터널 조명 설계 및 요구 사항
터널 조명은 터널 내부 환경의 갑작스러운 적응성 문제를 해결하기 위해 필요합니다. 터널을 들어가거나 나오는 사람의 경우 내외부의 밝기 적응성을 균형있게 유지해야 합니다. 이 설계는 특정 길이의 터널을 기준으로 이루어집니다.
왜 터널 조명이 필요할까요?
밤에는 터널이 열린 도로와 유사하게 조명될 수 있습니다.
다시 말해, 터널 조명의 시각적 성능과 시각적 쾌적성 측면은 충족되어야 합니다.
터널 조명과 도로 조명의 차이점
우리가 터널 조명의 야간 요구사항을 도로 조명과 비교하면, 터널 조명의 요구사항은 특히 주간에 중요한 터널 길이에서 충족되어야 함을 알 수 있습니다.
하지만 도로 조명의 경우, 조명 계획에 대한 요구 요소는 야간에만 관련됩니다.주요 적응성 문제는 주간에 터널 내부 상태와 관련이 있습니다. 눈이 낮 시간의 밝기에 적응한 상태에서, 터널 입구의 상대적으로 낮은 조명 밝기에 갑자기 노출되면 제대로 작동하지 못합니다. 그러나 도로 조명의 경우, 낮에서 어두운 외곽으로 가는 데 오랜 시간이 걸리므로 이러한 갑작스러운 밝기 적응 문제가 없습니다.
터널 조명 설계의 적응성 기준
터널에 들어갈 때, 첫 부분의 조명은 눈의 적응 상태와 관련되어야 합니다.
밤에 터널 내부에서 어둠에 적응한 눈에 충분한 밝기를 제공해야 합니다.
조명기는 눈이 적응할 시간을 주기 위해 가장 높은 밝기부터 가장 낮은 밝기까지 점진적으로 전환되도록 배치해야 합니다.
40m 길이 규칙이란?
일반적으로 제공되는 터널의 중요한 길이는 약 40m입니다. 이 길이는 다음과 같이 도출됩니다.
그림에 따르면, 40m 규칙에서는 다음과 같이 말할 수 있습니다.
약 15m의 거리 동안 충분한 일광이 터널로 들어옵니다.
터널 입구의 물체와 터널 내부의 조명된 도로 표면 사이의 거리는 15m를 넘지 않습니다.
터널 앞 도로 표면은 일광으로 밝혀져 있어야 하며, 이를 통해 도로 위의 물체가 보이게 해야 합니다.
터널 입구의 높이는 200cm이어야 하며, 터널 입구에서 100m 앞, 도로 표면 위 1.5m 지점에서 볼 때 터널 입구의 물체가 명확히 보여야 합니다.
나머지 25m는 터널 내부에서 인간의 눈이 점진적으로 밝기 적응성을 가지도록 조명 설계에 사용됩니다. 25m는 터널 내부의 최소 길이이며, 더 길어질 수 있습니다.
이 40m 규칙은 직선 수평 터널에만 적용되며, 중량 교통 부하를 운반하지 않는 경우입니다.
특수 터널 조명은 다음 경우에 제공되어야 합니다.
터널이나 터널 접근 도로에 곡선이 있는 경우,
통행하는 차량들 때문에 종종 출구가 보이지 않는 경우.
터널 내부 도로 길이 분류
터널 내부 도로 길이는 네 개의 구역으로 나뉩니다. 그들은 다음과 같습니다.
임계 구역
전환 구역
내부 구역
출구 구역
임계 구역
임계 구역은 터널의 시작 부분입니다. 임계 구역의 벽과 도로 표면은 어떤 장애물에도 대비하여 보여져야 합니다.
이 구역에서 일어나는 일을 살펴보겠습니다.
운전자가 터널 입구에 접근할 때, 이미 눈은 낮 시간의 높은 밝기에 적응되어 있습니다.
다시 말해, 터널 내부의 밝기 수준은 외부보다 훨씬 낮으므로, 어떤 물체나 내부의 세부 사항이 보이지 않을 것입니다.
따라서, 긴 터널의 임계 구역은 주간에 특별한 조명이 필요합니다. 이는 접근하는 운전자의 시각적 신뢰성을 적절한 수준으로 유지하기 위해서입니다.
임계 구역의 밝기 수준은?
터널 조명에 대한 조사가 수행되었습니다. 20cm x 20cm 크기의 물체가 100m 거리에서 임계 구역에서 충분히 보이는 것으로 확인되었습니다. 외부 적응 밝기는 임계 구역에서 어떤 물체를 보는데 필요한 밝기에 영향을 미칩니다.
아래 그림은 CIE의 기술 조사에서 가져온 것입니다.
임계 구역의 밝기는 밝기 대조의 변화를 제공합니다. 범위는 7 Lux/cd/sq-m입니다.
위의 그림은 외부 적응 밝기 수준이 약 100 cd/sq-m 이상임을 보여줍니다.
임계 구역의 밝기 (Lth)는 적응 밝기 (La)의 0.1배 이상이어야 합니다.
임계 구역에서 불균등한 밝기로 이동하는 관찰자는 어떻게 될까?
실제로, 물론, 터널 입구 주변의 밝기는 균일하지 않습니다.
관찰자가 터널로 접근할 때, 상대적으로 어두운 터널 입구와 그 주변의 밝은 점유율이 운전자의 전체 시야에 포착됩니다. 이미 외부의 낮 시간 밝기에 적응한 상태에서 터널로 들어가면, 눈은 터널 내부의 밝기에 적응하지 못합니다. 그러나 운전자의 눈의 적응은 계속해서 변화하고 있습니다. 그러나 접근 후不久后，眼睛会逐渐适应隧道内的亮度分布。
### 临界区长度是多少？
临界区长度必须等于从隧道入口开始的停车距离，包括足够的额外距离以确保具有适当背景亮度的物体可见。
停车距离是从决定在隧道内停车的点到最安全的距离。
在此长度内，障碍物必须对接近隧道入口的驾驶员清晰可见。
#### 过渡区
在临界区之后计算过渡区。观察者在该区域容易达到适应亮度。
在过渡区之前，在停止决策点和隧道入口之间的某个地方，驾驶员视野内的亮度开始迅速下降。这会导致眼睛的适应状态发生变化。因此在过渡区内，人眼的适应非常容易。
过渡区内的亮度梯度是可以容忍的。
目前还没有准确的信息说明如何在实践中维持亮度值，特别是对于比停止决策点更接近隧道入口的驾驶员。
上图显示了相对于80公里/小时行驶速度下停止决策点处的等效适应亮度，隧道内允许的亮度变化过程。
其中，
- Lst 是停止决策点处的等效适应亮度，
- Lth 是临界区亮度，
- Ltr 是过渡区亮度，
- dr 是安全驾驶员停车距离（80公里/小时时为100米），
- dt 是从隧道入口到过渡点的距离（10米），
- db 是标准20厘米正方形物体与临界区末端之间形成物体背景所需的距离，假设标准眼高为1.5米，且视距等于安全驾驶员停车距离。
在实践中，可以在过渡区内逐步近似平滑的亮度降低曲线。
#### 内部区
内部区紧接在过渡区之后，并在出口区之前开始。该区域的一般特征如下：
- 在长隧道的过渡区中，通常保持亮度水平恒定。
- 在此内部区，眼睛不需要适应。
- 但是需要安排一个相对较高的亮度水平，与夜间开放道路上所需的亮度水平相比。
- 夜间，隧道内的照明水平需要高于开放道路。这是因为隧道内的空间较小，纠正横向距离判断错误的空间较少，避免障碍物的空间也较少，如果发生事故，后果可能更为严重。
一般来说，建议长度超过1公里的隧道的亮度水平为5 cd/平方英尺至20 cd/平方英尺，因为在这种情况下，适应时间比短隧道更多。当预期有大量的灰尘和烟雾（废气）时，照明水平应足够高以补偿由此引起的能见度损失。
### 出口区
在出口区，低到高的亮度适应实际上瞬间完成。这是因为在出口区，障碍物会在明亮的出口背景下明显突出。因此，出口区不需要额外的适应照明。
如果是在夜间，如果没有道路照明灯具在隧道外，则通过隧道出口区看到的隧道外部部分会像一个黑洞。为了避免这个问题，需要在这段道路上提供道路照明。道路照明应覆盖20米到300米的范围，并应逐渐降低水平。
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