隧道特殊景观照明在小三岔n隧道的应用实践

引言

当驾驶员在特长隧道中间段单调压抑的特殊环境中驾驶,尤其是在相对较暗的管状空间内时,其生理、心理均会由于受到隧道内特定环境的影响,导致反应迟钝、动作迟缓、驾驶疲劳甚至出现恐惧感,给安全驾驶带来隐患。

国内外大量研究表明,在特长隧道内通过改善环境景观的方式,可以使驾驶员根据自己的注意力现状,主动调整当前唤醒水平,降低驾驶员的驾驶工作负荷。

通过对驾驶员在特长隧道内驾驶工作负荷变化规律进行大量试验研究,结果表明,驾驶员在限速60km/h隧道内行驶时,80%的驾驶员在隧道内行驶至3.8km处开始出现驾驶疲劳。因此,需要在此之前及时改善路侧环境,设置特殊景观,刺激驾驶员的唤醒水平,降低驾驶员驾驶工作负荷,延缓驾驶疲劳的产生。

1张承高速公路简介

张承高速公路是国家高速公路网首都环线高速的重要组成路段,有效连接国家高速公路网的中大广、京藏公路,是河北省"五纵六横七条线"高速公路布局规划中"线一"的重要组成部分,与"纵一"和"横一"有效连接。张承高速公路是河北省北部地区规划的唯一一条东西向高速公路,也是张家口、承德两市高速公路网络的主要组成部分。其中承德段路线全长203.483km,采用双向四车道高速公路标准建设,设计速度为100km/h。

张承高速公路承德段全线有18条隧道,单洞总长度达68.4km。其中小三岔口隧道左洞长4469m,右洞长4498m,属特长隧道。隧道内当前照明采用LED照明灯具、双侧布设方式。

2隧道特殊景观照明系统的主流方案

2.1专用的激光投影仪方案

该方案是在隧道左右侧壁约5m高位置对称安装专用的工程激光投影仪,安装间距约5～6m,结合图案融合拼接器,达到一个较为自然和完整的图案状态,实现图案的动态变化。该方案投影效果多变,亮度较好。但需要用到边缘融合、激光投影等技术,要求较高,设备价格高昂,安装和后期设备维护难度较大,维修成本高。

2.2LED点光源组成的阵列方案

该方案借鉴户外建筑景观设计,在隧道顶部安装全彩

LED点光源灯串组成阵列,通过计算机软件控制可产生不同的图像变化。LED点光源间距一般采用横向间距12.5cm,纵向间距25cm。该方案投影效果同样多变,亮度较好。但画质较为粗糙,亮度不够柔和,对驾驶员视觉刺激较为强烈,负面影响暂无报告可依。该方案平均造价在200元/m2以上,长时间运行后容易产生单点故障甚至连片黑点,且LED点光源安装在隧道顶部,需要封道进行高空车作业,设备维护难度很大,维修成本高。

2.3隧道彩色喷绘+泛光灯照明方案

该方案是在隧道顶部实施彩色喷绘,较多的是彩绘蓝天白云,然后在隧道桥架上部安装向上投光的泛光灯来照亮隧道顶部,从而营造一种在天空下的感觉,让司机感觉放松。该方案造价在100～200元/m2,造价较高,且长期运营后,隧道壁易沾染油烟灰尘,难以清理。

3本项目设计方案

经广泛市场调查及综合比较后,笔者发现国内目前有可定制开发的隧道专用一体化景观投影灯,可投定制的、可人工更换的图案。这种投影灯采用了专门的镜头设计和大功率的LED光源,单侧一台投影灯即可覆盖两车道隧道顶部约10m的空间,效果可媲美涂料喷绘方案。

经实物现场验证,并结合管理处具体要求,本项目最终决定采用一体化景观投影灯＋文字投影＋隧道壁灯照明的综合解决方案,即:

（1）在张家口方向隧道洞内约2.5km处第3车行横洞和第4人行横洞之间,采用25台一体化景观投影灯在隧道顶部构造200m的蓝天白云景观段。为了图案衔接更为自然,景观投影灯之间的安装距离定为8m。

(2）在景观段前方200m左右安装文字投影灯向隧道顶部投射红色"变道抓拍"文字。

（3）在景观段后方200m左右安装文字投影灯向隧道顶部投射红色"严禁超速"文字,同时在隧道两侧安装绿色LED壁灯各10盏,间距10m,打造约100m的绿色光柱景观段,营造一种类似丛林的环境。

为达到更好的节能效果,设计远程开关控制箱,可通过监控中心的软件平台远程操作启闭,在深夜无车时可关闭景观照明,既节约能源,又延长灯具使用寿命。具体安装位置示意图如图1所示。

图1灯具安装位置示意

主要设备技术参数如下:

(1）一体化景观投影灯:功率150w:工作电压110～240VAC,50～60Hz:光源类型为大功率LED:芯片品牌为国外名牌:光通量1001m/w:显色指数>80:光源寿命10000h:投射角度为左右3609、上下09～909:图案片材质为耐高温肖特玻璃:防水等级1P65:外壳材质为优质铝合金:电机类型为交流同步电机。

(2）文字投影灯:功率70w:工作电压110～240VAC,50～60Hz:光源类型为LED:芯片品牌为国外名牌:显色指数>80:光源寿命10000h:投射角度为左右3609、上下09～909:图案片材质为耐高温肖特玻璃:具备防水功能:外壳材质为优质铝合金:电机类型为交流同步电机。

(3）隧道LED壁灯:功率18w:光源为绿色LED:圆柱形双头:控制方式为常亮。

(4）远程开关控制箱:材质为优质冷轧钢板,喷塑:控制器接口为网口:输出回路为双路:每回路输出电流>10A:其他要求为能够接入现有隧道监控管理平台,实现远程控制开关功能。

4项目实施经验总结

对于景观段的设置长度,最初计划是每个景观段设计长度定为100m,但经初步计算,如果按车辆在隧道中以70km/h速度计算,车辆每秒钟行驶约20m,这样通过100m左右的蓝天白云景观段大约在4～5s,司机感受时间很短,效果有限。经过调查和多次讨论,我们总结出通过景观段的时间在10s以上效果较好,因此最终确定景观段长度为200m。

另外,投影灯功率是项目成功实施的关键,功率太小会导致图像发暗,功率太大又会导致景观带过亮,反而影响司机驾驶。经多次试验,将投影灯功率范围设置在150～240w。

最后,从施工工艺和施工难度来说,该方案实施简单,设备调试方便,无需占用行车道,无需登高操作,施工安全性较其他方案更有保障,更适合已通车路段的改造施工,而且设备后期维护保养工作简便,只需定期擦拭镜头即可。

5结语

采用一体化景观投影灯在隧道中营造蓝天白云景观照明带的方案成本低,综合造价约50元/m2,施工方便快捷,通过简单的动态旋转效果模拟白云飘动,通过远程开关控制,既能节约能源,又可延长设备使用寿命。经实践证明,能有效提升司机在长隧道内的驾驶感受和注意力,从而提高行车安全。

该系统实施后,广大司乘人员普遍反馈良好,不仅提升了管理处服务质量和形象,更提高了司机的行车安全,系统整体造价低,施工便捷,使用效果显著,值得推广。