随着中国高速公路建设不断发展，公路隧道因具有改善道路线形、缩短线路距离等优点，而在我国山区公路得以大量百富策略白菜网。伴随着公路隧道的日益增多，在部分地区形成了大量的公路隧道群，其安全问题也日益严重。相关事故调查研究表明：公路隧道群进出口地段已经成为事故高发地段之一[1,2]，其原因主要是隧道进出口地段存在亮度的急剧变化，造成驾驶人员的明暗适应困难[3,4]，甚至会出现视觉震荡现象，严重影响行车安全。因此，需要对隧道进出口地段进行照明设计或设置相关的减光设施，用于缓解驾驶人员的明暗效应，保障行车安全。其中，设置减光设施是一种有效的措施。

目前，国内对隧道进出口地段减光设施的研究主要集中于单一隧道入口段。王立雄等[5]从亮度改变、瞳孔完成扩张的用时来确定减光段的长度，以避免炫光现象来确定减光量；李英涛等[6]提出了视觉恢复时间和照度差的关系曲线，并由此推断公路隧道入口的减光设施的合理长度；陆远迅等[7]提出了基于隧道照明视觉适应曲线的遮阳棚段落划分及透光率确定的方案；李靖等[8]提出了从节能角度考虑的隧道延伸照明段落设计方法；王宝林等[9]参照视觉适应曲线对自然光进行了模拟和拟合，以实现取消入口段加强照明的目的；王向等[10]利用Ecotect软件仿真计算了入口段的合理减光设置长度。但国内对公路隧道群路段的遮光设施设计方案研究尚属空白，本文结合CIE的视觉适应曲线提出一种公路隧道群遮光设施设计方案。

对于铁路隧道，根据《TB 10020—2017 J 1455—2017铁路隧道防灾疏散救援工程设计规范》相关条文规定：相邻隧道洞口间距小于一列旅客列车长度的一组隧道即为隧道群[11]。

但是对于公路隧道，相关规范中虽有提及隧道群的条文，但是对于公路隧道群的定义却没有做出解释。目前业内主要考虑用以下两种方法对公路隧道群进行定义[12]。

参考相关铁路隧道规范对于铁路隧道群的定义，给出相似的公路隧道群的定义：在隧道内发生灾情时，隧道群相邻隧道的交通流势必会产生影响。为了避免二次事故的发生，当连续隧道中某处发生灾情时，需要通过控制系统对隧道群进行联动控制。当两个相邻隧道之间的距离足够大时，只需封闭事故隧道及其上游隧道即可。但当两座相邻隧道之间距离较小时，如果封闭事故隧道及其上游隧道，就有可能造成两隧道之间的滞留车辆长度大于隧道间距的情况，造成滞留车辆进入上游隧道，导致车辆可能长期停留在隧道中,造成污染物浓度超标,给人员的健康带来威胁。其示意图如图1所示，其中，L1为上游隧道长度；L2为隧道间距；L3为事故隧道长度；L'为隧道间滞留车队的长度[13]。

根据定义，L'的计算公式如下：

式中：N为隧道高峰小时交通量（vel/h);Lc为车辆的加权平均长度（m);K为隧道的车道数（个）；V为隧道内设计行车速度（m/s);Pi为通过该隧道的第i类车所占比例；Li为通过该隧道的第i类车的长度(m）。

当L'>0时，可认为两隧道之间没有联系，为相互独立隧道。

当L'<0时，则认为两隧道形成隧道群。

当驾驶人员离开上游隧道时，需要经历一个由暗环境到明亮环境的适应过程，也被称作明适应。根据研究，一般人的明适应时间约为1～3 s[14]。而当驾驶人员离开隧道时，势必会受到白洞效应的影响。如果驾驶人员在尚未完成明适应期间即观测到了下一座隧道的洞口，即可认为两隧道形成隧道群[12]。

将驾驶人员在明适应状态下行驶的距离记作S1，注视点距观测点位置的距离记作S2，若有隧道距离满足公式（3），则可认为形成隧道群。

取明适应时间为3 s，根据计算，相应设计时速下车辆驾驶人员明适应期间的驾驶距离S1如表1所示。

根据相关资料，可得车速与驾驶员注视点距离S2关系，如表2[14]所示。

因此，在不同设计时速下，对应的临界隧道间距如表3所示。

综上，当两隧道间距小于防灾或驾驶视觉要求的隧道间距时，即可认为形成公路隧道群。

目前隧道洞口减光设施主要有遮光棚、遮阳棚以及通透式棚洞三种型式[15]。

遮阳棚是一种顶部封闭的棚状构筑物，它利用透明或半透明材料的透光作用达到减光效果，其遮阳减光效果较好，路面照度均匀度高，且同时具有保护路面的作用。其缺点在于运营期间的维护工作量大，而且不利于隧道群的通风。

遮光棚是一种顶部敞开的棚状构筑物，它的特点在于允许日光直接照射到路面上，且结构相对轻巧、简单。它的优势在于工程投资较低，运营期间工作量小，通风效果好，但也有着路面照度不均匀的缺点。

通透式棚洞是一种充分利用地形的减光设施，与自然环境相容性较好，可以较大限度地减小植被破坏面，且与周围景观相协调，通风与采光设施也较好，但是该结构受地形条件限制较大，不能被广泛采用。

考虑到隧道群地形环境较为复杂，且需要均匀的光照而减少视觉刺激，故选用遮阳棚作为减光设施。

对于隧道间距较小的隧道群，考虑修建连接两隧道的遮光设施，相当于直接减少外部光照强度，可以有效降低驾驶员的明暗视觉效应，但是要同时考虑通风及防灾的相关要求。对于隧道间距较长的隧道群，考虑修建不连续的遮光设施，形成一个光环境突变缓解区域，降低明暗效应带来的不适。

根据相关研究表明，当入口处的照度值小于10 000lx时，入口段将不会出现暗适应中的视觉震荡现象[16]，对改善隧道驾驶环境而言有很高的价值。

照度与亮度存在以下换算关系：

式中：E为照度（lux);L为亮度（cd/m2);K为路面平均亮度与照度换算率。

对于在遮阳棚内的路面，考虑其照度为:

式中：Eout为遮阳棚内路面照度（lux);L20为洞外亮度（cd/m2);K为路面照度与平均亮度换算率；c为遮阳棚遮光率。

在无实测数据的情况下，沥青混凝土路面的平均照度与平均亮度的换算系数K可以取15 lx/(cd·m-2)，水泥混凝土路面照度与平均亮度的换算系数K可以取10 lx/(cd·m-2)[16]。

洞外亮度L20是隧道照明的重要基准之一[11]。洞外亮度是指在接近段起点S处，距地面1.5 m高，正对洞口方向20°视场实测得到的平均亮度。根据我国现场实测结果分析，山岭隧道洞外亮度实测值普遍位于2 300～3 300 cd/m2之间[17]。

CIE提出了适应曲线Ltr=L20 (1.9+t)-1.4，用于描述连续亮度折减对人眼舒适度的影响[18]。在满足该曲线的亮度衰减下可以认为人眼没有不适感。在CIE对适应曲线的相关说明中，认为适应曲线可以通过多种形式进行拟合，但是前一段亮度值不得大于下一段亮度值的3倍，且亮度不得低于适应曲线上对应的亮度值。因此，需要对遮阳棚的遮光能力进行分段设计。

考虑分两段对遮阳棚的遮光率进行设计。其中c1为遮阳棚第一部分的透光率，c2为遮阳棚第二部分的透光率，示意图如图2所示。

依据CIE的适应曲线进行洞外明亮段到洞口段的遮阳棚设计，其主要设计点在于透光率的选择和遮阳棚长度的确定。其中，透光率的选择需要满足以下4个条件：

(1）隧道洞口的照度小于10 000 lx，应满足式(6):

对于前后两段不同亮度的区域，亮度衰减幅度小于1/3。

(2）外部区域—遮阳棚第一区域：

(3）遮阳棚第一区域—遮阳棚第二区域：

(4）遮阳棚第二区域—隧道入口处：

其中，k为隧道入口照明段的折减系数，由于采用了减光设施，故不再对隧道群入口照明段进行额外的折减。

初算考虑c1=0.35,c2=0.12，条件（2),(3）自然满足，条件（1),(4）的检算结果如下：

且

对于设计时速大于100 km/h的大交通流隧道也已满足要求。

对于不同透光率遮阳棚的长度设计，依据CIE的视觉适应曲线进行设计。透光率为c1的区段，其长度为2 s的行驶距离，表示为：

透光率为c2的区段，其长度为3 s的行驶距离，表示为：

其亮度折减示意图与视觉适应曲线如图3所示。

因此，对于不同设计速度的公路隧道群，建议的下游隧道入口段设计方案如表4所示（设计长度向上10 m取整）。

对于上游隧道出口段，主要考虑白洞效应对驾驶人员的影响。根据相关研究表明人体对明适应的能力大于暗适应的能力[19]。所以可以取与下游隧道入口处的遮阳棚相同透光率，并考虑降低取向下一级设计时速的设计长度，上游隧道出口段设计方案如表5所示。

上游隧道出口与下游隧道入口的遮阳棚长度之和如表6所示。

当隧道群间距大于对应设计时速下的总设计长度时，可以采用以上遮阳棚设计方案。

当隧道群间距小于于对应设计时速下的总设计长度时，需要进行连接式的遮阳棚设计，主要设计的内容在于各个区段遮阳棚的透光率的设计。

在使用连接式遮阳棚连接两座隧道时，相当于形成了一个“新的隧道”，其长度相当于两座隧道长度与隧道间距之和，极易形成一座“超长隧道”。因此主要考虑利用该区段的亮度变化来缓解驾驶员在长期隧道环境驾驶下可能产生的视觉疲劳。为了施工方便和提升驾驶人员的舒适感，遮阳棚透光率采用对称布置，各区段对遮阳棚透光率的要求仍要满足前后亮度比不小于1/3。

对于连接式遮阳棚，与非连接式遮阳棚一样，将L2段进行平分，对下游隧道入口处的透光率及长度进行设计计算，而上游隧道出口段部分考虑降级对称设计。在不同的隧道间距和设计时速下，可能存在图4、图5所示的两种情况。

第一种情况：取c1=c'1=0.3,c2=c'2=0.1，根据视觉适应曲线可得两段适应时间分别为1 s和2 s。其亮度折减示意图与视觉适应曲线如图6所示。

故根据不同时速可得下游设计长度如表7所示（设计长度向上10 m取整）。

第二种情况：当隧道间距小于以上设计速度对应的总设计长度时，选取c1=c'1=0.1即可。

根据以上连接式和非连接式遮阳棚的计算结果，在隧道群不同设计时速以及隧道间距下，建议的隧道群连接地段遮阳棚设计方案如表8所示。

(1）基于防灾角度和视觉适应角度给出了公路隧道群的定义：当实际隧道间距小于以上任意一种公路隧道群定义下的极限长度，即可认为形成公路隧道群。

(2）根据遮阳棚、遮光棚、通透式棚洞这三种常见的洞口减光设施在公路隧道群中的优劣势对比，选择遮阳棚作为公路隧道群连接段的减光设施。

(3）针对隧道进出口地段的明暗交替现象给出了非连接式遮阳棚和连接式遮阳棚两种设计思路。其中，非连接式遮阳棚主要用于缓解隧道群进出口地段的明暗效应，连接式遮阳棚则同时具有消除明暗效应及缓解长时间驾驶所产生的视觉疲劳的作用。