引言

當(dāng)駕駛員在特長(zhǎng)隧道中間段單調(diào)壓抑的特殊環(huán)境中駕駛,尤其是在相對(duì)較暗的管狀空間內(nèi)時(shí),其生理、心理均會(huì)由于受到隧道內(nèi)特定環(huán)境的影響,導(dǎo)致反應(yīng)遲鈍、動(dòng)作遲緩、駕駛疲勞甚至出現(xiàn)恐懼感,給安全駕駛帶來(lái)隱患。

國(guó)內(nèi)外大量研究表明,在特長(zhǎng)隧道內(nèi)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(dòng)調(diào)整當(dāng)前喚醒水平,降低駕駛員的駕駛工作負(fù)荷。

通過對(duì)駕駛員在特長(zhǎng)隧道內(nèi)駕駛工作負(fù)荷變化規(guī)律進(jìn)行大量試驗(yàn)研究,結(jié)果表明,駕駛員在限速60km/h隧道內(nèi)行駛時(shí),80%的駕駛員在隧道內(nèi)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(shí)改善路側(cè)環(huán)境,設(shè)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(fù)荷,延緩駕駛疲勞的產(chǎn)生。

1張承高速公路簡(jiǎn)介

張承高速公路是國(guó)家高速公路網(wǎng)首都環(huán)線高速的重要組成路段,有效連接國(guó)家高速公路網(wǎng)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(wǎng)絡(luò)的主要組成部分。其中承德段路線全長(zhǎng)203.483km,采用雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),設(shè)計(jì)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(zhǎng)度達(dá)68.4km。其中小三岔口隧道左洞長(zhǎng)4469m,右洞長(zhǎng)4498m,屬特長(zhǎng)隧道。隧道內(nèi)當(dāng)前照明采用LED照明燈具、雙側(cè)布設(shè)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(cè)壁約5m高位置對(duì)稱安裝專用的工程激光投影儀,安裝間距約5～6m,結(jié)合圖案融合拼接器,達(dá)到一個(gè)較為自然和完整的圖案狀態(tài),實(shí)現(xiàn)圖案的動(dòng)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(shù),要求較高,設(shè)備價(jià)格高昂,安裝和后期設(shè)備維護(hù)難度較大,維修成本高。

2.2LED點(diǎn)光源組成的陣列方案

該方案借鑒戶外建筑景觀設(shè)計(jì),在隧道頂部安裝全彩

LED點(diǎn)光源燈串組成陣列,通過計(jì)算機(jī)軟件控制可產(chǎn)生不同的圖像變化。LED點(diǎn)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(zhì)較為粗糙,亮度不夠柔和,對(duì)駕駛員視覺刺激較為強(qiáng)烈,負(fù)面影響暫無(wú)報(bào)告可依。該方案平均造價(jià)在200元/m2以上,長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后容易產(chǎn)生單點(diǎn)故障甚至連片黑點(diǎn),且LED點(diǎn)光源安裝在隧道頂部,需要封道進(jìn)行高空車作業(yè),設(shè)備維護(hù)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(shí)施彩色噴繪,較多的是彩繪藍(lán)天白云,然后在隧道橋架上部安裝向上投光的泛光燈來(lái)照亮隧道頂部,從而營(yíng)造一種在天空下的感覺,讓司機(jī)感覺放松。該方案造價(jià)在100～200元/m2,造價(jià)較高,且長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)后,隧道壁易沾染油煙灰塵,難以清理。

3本項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案

經(jīng)廣泛市場(chǎng)調(diào)查及綜合比較后,筆者發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)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(shè)計(jì)和大功率的LED光源,單側(cè)一臺(tái)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(jīng)實(shí)物現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證,并結(jié)合管理處具體要求,本項(xiàng)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(nèi)約2.5km處第3車行橫洞和第4人行橫洞之間,采用25臺(tái)一體化景觀投影燈在隧道頂部構(gòu)造200m的藍(lán)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(yán)禁超速"文字,同時(shí)在隧道兩側(cè)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(yíng)造一種類似叢林的環(huán)境。

為達(dá)到更好的節(jié)能效果,設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程開關(guān)控制箱,可通過監(jiān)控中心的軟件平臺(tái)遠(yuǎn)程操作啟閉,在深夜無(wú)車時(shí)可關(guān)閉景觀照明,既節(jié)約能源,又延長(zhǎng)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(shè)備技術(shù)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(guó)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(zhì)為耐高溫肖特玻璃:防水等級(jí)1P65:外殼材質(zhì)為優(yōu)質(zhì)鋁合金:電機(jī)類型為交流同步電機(jī)。

(2）文字投影燈:功率70w:工作電壓110～240VAC,50～60Hz:光源類型為L(zhǎng)ED:芯片品牌為國(guó)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(zhì)為耐高溫肖特玻璃:具備防水功能:外殼材質(zhì)為優(yōu)質(zhì)鋁合金:電機(jī)類型為交流同步電機(jī)。

(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(yuǎn)程開關(guān)控制箱:材質(zhì)為優(yōu)質(zhì)冷軋鋼板,噴塑:控制器接口為網(wǎng)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(tái),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制開關(guān)功能。

4項(xiàng)目實(shí)施經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

對(duì)于景觀段的設(shè)置長(zhǎng)度,最初計(jì)劃是每個(gè)景觀段設(shè)計(jì)長(zhǎng)度定為100m,但經(jīng)初步計(jì)算,如果按車輛在隧道中以70km/h速度計(jì)算,車輛每秒鐘行駛約20m,這樣通過100m左右的藍(lán)天白云景觀段大約在4～5s,司機(jī)感受時(shí)間很短,效果有限。經(jīng)過調(diào)查和多次討論,我們總結(jié)出通過景觀段的時(shí)間在10s以上效果較好,因此最終確定景觀段長(zhǎng)度為200m。

另外,投影燈功率是項(xiàng)目成功實(shí)施的關(guān)鍵,功率太小會(huì)導(dǎo)致圖像發(fā)暗,功率太大又會(huì)導(dǎo)致景觀帶過亮,反而影響司機(jī)駕駛。經(jīng)多次試驗(yàn),將投影燈功率范圍設(shè)置在150～240w。

最后,從施工工藝和施工難度來(lái)說,該方案實(shí)施簡(jiǎn)單,設(shè)備調(diào)試方便,無(wú)需占用行車道,無(wú)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(shè)備后期維護(hù)保養(yǎng)工作簡(jiǎn)便,只需定期擦拭鏡頭即可。

5結(jié)語(yǔ)

采用一體化景觀投影燈在隧道中營(yíng)造藍(lán)天白云景觀照明帶的方案成本低,綜合造價(jià)約50元/m2,施工方便快捷,通過簡(jiǎn)單的動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)效果模擬白云飄動(dòng),通過遠(yuǎn)程開關(guān)控制,既能節(jié)約能源,又可延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。經(jīng)實(shí)踐證明,能有效提升司機(jī)在長(zhǎng)隧道內(nèi)的駕駛感受和注意力,從而提高行車安全。

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