高速公路隧道LED照明设计探讨

高速公路隧道LED照明设计探讨

杨昆

中咨泰克交通工程集团有限公司北京100083

摘要：随着经济的发展与人们生活的需要，高速公路的建设与使用早已成为必然之路，高速公路设计与建设中，隧道由于其自身的光照条件较差，影响驾驶安全，因此，隧道照明早建设之初即成为隧道设计中不可或缺的一部分。文章围绕高速公路隧道照明设计展开论述，引入LED照明并对比传统高压钠灯照明，结合我国高速公路隧道照明现状凸显其优越性，最后提出对高速公路隧道LED照明设计的一些参考建议。

关键词：高速公路；隧道；LED照明设计

近年来，随着我国经济的发展与社会的进步，高速公路逐渐成为人类社会日常生活中不可或缺的组成部分，在经济等方面扮演着越来越重要的角色。在我国，高速公路建设事业正处于不断发展当中，全国范围内新的高速公路逐渐投入使用，高速公路隧道里程日益增长。与此同时，高速公路隧道中的照明设计受到了业内人士的广泛关注。由于隧道内光线欠缺，容易引起交通事故的发生，因此照明水平当是隧道照明设计的一项重要因素。此外，近年来全球倡导的节能环保与照明设计中的能耗形成了一定程度的矛盾，越来越多的专业人士重新审视高速公路隧道的照明设计。笔者基于以往的从业经验，基于LED照明探讨高速公路隧道的照明设计。

一、高速公路隧道照明概述

1、高速公路隧道照明的目的及常见问题

高速公路的建设与使用中，隧道段偶有出现。隧道中光照不佳，尤其在车辆高速行驶过程中易发生交通事故，因此，高速公路隧道照明是具有必要性与重要性的。隧道照明旨在将隧道内道路、车辆等视觉信息更好地传递给驾驶人员，防止因光照不足而导致的驾驶危险甚至是事故的发生，提高高速公路行使的安全性与可靠性。

隧道照明的设计首先需要将所需照明水平作为第一设计目的，所设计的照明方案必须能够使驾驶人员安全行使，不存在光照不足等现象。其次，应当几何此隧道所在的高速公路线路、交通流量、行车速度、线形等因素，以安全性为指导加以综合考虑。第三，近年来全球倡导绿色环保、节能减排，在隧道设计过程中，对光源的选择及其合理性、能耗情况需加以控制，努力契合当下社会的绿色要求。

2、我国高速公路照明现状分析

在我国，随着高速公路的普及与拓展，隧道内照明设计及建设使用、维护已成为常态，高速公路隧道照明设计的相关指标与要求均在《国家隧道通风照明标准》中得以规定与细化，在一定程度上规范了我国高速公路隧道照明的设计。但应当注意的是，《标准》内仍旧存在一些空白区域，例如，《标准》中并未对昼夜行车的照明参数进行差异性规定，导致相关算法与方案一致，由于昼夜行车人类的眼球光感存在差异，因而统一的照明设计及方案实际存在一定的行车风险。此外，隧道照明在实际运营中不乏存在单侧运行的状态，而在设计时却多为双侧照明设计，这一现象无视隧道内光照需要，导致行车安全风险上升。

二、隧道LED照明的优越性

1、节约能源

由于LED的是利用固体半导体芯片作为发光材料，其能够将电脑能直接转化为光能，不同于以金属作为发光材料的光源，其发出的能量不同，电光效率更高，能源浪费较少。其次，LED照明的光谱几乎全部位于可见光频段，即表示其发光效率较高，实际上，LED灯的发光效率可达其所有光照的八至九成。在能源利用率方面远远高于传统的高压钠灯。因此，在照明效果一定时，LED灯在能源节约方面具有显著优势。此外，LED灯体积小、密度小，外壳多位环氧树脂材料，透光性能好，能够较好地实现照明作用，另外还具有良好的抗冲击性、抗震性，不易破碎，便于运输。

2、绿色环保

就LED灯所需工作条件来看，其工作时所需电压较低，大多LED灯的电压介于1.4V与3V之间，其工作电流低则10mA，多则1A，多个LED灯同时工作下的安全性较高，对其周边的电子设备要求较低。就LED灯的生产过程来看，生产中无需添汞，无需充气，无需玻璃外壳，在材料利用与环保方面具有优势。

3、使用寿命长

LED灯的理论使用寿命在50000以上，但其额定寿命在实际使用中并不具有很高的实践意义，即是说LED灯的使用寿命低于这一数值。但尽管如此，LED照明的使用寿命仍然远高于传统照明所采用的高压钠灯，在实际照明中具有更为经济、环保的作用。

三、高速公路隧道LED照明设计

LED照明属于新型照明，与传统照明方式存在材料显色指数、灯具结构等方面存在一定差异，因此，虽然高速公路采用LED照明可发挥其自身的特点，但在照明方式发生变化时需要对一系列参数加以调整。以下将具体加以论述。

1、调整入口段亮度折减系数

在高速公路隧道照明设计中，通常传统采用高压钠灯照明，当替换为LED照明后，其显色指数由以往的20-25上升至75-80，也因此需调整入口段亮度折减系数。业内学者在这一问题上进行了不同的探讨与研究，其中一项研究成果表示，若采用显色指数大于80的LED白光照明光源进行高速公路隧道照明，此时的照明设计指标应在《国家隧道通风照明规范》规定数值的基础上乘以0.88。但笔者认为，由于这一研究成果的前提是假设LED的平均显色指数为80，而将高压钠灯的平均显色指数定位远高于其实际值的60，因此，在实际应用中，私认为采用LED照明在设计时应当在这一研究成果的基础上向下调整相应值，此外还需综合考虑实际隧道的照明情况，使隧道照明设计以安全为基准的情况下实现最大化地节能环保。

2、调整入口、过渡段长度

在我国，隧道照明相关规范对入口、过渡段的长度均有明确的计算方式及规定，但这些规定的基础是基于传统照明方式下的相应规范，当光源发生变化时，应当进行相应调整。若在隧道内采用LED照明，其单个光源显色指数更高，驾驶人员在进入隧道后能够更快的适应光强的变化，而无需对显色指数差异的光照加以适应，也因此驾驶人员所需的适应时间较短。基于这一结论可知，隧道LED照明设计时，应当在传统入口、过渡段长度的基础上适当减少一定距离，减少值应当根据行车速度，将长度降低一档为宜。

3、调整灯具养护系数

LED较传统高压钠灯显著具有使用寿命较长的特点，此外，在光衰值的对比上，根据行业标准LED灯10000小时的光衰为3%，而高压钠灯为20%-30%，因此，为满足传统光源在其半周期亮度时仍旧能够保证隧道内的安全行车两度要求，其前期设计通常较高。此外，传统隧道照明在设计时，由于其灯具材料容易产生静电吸尘现象，因而需将光源的维修与更换这一日常活动所需设计在内，以灯具养护系数量化。而更换为LED照明后，其光衰小，寿命长，灯具材质多位亚克力材料，其表面的静电问题可在环境内消除或忽略，因而不存在吸尘等问题。由此可知，隧道内采用LED照明后，光源更换频率降低同时也无需时常进行灯具清理，因此高速公路隧道LED照明设计中的灯具养护系数约等于零。

四、结语

近年来，随着高速公路开发与建设的里程数加长，相应的隧道长度也随之提升，高速公路隧道内的照明设计越来越多地受到业内外的广泛关注。LED照明对比传统高压钠灯具有显著优势，将其引入高速公路隧道照明是必然之举。但由于LED灯与高压钠灯存在自身性能等一系列参数的差异，在隧道照明设计过程中不应仅仅参照以往规范而行，而应进行相应调整。本文围绕高速公路隧道照明设计展开，引入LED照明并与传统高压钠灯照明形成对比，凸显LED照明优越性的同时，也对其引入后的照明设计提出了几点建议。基于此，旨在为我国未来高速公路LED照明设计提供些许参考。

参考文献

[1]秦岸.基于LED光源的高速公路隧道照明节能技术研究[D].重庆交通大学,2010.