1 研究意义与背景

公路隧道作为提升公路运营效率和服务水平的重要建设手段，在我国山区道路被广泛使用，国内特长隧道的数量及里程均在不断增加。然而与隧道相关的交通事故屡见不鲜，国内外相关研究表明，超过80%的交通事故是由驾驶人引起，驾驶员能否及时获取道路信息是交通安全的基本保障，而行车过程中80%~90%的信息均依靠视觉获得^[1]，公路隧道作为一种特殊的管状构造物与普通路段环境相比具有隧道内外亮度反差大、能见度较低，视觉环境差等缺点^[2]。据统计分析，隧道事故多发的一个主要原因是隧道内低亮度导致驾驶人员视认能力下降，公路隧道照明系统的改善对于保障行车安全并且使驾驶员有比较舒适的视觉环境具有重要意义。

周礼中^[3]在高速公路隧道洞内保护性装饰中的应用研究中指出有机硅防护材料具有色泽均匀、亮丽等优点，能够改善隧道照明环境；谢晓玲^[4]等人通过灯具配光选型和合理的灯具布置，提出了一种新型的LED灯具照明系统与现有钠灯系统比较,在满足同样照明标准情况下节约了近50%的能源消耗；Salata^[5]等人对不同灯具和隧道内路面铺装组合进行了经济效益和照明效果的分析，给出了各方案的优缺点评价。

但是现阶段研究多局限于隧道照明技术本身优化，各规范、指南也仅局限于隧道内路面的亮度或者照度水平^[6]，忽略了对驾驶员、设计人员和养护人员多主体的考虑。故本文采用封闭式问卷^[7]的形式，分别针对三个不同的主体设计相应的问卷进行调查，旨在明确隧道视觉环境影响驾驶员驾驶感受的程度和主导因素，分别从设计和管理角度提出公路隧道视觉环境改善思路和实施方案，为隧道建设和使用过程中照明改善提供参考。

2 问卷设置说明

在隧道行车过程中，驾驶员主要受隧道光环境的影响。传统的隧道照明设计只注重驾驶员能否辨清前方障碍物，未考虑到隧道光环境设计是否符合驾驶员生理感官。因此有必要针对驾驶员的感官进行问卷调查；隧道照明设计人员和隧道照明养护人员是建设于保持隧道光环境的直接负责人，通过对他们的调查可以与驾驶员实际感受进行比对，能更好的从“供给”两端提出改善策略。

为方便数据统计，本次问卷在分析时根据语意的差别设置了不同的对应分值，此法可在后续分析中直观的统计出受访者对当前隧道照明情况的评价^[8]，语意差别量表下表所示：

表1 语意差别量表

3 问卷调查结果分析与统计

3.1 针对驾驶员的隧道照明现状调查

3.1.1 问卷调查结果与分析

隧道照明中，使用者对照明条件的需求主要包括安全行驶、及时察觉紧急情况、看清路标及指示系统、防止视觉疲劳与眩光影响以及视觉舒适度和自然度^[8]。据此设计的问卷问卷调查共回110份，其中受访对象的背景结构分布如图1所示。

图1 受访对象背景结构分布图

表2 主观测试各项得分

从统计分析的各个分值可以得到如下结果：接受调查的110名受访者认为隧道内路面亮度普遍偏暗，且路面亮度均匀性不佳；在隧道内正常行车条件下，隧道内部标志标线大多数清晰可辨，且视觉环境能够基本满足车辆的安全运行，但评分相对较低，仍需要进一步改善加强。

根据调查结果还得出，在110名受访者中，有53.64%的人认为当前隧道环境中路面情况并不是均清晰可见；有接近60%的受访者认为隧道行驶过程中视野内各空间组件亮度比不太合适；有一半受访者认为当前隧道照明环境中物体显色性较差；有超过四成的受访者认为在当前隧道照明环境中行车缺乏安全感，而且普遍认为因节能等原因降低隧道开灯率极大的影响了隧道行车的舒适性。

为了进一步研究受访者在当前隧道照明环境中是否具有安全感与路面情况、入隧后是否有明暗不适、隧道内明暗变化是否明显以及显色是否真实等问题，进行相关性分析结果如下：

表3 二分类选项题目相关性分析

由表3可得，路面亮度、路面亮度均匀度、进入隧道后的明暗适应度、隧道内各空间组件亮度对比和显色性与受访者在隧道内行车的安全感有显著相关关系。总体上来讲，路面亮度和均匀度指标越高，入隧后明暗适应反应时间越短、各空间组件亮度对比度越好、隧道中物体显色越真实受访者在隧道中行车安全感越高。

3.1.2 分析小结

根据问卷调查结果的统计与问卷调查的分析得出如下结论：

(1)当前隧道照明环境总体上比较昏暗，路面亮度以及路面亮度均匀性不佳；

(2)当前隧道照明设施缺乏后期养护和维修；

(3)在隧道节能方面粗暴的降低隧道开灯率的现象普遍存在；

(4)有相当一部分驾驶员无法在当前隧道行车环境中获得安全感。

3.2 针对隧道照明设计人员的隧道照明设计现状调查

3.2.1 问卷调查结果与分析

为了从源头找出隧道光环境的缺陷，就需对隧道设计人员进行调查。对隧道设计人员的问卷调查的统计分析结果如下：

在回收的73份问卷中，有超过50%的被调查设计人员表示自己重视隧道中间段的照明设计，且在隧道照明灯具的选用上多以LED灯为主；在隧道墙面材料的选用上，哑光釉面瓷砖、有机硅涂料和蓄能自发光涂料的应用较为广泛。

在设计隧道照明光环境过程中，大多数设计人员未将温度和湿度作为隧道照明的影响因素；设计过程中在灯具设置间隔和隧道照明运营成本上考虑较多，对隧道墙面材料对照明的影响考虑较少。

在提及是否会，有超过70%的设计人员表示很少或者从不根据隧道不同线形进行灯具布置的差异化设计，而且在灯具种类的选择和布设中也大多参考已有的同类设计，很少去采用新的设计方法。

表4 差异化设计频率统计

总体而言，隧道设计人员在设计隧道照明时均考虑了安全节能的因素，也有部分新的材料与设计应用到了照明设计当中，但是缺乏统筹设计，应用程度相对较低。

3.2.2 分析小结

根据问卷调查结果统计与问卷调查的分析得出如下结论：

(1)隧道照明设计中就已经考虑了节能的问题，但是仍然不能满足运营过程的节能要求；

(2)隧道照明设计大多遵从已有设计和规范，对于新设计的应用和接纳程度偏低；

(3)隧道照明设计仅仅是根据满足了规范设计的要求，但是没有在实际使用和后期维护中做过多考虑，机械的、固定的设计较多，以人为本的设计的较少；

(4)当前隧道照明设计缺乏整体考虑，侧壁、拱顶等光环境构成要素并未包含在内，组合设计意识缺乏。

3.3 针对隧道照明养护人员的隧道照明运营现状调查

3.3.1 问卷调查结果与分析

隧道照明养护作为维持和运行隧道光环境的最后一道保障，起着至关重要的作用。隧道养护人员的问卷调查的统计与分析结果如下：

在接受调查的78位养护人员当中，有85%的人表示隧道照明是作为单列养护项目来进行的，且在他们维护的灯具主要以LED灯和高压钠灯为主。

由图2可知，有超过九成的受访表示隧道开灯率常年保持在在80%以下，这样的举措虽然能够在一定程度上节省运营开支，但是隧道内行车安全性却无法得到保障。

图2 隧道运营开灯率频数与频率累计曲线图

养护人员对影响隧道照明设施运营状况因素的处理手段大多为视情况而定，养护计划随意性大，未形成系统的、科学的养护计划与方法。

3.3.2 分析小结

根据问卷调查结果的统计与问卷调查的分析得出如下结论：

(1)目前隧道照明的养护手段不科学、不系统，养护周期缺乏计划性；

(2)隧道照明养护类别繁杂，且开灯率不足；

4 改善意见与建议

目前我国公路隧道已经从建设期逐渐过度到运营期，改善驾驶员在隧道内行驶的视觉环境，构建节能减排、以人为本、安全舒适的隧道运营环境成为了主旋律。结合驾问卷调查结果所反映出的问题给出以下改善策略：

(1)细化隧道照明设计规范和养护指南

目前隧道光照环境虽然硬件设施能够满足设计规范要求，但是在后期运营和实际运行表现中相对较差。一方面应结合运营实际，细化隧道照明设计规范；另一方面要形成科学的、系统的养护指南，从而达到节能减排，安全适用、长期服务的目的；

(2)选择光源多元化

要提升隧道内驾驶员的视觉感受、提高驾驶员的视觉适应性，在选用灯具时就不仅要考虑隧道灯光的亮度需求，还应考虑光源的色温、亮度均匀性等其他属性；

(3)因地制宜、差异化设计

在隧道照明设计过程中要因地制宜，要针对不同的平面线形做好差异化设计，改变固有设计思维，积极尝试新的设计方案，采用性能更优的灯具和侧壁涂装；

(4)设计隧道照明智能节能系统

隧道开灯率不足的主要原因是基层养护单位难以承担不间断隧道照明带来的高昂的电费开支，针对这一问题可以通过隧道智能调光来改变机械的开关灯来节约电能，设计公路隧道照明智能节能系统以在满足照明需求的前提下实现节能；

(5)重视整体、组合优化、统筹设计

目前大多数照明设计都是从单一的角度去考虑改进措施，缺少整体设计，应考虑隧道光环境的组合设计，将隧道路面结构、装饰材料和光源等因素统筹设计，从而实现最优设计。