引言

當駕駛員在特長隧道中間段單調壓抑的特殊環(huán)境中駕駛,尤其是在相對較暗的管狀空間內時,其生理、心理均會由于受到隧道內特定環(huán)境的影響,導致反應遲鈍、動作遲緩、駕駛疲勞甚至出現(xiàn)恐懼感,給安全駕駛帶來隱患。

國內外大量研究表明,在特長隧道內通過改善環(huán)境景觀的方式,可以使駕駛員根據(jù)自己的注意力現(xiàn)狀,主動調整當前喚醒水平,降低駕駛員的駕駛工作負荷。

通過對駕駛員在特長隧道內駕駛工作負荷變化規(guī)律進行大量試驗研究,結果表明,駕駛員在限速60km/h隧道內行駛時,80%的駕駛員在隧道內行駛至3.8km處開始出現(xiàn)駕駛疲勞。因此,需要在此之前及時改善路側環(huán)境,設置特殊景觀,刺激駕駛員的喚醒水平,降低駕駛員駕駛工作負荷,延緩駕駛疲勞的產生。

1張承高速公路簡介

張承高速公路是國家高速公路網首都環(huán)線高速的重要組成路段,有效連接國家高速公路網的中大廣、京藏公路,是河北省"五縱六橫七條線"高速公路布局規(guī)劃中"線一"的重要組成部分,與"縱一"和"橫一"有效連接。張承高速公路是河北省北部地區(qū)規(guī)劃的唯一一條東西向高速公路,也是張家口、承德兩市高速公路網絡的主要組成部分。其中承德段路線全長203.483km,采用雙向四車道高速公路標準建設,設計速度為100km/h。

張承高速公路承德段全線有18條隧道,單洞總長度達68.4km。其中小三岔口隧道左洞長4469m,右洞長4498m,屬特長隧道。隧道內當前照明采用LED照明燈具、雙側布設方式。

2隧道特殊景觀照明系統(tǒng)的主流方案

2.1專用的激光投影儀方案

該方案是在隧道左右側壁約5m高位置對稱安裝專用的工程激光投影儀,安裝間距約5～6m,結合圖案融合拼接器,達到一個較為自然和完整的圖案狀態(tài),實現(xiàn)圖案的動態(tài)變化。該方案投影效果多變,亮度較好。但需要用到邊緣融合、激光投影等技術,要求較高,設備價格高昂,安裝和后期設備維護難度較大,維修成本高。

2.2LED點光源組成的陣列方案

該方案借鑒戶外建筑景觀設計,在隧道頂部安裝全彩

LED點光源燈串組成陣列,通過計算機軟件控制可產生不同的圖像變化。LED點光源間距一般采用橫向間距12.5cm,縱向間距25cm。該方案投影效果同樣多變,亮度較好。但畫質較為粗糙,亮度不夠柔和,對駕駛員視覺刺激較為強烈,負面影響暫無報告可依。該方案平均造價在200元/m2以上,長時間運行后容易產生單點故障甚至連片黑點,且LED點光源安裝在隧道頂部,需要封道進行高空車作業(yè),設備維護難度很大,維修成本高。

2.3隧道彩色噴繪+泛光燈照明方案

該方案是在隧道頂部實施彩色噴繪,較多的是彩繪藍天白云,然后在隧道橋架上部安裝向上投光的泛光燈來照亮隧道頂部,從而營造一種在天空下的感覺,讓司機感覺放松。該方案造價在100～200元/m2,造價較高,且長期運營后,隧道壁易沾染油煙灰塵,難以清理。

3本項目設計方案

經廣泛市場調查及綜合比較后,筆者發(fā)現(xiàn)國內目前有可定制開發(fā)的隧道專用一體化景觀投影燈,可投定制的、可人工更換的圖案。這種投影燈采用了專門的鏡頭設計和大功率的LED光源,單側一臺投影燈即可覆蓋兩車道隧道頂部約10m的空間,效果可媲美涂料噴繪方案。

經實物現(xiàn)場驗證,并結合管理處具體要求,本項目最終決定采用一體化景觀投影燈＋文字投影＋隧道壁燈照明的綜合解決方案,即:

（1）在張家口方向隧道洞內約2.5km處第3車行橫洞和第4人行橫洞之間,采用25臺一體化景觀投影燈在隧道頂部構造200m的藍天白云景觀段。為了圖案銜接更為自然,景觀投影燈之間的安裝距離定為8m。

(2）在景觀段前方200m左右安裝文字投影燈向隧道頂部投射紅色"變道抓拍"文字。

（3）在景觀段后方200m左右安裝文字投影燈向隧道頂部投射紅色"嚴禁超速"文字,同時在隧道兩側安裝綠色LED壁燈各10盞,間距10m,打造約100m的綠色光柱景觀段,營造一種類似叢林的環(huán)境。

為達到更好的節(jié)能效果,設計遠程開關控制箱,可通過監(jiān)控中心的軟件平臺遠程操作啟閉,在深夜無車時可關閉景觀照明,既節(jié)約能源,又延長燈具使用壽命。具體安裝位置示意圖如圖1所示。

圖1燈具安裝位置示意

主要設備技術參數(shù)如下:

(1）一體化景觀投影燈:功率150w:工作電壓110～240VAC,50～60Hz:光源類型為大功率LED:芯片品牌為國外名牌:光通量1001m/w:顯色指數(shù)>80:光源壽命10000h:投射角度為左右3609、上下09～909:圖案片材質為耐高溫肖特玻璃:防水等級1P65:外殼材質為優(yōu)質鋁合金:電機類型為交流同步電機。

(2）文字投影燈:功率70w:工作電壓110～240VAC,50～60Hz:光源類型為LED:芯片品牌為國外名牌:顯色指數(shù)>80:光源壽命10000h:投射角度為左右3609、上下09～909:圖案片材質為耐高溫肖特玻璃:具備防水功能:外殼材質為優(yōu)質鋁合金:電機類型為交流同步電機。

(3）隧道LED壁燈:功率18w:光源為綠色LED:圓柱形雙頭:控制方式為常亮。

(4）遠程開關控制箱:材質為優(yōu)質冷軋鋼板,噴塑:控制器接口為網口:輸出回路為雙路:每回路輸出電流>10A:其他要求為能夠接入現(xiàn)有隧道監(jiān)控管理平臺,實現(xiàn)遠程控制開關功能。

4項目實施經驗總結

對于景觀段的設置長度,最初計劃是每個景觀段設計長度定為100m,但經初步計算,如果按車輛在隧道中以70km/h速度計算,車輛每秒鐘行駛約20m,這樣通過100m左右的藍天白云景觀段大約在4～5s,司機感受時間很短,效果有限。經過調查和多次討論,我們總結出通過景觀段的時間在10s以上效果較好,因此最終確定景觀段長度為200m。

另外,投影燈功率是項目成功實施的關鍵,功率太小會導致圖像發(fā)暗,功率太大又會導致景觀帶過亮,反而影響司機駕駛。經多次試驗,將投影燈功率范圍設置在150～240w。

最后,從施工工藝和施工難度來說,該方案實施簡單,設備調試方便,無需占用行車道,無需登高操作,施工安全性較其他方案更有保障,更適合已通車路段的改造施工,而且設備后期維護保養(yǎng)工作簡便,只需定期擦拭鏡頭即可。

5結語

采用一體化景觀投影燈在隧道中營造藍天白云景觀照明帶的方案成本低,綜合造價約50元/m2,施工方便快捷,通過簡單的動態(tài)旋轉效果模擬白云飄動,通過遠程開關控制,既能節(jié)約能源,又可延長設備使用壽命。經實踐證明,能有效提升司機在長隧道內的駕駛感受和注意力,從而提高行車安全。

該系統(tǒng)實施后,廣大司乘人員普遍反饋良好,不僅提升了管理處服務質量和形象,更提高了司機的行車安全,系統(tǒng)整體造價低,施工便捷,使用效果顯著,值得推廣。