新北環快穿越秀朗橋地下道 車行地下道照明改善 案例分享

馮兆麟/新北市政府養護工程處
處長

黃春田/新北市政府養護工程處 副處長

黃柏升/新北市政府養護工程處 科長

李兆豐/新北市政府養護工程處 工程員

陳宣樺/和建工程顧問公司 董事長/土木技師

蔡逸勲/和建工程顧問公司 總經理/土木技師

一、緣起

新北環快穿越秀朗橋地下道,為新北市中永和地區來往交通之要道,長達230m。燈具配置由初始僅設置基本照明、後增加入口照明、再將部分燈具改為LED燈具,儘管逐年改善照明配置,仍無法有效改善進出地下道駕駛視差問題。據109年當年度統計交通事故,白天達5件(夜晚2件)。進一步調查,發現新北市轄區內多處地下道、涵洞,同樣在白天進出洞口時無法辨別前方路況,造成行車安全危害。新北市政府遂以本工程為示範案例,進行新北市車行地下道照明改善計畫。

二、改善計畫

本工程旨在改善車行地下道白天進出洞口,因視差效應影響行車安全,駕駛由地下道外駛進地下道時,因洞外輝度高,而地下道內有如黑洞,無法辨識;而駕駛在離開地下道,因外部輝度差異過大,造成視覺無法適應(如圖2.1)。

本改善計畫,首先重新檢討車行地下道照明設計,由新北市養護工程處處長主持,邀請專家參與規劃,審慎研擬改善對策,以新北環快穿越秀朗橋地下道為先例,提出改善照明之整體建議方案,供後續車行地下道照明改善工程設計參考。

主要改善項目如下:

檢討照明設計

既有車行地下道照明,並無特別考慮駕駛進出視差影響,在過去照明改善中,僅以增加燈具數量及改用LED燈具方式改善洞內照明。本工程依國內規範及國際照明協會照明手冊,針對白天輝度差異效應,加強照明,並將地下道分區進行照明設計,詳細設計流程及案例說明如第三節。

加強照明區使用LED燈具

汰換既有高壓鈉氣燈,以節能LED燈具取代。配光選用適用於隧道照明用的光學設計,且能大幅減少能耗、降低碳排。另,設計中色溫(4000K)及高演色性 (CRI70)之燈具,增加駕駛隧道內辨識度,提升行車安全。

引進智能調光控制系統

地下道洞口外加裝輝度感測器、配合調光控制系統,即時感測洞外輝度,因應當時天氣狀況快速回饋、隨時調整地下道內照明。自動化調整燈具,光通量百分比,可有效改善行車光線差異、並達到節能減碳的目的。

使用全效防塵漆

本工程地下道壁體全面油漆塗佈,除了提升照明環境外,採高附著度之全效防塵漆,可提升壁面油漆耐候性,降低維護成本。

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圖2.1 地下道入口及出口處皆因視差效應使駕駛無法辨識前方

 

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圖2.2 本工程照明改善策略

三、照明設計方法

新北環快穿越秀朗橋地下道為雙孔單向箱涵,總長230m。照明設計主要係採國內「交通工程規範」(交通部,2021)設計原則,並參考國際照明委員會隧道及地下道照明手冊CIE 88(2004),且符合國內「市區道路及附屬工程設計規範」(內政部,2022)進行檢討規劃。本地下道依規範分類屬於長隧道,其照明設計分別需考慮日間照明、夜間照明、緊急照明及連續性隧道之照明。其中,日間照明部分,為改善白天進出地下道視線差,避免黑洞效應之設計,本文後續將針對此部分進行說明。日間照明設計,為使駕駛人能適應地下道內光度之變化,規範規定應分區進行規劃,依據CIE 88建議,將入口區分為境界區、漸變區,規劃加強照明,以避免黑洞效應。待駕駛人適應地下道照明後進入內部區,此段僅需配置基本照明即可。而在進出口端部分,設置出口區加強照明,使用路人提前適應洞外輝度。其輝度配置與隧道位置關係,如下3.1所示。

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圖3.1 CIE 88(2004)建議單向長隧道沿車行方向照明配置輝度分佈圖

地下道內部整體輝度規劃,以洞外輝度控制(依CIE88建議以L20方法評定之),再考量行車速度,進入隧道(地下道)距離,建議進行各分區配置及調整,設計流程參考如圖3.2:

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圖3.2 單向長隧道地下道日間照明設計流程圖

本工程設計速率為50km/hr,安全停車視距為55m,進口端輝度L20量測:東北向為2140(cd/m2)、西南向為2059(cd/m2),K值取0.05,因此漸變區一輝度標準為105(cd/m2)。本工程照明設計,如表3.1所示:(以汽車道為例)

表3.1 本工程各分區照明設計值(汽車道為例)

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四、 執行成果

本案以上述單向長隧道設計方法,進行整體照明檢討,並以更換可調式LED燈具、壁體改善之施作,增加車行地下道駕駛光線適應性、改善黑洞效應,提升用路人行車安全。

照明改善

改善前後平均輝度,如圖4.1。入口境界區平均照度,原先僅有設計下限值的2%,施工後大幅提升至設計規定之109%,明顯改善黑洞效應。出口區為使用路人提前適應洞外輝度,施工前後平均輝度,由設計值之21%提升至120%,有效提升用路人行車安全。

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圖4.1 新北環快穿越秀朗橋地下道汽車道設計前後平均輝度分布圖

改善成果

良好的工程除需完善設計,更是有賴施工過程確實執行。本案依設計施工前後,確實量測各分區輝度、照度值,施工後結果符合設計標準、確實符合驗收標準。改善前後地下道照明狀況,如下圖4.2,如圖所示,在接近入口及出口處時,改善完成後可明顯辨識前方路況,有效改善視覺適應性;隧道內部安裝中色溫調光型LED燈具,配合隧道外輝度感測器,隨時調整隧道內LED燈具亮度,以及壁體清洗後反射率改善,提供駕駛更舒適的行車空間。

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圖4.2 新北環快穿越秀朗橋地下道照明改善工程前後照片

節能減碳

因應綠能設計,本工程將燈具由傳統高壓鈉氣燈,汰換為較省電之LED隧道燈,其能耗與CO2排放量計算,整理如表4.1所示,汰換後本地下道全線每年可減少196,992瓩的能耗、每年CO2排放當量甚至可減少達98.9萬噸,可省下118萬元電費,節能減碳成效不容小覷。

表4.1 本工程燈具汰換前後耗能比較表

 

汰換前

汰換後

燈具種類

傳統高壓鈉氣燈(HPS)

LED隧道燈

每年耗能()

317,952

120,960

每年電費總計()

1,907,712

725,760

每年CO2排放當量(kg)

159,612

60,722

節能成果

  1. .電費每年約減少118萬元
  2. .每年碳排放量減少
  3. .LED燈具相較於傳統燈具,壽命長、光衰量低、鋁製外殼材質可再回收利用。

 

五、 結語

新北市轄區內多處地下道,對於駕駛人有進出光線視差之疑慮,本公司以新北環快穿越秀朗橋地下道為示範案例,將持續執行新北市轄區地下道、涵洞照明改善計畫,致力於提升行車安全。本工程以隧道照明相關規範,檢討地下道照明設計,並提出多項照明改善措施,進行整體規劃,將傳統鈉氣燈泡改為發光效率較佳之LED燈具,達到節能減碳之目的、選用中色溫及高演色性燈具,提高駕駛人辨識度;引進調光控制系統,做燈具光通量百分比調整,即時反應調整洞內輝度;利用壁體油漆及配色策略,改善隧道內輝度,避免黑洞效應和光線差異對駕駛的視線影響。上述針對地下道照明改善工程,有效減少駕駛人白天進出地下道視差,降低行車風險,提升用路人行車安全,同時達到節能減碳目標。

參考文獻

1.交通部,交通工程規範,2021年9月。

2.內政部,市區道路及附屬工程設計規範,2022年2月。

3.International Commission on Illumination. Guide for the lighting of road tunnels and underpasses(CIE88),2004.

 

【本文稿經由台灣省土木技師公會技師報同意轉載;未經允許請勿任意轉載】


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