均匀度０．９３３０．９５００．９５００．９６７０．９５１０．９５１０．９５２０．９５２０．６８８０．６４７
图３
照明质量较好的模拟效果
表３ 安装高度为６ｍ的照明数据
（）角度／°１５ ２０ ２５ ３０ ３５ ４０ ４５ ５０ ５５
平均照度／ｌｘ
５９．０ ．４５９ ５９．４ ５８．８ ５７．４ ．４５５ ．６５２ ４９．０ ４５．６ ４２．０
路面照度总均匀度０．９４９ ０．９４４ ０．９４３ ０．９１９ ０．８７１ ０．８１２ ０．７４２ ０．６９３ ０．６８０ ０．６９０
路面中线照度纵向均匀度０．９５２０．９６８０．９５２０．９６８０．９５３０．９５３０．９５４０．９３８０．９５２０．９６６
图４ 照明质量较差的模拟效果
６０
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图５ ５ｍ安装高度的照度与均匀度情况
图７ ６ｍ安装高度的照度与均匀度情况
２
，／我国《公那央隧道中间段设计亮度为２ｃｄｍ
路隧道照明设计细则》规定，平均亮度与平均照度间，／（的换算系数黑色沥青路面可取１ｘｃｄ·ｍ－２）５ｌ，／（水泥混凝土路面可取１经换算，隧ｘｃｄ·ｍ－２）０ｌ
道路面平均照度若达到３ｘ以上即可满足设计和０ｌ规范要求；另外，根据《公路隧道照明设计细则》的对均匀度的规定，那央隧道路面亮度总均匀度应大于亮度纵向均匀度应大于００．４，．６。从得到的模拟数
虽然所有平均照度和均匀度数据均符据可以看出，
合设计和规范要求，但是灯具的照明光线是否得到充分利用并达到最优的照明效果，应运用平均照度、照度总均匀度和路面中线照度纵向均匀度这３个指标综合判断，观察指标是否都达到了较高水平，这种安装高度和角度的组合才能称作最佳安装位置。基于此判别原则，经对比分析，得到了隧道灯具的最佳安装位置，具体结论见表４。
４ 结语
本研究在Ｄｌｕｘ软件中建立了以真实高速公ＩＡ
图６ ５．５ｍ安装高度的照度与均匀度情况
—２０１５年 第１０期 ７２— 公 路 ２
安装高度
ｍ
５ ５．５ ６
表４ 灯具的最佳安装位置
最佳安装（）角度／°３０ ０３ ２０
平均照度
ｌｘ５９．３ ５８．７ ５９．４
路面照度总均匀度０．９２８ ０．９５４ ０．９４４
路面中线照度纵向均匀度０．９６５０．９６７０．９６８
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路隧道为案例的空间环境模型，并选取隧道照明的中间段作为照明仿真区段，通过对中间段灯具不同安装高度和安装角度组合情况的照明模拟试验，得到了大量的隧道路面照度及均匀度数据，经过对比（分析，得出灯具最佳的安装位置为：灯具安装高１）（；灯具安装度为５ｍ时，最佳的安装角度为３２）０°
（；灯具最佳的安装角度为３高度为５３）．５ｍ时，０°。从得安装高度为６ｍ时，最佳的安装角度为２０°到的结论判断，对于两侧对称安装的灯具，不同安装高度条件下，每侧灯具的安装角度应尽量调节到可以使灯具直射本侧车道中心线和道路中心线之间的路面。研究结论对于提高公路隧道照明的节能水平和照明质量、运营隧道的照明节能改造及相关理论研究都具有一定的参考价值。
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅＯｔｉｍａｌＬｏｃａｔｉｏｎｏｆＬｕｍｉｎａｒｉｅｓｉｎＨｉｈｗａＴｕｎｎｅｌ ｐｇｙ
ｕｎ，Ｎ ｎＬＩＲａｎ，ＳＨＥＲｕｉＷＵ Ｇｕａ －ｊ
，），（ＴｅｓｔＣｅｎｔｒｅＣｈｉｎａＡｃａｄｅｍｏｆＴｒａｎｓｏｒｔａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅｓＢｅｉｉｎ１０００１３，ＣｈｉｎａｎｓｏｒｔａｔｉｏｎＥｎｉｎｅｅｒｉｎＴｒａ ｐｊｇｙｐｇｇ
：ＴＡｂｓａｔｔｅｒｎｉｓｒｅｓｃｒｉｂｅｄｉｎｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔ“ＧｕｉｄｅｌｉｎｅｓｆｏｒＤｅｓｉｎｏｆｔｒａｃｔｈｅｔｕｎｎｅｌｌｉｈｔｉｎｌａｏｕｔ ｐｇｐｇｇｙ
”（／／），ｍ，ＬｉｈｔｉｎｏｆＨｉｈｗａＴｕｎｎｅｌＪＴＧＴＤ７０２－０１－２０１４ｉｎｃｌｕｄｉｎｍｉｄｌｉｎｅｉｄｌｉｎｅｃｏｒｎｅｒｉｎｓｔａｅｒｅｄ ｇｇｇｇｇｙｇｇ
，ｏｎｂｏｔｈｓｉｄｅｓａｎｄｂｏｔｈｓｉｄｅｓｏｆｔｈｅｓｍｍｅｔｒｔｅｂｕｔｔｈｅｒｅｉｓｎｏｓｅｃｉｆｉｃｌｏｃａｔｉｏｎｓｃｏｎｃｅｒｎｉｎｔｏｔｈｅ ｙｙｙｐｐｇ ｈｅｉｈｔａｎｄａｎｌｅｏｆｔｈｅｌｉｈｔｉｎｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎａｎｄｏｔｈｅｒｒｅｌａｔｅｄｒｅｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｓａｍｅｒｏｂｌｅｍｓｅｘｉｓｔｉｎｒｅｌａｔｅｄ ｇｇｇｇｑｐ
，ｓｔａｎｄａｒｄｓｏｓｔｅｄｂＣＩＥ，ＵｎｉｔｅｄＳｔａｔｅｓＪａａｎａｎｄｏｔｈｅｒｄｅｖｅｌｏｅｄｃｏｕｎｔｒｉｅｓ．Ｔｈｅｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎｌｉｈｔｈａｓ ｐｙｐｐｇ ｎｏｔｂｅｅｎｍａｘｉｍｉｚｅｄｉｎｉｔｓｆｕｎｃｔｉｏｎｄｕｅｔｏｔｈｅｄｅｓｉｎｏｒｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｒｅａｓｏｎｓｉｎｒａｃｔｉｃｅ．Ｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｔｈｅ ｇｐｙ
，ＤＮａａｎＨｉｈｗａＴｕｎｎｅｌｗｈｉｃｈｈａｓｂｅｅｎｉｎｓｔａｌｌｅｄＬＥＤｌｉｈｔｉｎｉｎＧｕａｎｘｉｉｓｔａｋｅｎａｓｅｘａｍｌｅＩＡｌｕｘ ｙｇｇｙｇｇｇｐ ，ｓｏｆｔｗａｒｅｉｓｕｓｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｈｅｉｈｔａｎｄａｎｌｅｏｆｔｈｅｌｉｈｔｉｎｌｕｍｉｎａｒｉｅｓｔｈｒｏｕｈ ｇｇｇｇｇ ａｎａｌｓｉｓａｎｄｃｏｍａｒｉｓｏｎｓｔｏｔｈｅｏｂｔａｉｎｅｄａｖｅｒａｅｉｌｌｕｍｉｎａｎｃｅａｎｄｕｎｉｆｏｒｍｉｔｏｆｔｈｅｄａｔａｔｏｉｄｅｎｔｉｆｔｈｅｂｅｓｔ ｙｐｇｙｙ ｌｏｃａｔｉｏｎｆｏｒＬＥＤｔｕｎｎｅｌｌｉｈｔｓ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓｈａｖｅｓｏｍｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎｄｒａｃｔｉｃａｌｖａｌｕｅｓｆｏｒ ｇｐｏｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎｄｅｓｉｎａｎｄｕｒａｄｉｎｆｏｒｈｉｈｗａｔｕｎｎｅｌｓ． ｐｇｐｇｇｇｙ
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