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摘要:通過建立自然光光照模型，得出自然光情況下光線的分布模型。在此基礎上，將隧道入口段的加強照明換成連廊下的自然光照明，并通過分析在連廊情況下的光照情況，建立連廊下的隧道入口段的光照模型。通過潮惠高速銀山隧道作為實例，對入口段采用連廊利用自然光照明的模型進行驗證。研究表明：將隧道入口段的加強照明換成連廊下的自然光照明，然后分析其光分配效應模型并計算照度的總均勻度，可知連廊的自然光可以很好的滿足隧道入口前半段的照明需求。相比加強照明，大大降低了隧道入口處的照明耗電量。在同等條件下，入口段照明模式采用連廊自然光的照明方式較傳統(tǒng)照明方式降低隧道能耗比達16.69%。此外，該方式在一定程度上降低了隧道的維護成本，更加經(jīng)濟環(huán)保。

關鍵詞：隧道工程；橫梁；連廊；接近段亮度；入口段亮度；節(jié)能

0引言

隧道是高速公路的重要組成部分，隧道行車安全性是衡量整個高速公路通行暢通與否的重要指標。進出隧道時車輛存在黑洞效應與白洞效應，因此對隧道照明有著很高的要求，根據(jù)現(xiàn)行隧道通風與照明設計標準，將遂道分為接近段，入口段，照明節(jié)能有很大影響[1]。以日本東京灣海底隧道為例，在其他條件相同的情況下，接近段亮度分別取值4000與6000，設備費相差年耗電量相差達34%，現(xiàn)階段隧道建設多采用在隧道接近段兩側路基種植綠色植物進而達到減光的作用[2]。隧道接近段修建連連廊可以有效降低接近段亮度[3]。針對隧道入口段照明的情況，當前大多采用加段隧道照明的選項，在隧道照明中，入口段的照明能耗是整個隧道照明的主要能耗點，入口段的亮度和隧道洞外亮度密切相關。通過降低隧道的入口段的亮度值可以很好的降低隧道照明的能耗[4]。

2連廊下照明模型

2.1當前隧道入口段照明現(xiàn)狀隧道入口段前半段的亮度直接關系到駕駛人進入隧道后的行車安全性，入口段前半段的亮度和隧道洞外亮度聯(lián)系密切，為了避免出現(xiàn)”黑洞效應”，當前針對隧道入口段前半段照明采用傳統(tǒng)的加強照明的方式進行照明，減少洞內(nèi)外的亮度差值變化，在整個隧道的耗電量中，加強段能耗占到整個隧道能耗的大部分[5]，當前針對隧道入口段的研究大都集中于路面材料以及入口段燈具的能耗入手，在入口段的照明中，關于充分利用自然光的照明作為入口段照明的加強照明的研究在當前國內(nèi)外研究中尚處于起步階段，充分利用自然光作為加強照明的照明方式較其他照明方式不僅可以節(jié)省能耗，而且也更環(huán)保。

2.2連廊下的光分配效應模型隧道入口接近段根據(jù)設計標準一般設為一個停車視距，連廊中的亮度形成的移動光區(qū)。筆者在研究中取出連廊的一個梁作為研究對象，其他梁的研究方式和所取研究對象一致，圖2是連廊的一個橫梁所形成的光線分布。為橫梁形成的光亮區(qū)的面積為橫梁形成的陰影區(qū)的面積。

2.3墻面投影在路面的計算在研究連廊的影響下亮度的變化過程中，因為連廊墻面的遮光作用所以會有一部分墻面的投影與連廊在路面的投影重合，如圖3中的投影角所在的平行四邊形既是墻面在路面的投影部分，由圖3可知粗虛線構成的平行四邊形為連廊的梁在路面上的投影，兩部分投影有重合。

2.4照度總均勻度的計算光通量為由光源各個方向射出的光功率，也即每一單位時間射出的光能量[6]，單位lm。光亮度指一個表明的明亮程度，即從一個表面反射出來的光通量[7]，單位Lm.

3隧道入口段連廊的照明節(jié)能功效

3.1銀山隧道介紹以廣東省潮惠高速公路陸河段銀山隧道為例來進行隧道連廊照明節(jié)能設計的分析廣東省潮州至惠州高速公路項目（以下簡稱“潮州高速”）是潮莞高速公路（S20）的主要路段，東接規(guī)劃的漳州至玉林高速，西接惠莞高速公路，呈東西走向。起點位于潮州市古巷鎮(zhèn)，途經(jīng)潮安縣、揭東縣、汕頭市潮陽區(qū)、揭陽市榕城區(qū)、普寧市、揭西縣、陸河縣、陸豐市、海豐縣、惠東縣等10縣區(qū)，主線全長247km，位于陸河縣境內(nèi)的銀山隧道單洞長530m，為雙洞雙向六車道，縱坡度為1.5%，隧道洞內(nèi)凈空高度為7.8m，路面材料為瀝青路面。銀山隧道左洞593m，右洞530m，共有LED燈具1238套，85W共246套，185W共992套。銀山隧道入口段1和入口段2都為81m，燈間距為1.125m；過渡段1為108m，燈間距為3m；過渡段2為117m，燈間距為4.5m；中間段89m，燈間距9m；出口段72m，等間距3m。

4結語

筆者通過研究分析自然光射入的情況，建立起自然光照射模型，并將該模型引入隧道入口段連廊中，進而建立起連廊下隧道的光分配模型。在隧道入口段照明中，用連廊下的自然光照明的方式替代了傳統(tǒng)的燈具照明的模式，較之于傳統(tǒng)的隧道入口段的加強照明的方式，采用連廊的自然光照明的模式節(jié)省了入口段的加強照明段，大大降低了隧道照明的能耗，以潮惠高速銀山隧道為例，通過實際分析對比兩種照明模式，采用連廊的自然光的照明較之傳統(tǒng)的照明降低能耗比達16.69%，由此可見基于連廊的隧道入口段自然光照明大大降低了隧道的照明能耗。最后，基于連廊的隧道入口段自然光照明不僅為隧道的節(jié)能環(huán)保帶來了巨大經(jīng)濟效益，同時也為隧道的照明節(jié)能提供了一種新的思路和方式。

作者：游峰1，劉宜恩1，劉易家2單位：華南理工大學