隧道工程

公路隧道照明旨在向驾驶员提供必要视觉信息，防止视觉缺陷诱发事故，提高安全与舒适。与一般道路照明不同：白天也需要照明，且受设计速度、交通量、线形及入口适应过程制约，更为复杂。

昼间接近与通过时的典型视觉问题：①入口前——长隧“黑洞”、短隧“黑框”；②进入后——暗适应滞后；③洞内——废气烟雾散射吸收灯光降低能见度；④出口——昼间“亮洞”眩光，夜间出口反成黑洞。

为克服上述问题需设置电照明，但设施与运营费用高：百米级隧道照明投资与运营占比可很高，须在安全与经济间寻求方案。

照明质量以驾驶员能获取的视觉信息量为尺度。规范上：交通量/行人少且$<300\,\mathrm{m}$的隧道可不设照明；二级及以上公路$>100\,\mathrm{m}$隧道应设可靠照明。

光通量$\Phi=K_m\int_{380}^{780}\Phi_{e,\lambda}V(\lambda)\,d\lambda$，$K_m=683\,\mathrm{lm/W}$，单位流明(lm)。发光强度$I=d\Phi/d\omega$，单位坎德拉(cd)，$1\,\mathrm{cd}=1\,\mathrm{lm/sr}$。立体角$\omega=A/r^{2}$，全球面$4\pi\,\mathrm{sr}$。

照度$E=d\Phi/dA$（平均$E=\Phi/A$），单位勒克斯(lx)。光出射度$M=d\Phi/dA$表示面发出的通量密度；反射/透射面有$M=\rho E$、$M=\tau E$。亮度$L_\theta=I_\theta/(\Delta A\cos\theta)$；理想漫射面$L$与方向无关，且$M=\pi L$，单位$\mathrm{cd/m}^{2}$（nt）。

同功率示例：220 V、40 W 白炽灯光通约 350 lm，荧光灯约 2100 lm（约 6 倍）。均匀点光源平均光强约$350/(4\pi)\approx 28\,\mathrm{cd}$；加反射器可提高定向光强而不增加总光通。

司机视觉：双眼视野约左右各$100^\circ$、上$50^\circ$、下$75^\circ$，但精细辨认集中在中央$1^\circ\sim 2^\circ$。可见光约$380\sim 760\,\mathrm{nm}$；明视觉峰值约 555 nm。视锥细胞主明视觉辨色，视杆细胞主暗视觉但对强光敏感易损。

路面是观察障碍物的主要背景（边墙亦为次背景）。提高平均亮度$L_{av}$可改善对比敏感度、降低对比阈值。Dunbar 试验表明$L_{av}$升高则察觉所需亮度对比$C$下降。一些国家路面平均亮度大致取$1\sim 2\,\mathrm{cd/m}^{2}$。

总均匀度$U_o=L_{min}/L_{av}$，隧道昼间$U_o\ge 0.7$、夜间$\ge 0.5$（含边墙 2 m 高范围）；敞路不低于 0.4。纵向均匀度$U_l=L_{min}/L_{max}$，隧道昼$\ge 0.8$、夜$\ge 0.6$。明暗光斑交替形成光斑（闪烁）效应，易致疲劳。