DIALux软件在隧道照明调光设计中的应用

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DIALux软件在隧道照明调光设计中的应用

唐　鑫

(林同棪国际工程咨询(中国)有限公司， 重庆　401121)

摘　要：隧道照明应为驾驶员提供足够的视觉信息。隧道内亮度应与实时车流量、实时洞外亮度的变化相适应。因此，隧道运营中照明调光极为重要。DIALux软件可以实现空间环境下的灯具选择、布设以及照明模拟。介绍隧道照明的视觉特点，阐述隧道内的照明强度分配，并利用DIALux软件对隧道照明进行仿真模拟。建立隧道模型，按设计要求布置灯具并设置各种场景模式，模拟分级调光隧道内亮度情况。通过报表输出，得出隧道照明所需的一些重要信息，为最优隧道照明设计方案选择提供依据。

关键词：隧道照明；DIALux；分级调光；模拟仿真

城市隧道可有效缩短行车里程，提高车辆的通行速度，促进地区经济的发展。因此，目前城市市政建设中大量使用了隧道工程。

隧道照明与开放式道路一样，不能降低驾驶环境对舒适性和安全性的要求，且须为驾驶员提供足够的视觉信息。

隧道照明系统能为驾驶员提供安全和舒适的行车环境，而良好的隧道照明可带给驾驶员舒适的视觉感受。因此，隧道照明系统所提供的照度要与驾驶员眼睛光线的调整与适应程度相符。这种调整与适应随着驾驶员进入及通过隧道的驾驶过程而逐渐变化[1]。由于传统隧道照明设计需要人工计算，耗时费力，计算结果又不精确，因此，如何选用高效照明设计方式对隧道照明进行设计计算，已成为隧道照明设计中亟待解决的问题。

DIALux 是一个灯光照明设计软件，可免费获得。DIALux 是当今市场上最具功效的照明计算软件，几乎能满足目前所有照明设计及计算的要求。本文主要探讨如何利用DIALux软件对隧道照明系统设计进行仿真验算，并通过查看照度报表、直观的效果图以及进行三维视频模拟而得出所需的一些重要信息，从而为优化隧道照明系统提供依据。

1　隧道照明特点及分级控制要求

白天，若隧道较长，隧道内外亮度差别很大，驾驶员驾车进入隧道的一瞬间，眼前一片漆黑，什么也看不见，这叫“黑洞现象”。驾驶员驾车驶出隧道时，感觉光线强烈，眩光视力下降，看不清前方物体，叫“白洞眩光”。驾驶员从进入隧道到驶出隧道，眼睛都要经过暗适应和明适应的过程。因此，为保障隧道内驾驶员视觉需求，隧道内亮度应与实时车流量、实时洞外亮度的变化相适应[2]。

隧道照明直接影响隧道运营安全与运营节能。隧道设施规模与隧道长度、平曲线、竖曲线和交通量相关，隧道洞外亮度与隧道洞口边仰坡高度、植被状况、洞门形式及装饰等相关。因此，隧道总体设计时应考虑隧道照明设计[3]。

1.1　隧道内照明强度分配[4]

公路隧道照明设计细则规定，长度大于200 m的高速公路隧道、1级公路隧道应设置照明。城市隧道参照此标准执行。

隧道照明可分为入口段照明、过渡段照明、中间段照明和出口段照明、洞外引道照明。单向交通隧道应设置出口段照明；双向交通隧道两端应设置入口段照明，而不设置出口段照明。隧道各照明段的照明亮度标准及计算方法参见JTG/T D70/2-01—2014《公路隧道照明设计细则》。

1.2　隧道照明分级控制要求

1.2.1　隧道白昼照明调光设计

应根据隧道洞外亮度和交通量变化，对入口段、过渡段和出口段进行调光设计。调光分级组合见表1。

表1　白昼加强照明调光分级

季节及天气调光分级洞外亮度/(cd·m-2)交通量N/(veh·(h·ln)-1)单向交通双向交通夏季晴天ⅠⅡⅢL20(S)≤350≥180350<><><><><><><><><><><><><><><><>

注：洞外亮度L20(S)是指在接近段起点S处距地面1.5 m高正对洞口方向20°视场实测得到的平均亮度。

按不同季节、不同天气及交通量变化来调节隧道入口段、过渡段和出口段的亮度水平，以使隧道内加强照明亮度适应洞外亮度的变化，隧道照明更加科学合理，获得节能效果。

1.2.2　隧道夜间照明调光设计

隧道入口段、过渡段、出口段处的加强照明是为消除白天驾驶员接近并通过隧道时因洞内外亮度差别极大引起的“黑洞效应”“视觉适应滞后”等视觉现象。因此，所有加强照明灯具在夜间均应关闭。

2　利用DIALux软件进行隧道照明仿真设计

2.1　DIALux软件简介

DIALux是一款对用户完全免费的灯光照明设计软件，它适用于所有灯具制造商提供的灯具。目前已有43家灯具制造商对DIALux软件提供赞助。这些持有DIALux许可证的灯具制造商提供所谓的“DIALux插件”，即电子灯具目录。该目录通过DIALux软件为用户提供灯具的配光曲线、外形尺寸等参数。DIALux软件还可提供整体照明系统数据，并提供完整的书面报表及3D模拟图，大幅提升了照明设计师的工作效率与设计准确度[5]。

2.2　隧道模型建立

隧道照明模拟主要有2种方法：一是“道路照明”法，即按道路照明方式，忽略墙壁，不必建隧道拱顶模型，直接用道路模拟来计算路面亮度。其优点是可以直接生成路面亮度、纵向均匀度等道路设计所需的指标。二是“室内穹顶”法，即建立室内拱顶模型，通过计算照度换算为路面亮度。其优点是可以计算墙壁亮度。

考虑到隧道调光设计，本文选用“室内穹顶”法对隧道照明进行模拟仿真[6]。

本文参照JTG/T D70/2-01—2014附录B照明计算举例(简例B-1)300 m以下非光学长隧道进行仿真验算。隧道长280 m，路面宽度为10.8 m，断面高度为7.8 m，设计速度为80 km/h，设计小时交通量为750 h/(h·ln)，洞外亮度L20(S)为3 000 cd/m2。按照“室内穹顶”法建立隧道模型，如图1所示。

图1　隧道模型

采用灯具利用系数法进行照明系统计算，隧道照明系统设置见表2。

表2　隧道照明系统设置(单洞)

项目长度/m灯具型号布置方式单侧灯具间距/m路面亮度/(cd·m-2)数量/个入口段TH加强照明Lth140150W高压钠灯入口段TH加强照明Lth140150W高压钠灯中间段Lin180100W高压钠灯中线侧偏单光带2.52117510.5810228

2.3　灯具布设

根据前文所述算例，在DIALux软件中打开灯具库，选用雷士照明灯具库中150 W、100 W高压钠灯灯具进行仿真。在DIALux软件环境中，根据坐标位置，采用直线排列布灯方式将灯具布置在隧道中线位置。灯具安装高度选择自定义设置，并选择布设高度为5.5 m。

2.4　场景模式设置

根据前文所述白昼及夜间调光控制，将隧道照明分为晴天、云天、阴天、重阴天、夜间5级控制，按照表2将灯具分为中间段全夜灯、中间段半夜灯、入口段1加强照明1类、入口段2加强照明1类、入口段1加强照明2类、入口段2加强照明2类、入口段1加强照明3类、入口段2加强照明3类、入口段1加强照明4类、入口段2加强照明4类共计8组回路控制，并根据各灯具的设计间距及控制方式将8组回路分别对应添加到5个场景模式(控制群)中，如图2所示。

2.5　输出报表

DIALux灯具及场景设置完成后，就可以在DIALux 软件环境下进行照度计算并得出照度报表。计算前，应选择所需要测试的平面，分别在入口段1、入口段2、中间段设置3段计算面。确定了计算对象后，就可以对所需要的信息进行选择，如各种灯光控制场景效果图和计算面积图等。

图2　DIALux灯具及场景设置

本次验证的晴天模式各段计算面照度如图3所示，晴天模式伪色表现如图4所示。

图3　隧道晴天模式各段计算面照度

图4　隧道晴天模式伪色表现

经软件计算结束后，可在报表区查询及输出仿真结果，并从中得到隧道照明所需的一些重要信息，如灯具布设、3D仿真效果、伪色表现、隧道内各段平均照度值等。有了这些信息，就可以和之前已经计算好的隧道内各个照明段在各种控制模式下的照明亮度需求进行对比。经过对比便可以得出隧道内的照明亮度是否满足实际中的照明需求，是否符合各级控制需求，从而为驾驶员提供更加良好舒适的驾驶环境。

3　结束语

为消除“黑洞效应”和“白洞效应”，需对公路隧道照明进行有效控制，以使隧道内电光源照明亮度与隧道外自然光亮度之间尽可能建立一种相对稳定、较为缓和的照明亮度递减适应曲线，满足公路隧道运营安全的需要，最大限度地节约电能[7]。

本文利用DIALux软件对隧道照明系统进行了仿真模拟，并根据洞外照度对隧道照明调光设计进行了模拟。该软件可以在短时间内对设计方案进行精确计算、仿真模拟、生成报表，可快速精确地提供照明设计方案和计算结果，并对驾驶员驶入隧道后的安全性和舒适度进行综合评价。

参 考 文 献

[1]　张立波，郝海杰.浅析影响公路隧道照明设计的因素[J].北方交通，2007(3)：94-96.

[2]　魏文信.室外照明工程设计手册[M].北京：中国电力出版社，2010.

[3]　招商局重庆交通科研设计院有限公司.JTG/T D70/2-01—2014　公路隧道照明设计细则[S].北京：人民交通出版社，2014.

[4]　金绍晨.基于DIALux的隧道照明仿真设计[J].物联网技术，2013(10)：26-28.

[5]　吴玥含，陈勇良.基于DIALux 的公路隧道照明设计优化[J].四川建筑，2011，31(5)：124-125.

[6]　李志鹏.基于DIALux的公路隧道照明设计[J].山西交通科技，2014(2)：70-74.

[7]　王少飞，邓　欣，吴小丽.公路隧道照明控制技术综述[J].公路交通技术，2010(2)：132-138，146.

Application of DIALux Software in Tunnel Lighting Dimming Design

TANG Xin

Abstract: Tunnel lighting shall provide enough visual information for drivers. Brightness inside the tunnels shall adapt to changes of real-time traffic flow and real-time brightness outside tunnels. Therefore, lighting dimming in tunnel operation is extremely important. DIAlux software can realize selection and layout of lamps and lighting simulation in spatial environment. This paper introduces visual features of tunnel lighting, expatiates distribution of illumination intensity, and simulates tunnel lighting by means of DIALux software. The paper establishes tunnel models, arranges lamps and sets various scene modes according to the design requirements, and simulates brightness in hierarchical dimming tunnels. Based on report outputs, some important information required for tunnel lighting is obtained to provide basis for selection of the optimal tunnel lighting design scheme.

Keywords: tunnel lighting; DIALux; hierarchical dimming; simulation

文章编号：1009-6477(2016)01-0126-04

中图分类号：U453.7

文献标识码：B

作者简介：唐　鑫(1981-)，男，四川省南江县人，硕士，工程师。

收稿日期：2015-08-04

DOI:10.13607/j.cnki.gljt.2016.01.028