روشنایی تونل ها
آشنایی با روشنایی تونل ها
طراحی روشنایی در تونل ها از مباحث بسیار مهم برای جلوگیری و کاهش تصادفات می باشد. طراحی روشنایی تونل ها به عوامل متعددی بستگی دارد. در این مقاله سعی شده است با اشاره به این عوامل به آگاهی خواننده در خصوص طراحی روشنایی تونل ها افزوده می شود. در تونل ها معمولا درجه حفاظتنزدیک IP65 لازم می باشد که بسته به محل تونل و شرایط محیطی تعیین می گردد.
ابتدا با روشنایی ناحیه های متفاوت تونل و مواردی که در طراحی روشنایی هر ناحیه وجود دارد آشنا می شویم.
ناحیه های روشنایی تونل ها (Lighting Zones) و شار نوری مورد نیاز:
نونل هایی با طول 25 متر یا بیشتر از این ناحیه بندی تبعیت می کنند. در این نوع تونل ها چهار ناحیه (Zone) وجود دارد که به این شرح می باشند:
شکل شماره 1
شکل شماره 2
ناحیه 1 (Zone 1) :
این ناحیه از نواحی مهم برای نورپردازی (خصوصا در طول روز) و جلوگیری از تصادفات تونلی است که در واقع 50 متری قبل از ورودی تونل و 50 متری پس از خروجی تونل است. اهمیت قسمت ورودی بسیار بیشتر بوده زیرا این ناحیه شامل نورپردازی پیچیده تری است و ارتباط ای ناحیه با ناحیه بعدی (ورودی ناحیه 2) اهمیت ویژه ای دارد چون ناحیه بعدی (ناحیه 2) مهمترین قسمت طراحی روشنایی تونل می باشد. اختلاف کنتراست نور در این ناحیه در ساعات مختلف شبانه روز متفاوت است. برای مثال در روز هنگامی که به به تونل وارد می شوید، کنتراست نور محیط که از نور آفتاب گرفته می شود بسیار بالاتر از نور داخل تونل خواهد بود.همچنین با توجه به سرعت خودرو و سرعت واکنش مردمک چشم انسان، نورپردازی این ناحیه و دمای رنگ نور آن، عواملی تعیین کننده برای جلوگیری از شکل گیری حفره سیاه (که در ناحیه 2 مفصل تر توضیح داده شده است) برای راننده خواهد شد.
در بسیاری از تونل ها در این ناحیه امکان نصب چراغ وجود ندارد ولی چراغ های نصب شده در ناحیه 2 بر روی ناحیه 1 نیز تاثیر گذار هستند و نقش مهمی دارند.
ناحیه 2 (Zone 2) :
مهمترین ناحیه روشنایی تونل ها ناحیه 2 است. این ناحیه شامل بیشترین تصادفات رانندگی با عامل مربوط به روشنایی می باشد این ناحیه شامل دو قسمت ورودی و خروجی است. ابتدا ورودی را بررسی می کنیم.
ورودی :
این ناحیه محدوده 50 متری بعد از ورودی تونل را شامل می شود. در ناحیه قبل به حفره سیاه اشاره شد که با در نظر گرفتن سرعت واکنش مردمک چشم انسان هنگام حرکت از محیط روشن با کنتراست بالا (نور آفتاب و محیط) به فضای تاریکتر، بسته به سرعت حرکت هنگام ورود به محیط تاریک به دلیل اینکه مردمک چشم هنوز به صورت کامل باز نشده دید شخص کاملا تیره و سیاه می گردد که به آن اثر حفره سیاه می گویند. برای جلوگیری از بروز چنین اثری، هنگام طراحی روشنایی نور این ناحیه می بایست بالاترین شار نوری را در مقایسه با کل سیر تونل داشته باشد. که این شار نوری رفته رفته با حرکت داخل تونل کمتر خواهد شد. شار نوری پیشنهادی در این ناحیه 3000 تا 3500 لوکس می باشد.
در خصوص دمای رنگ نور نیز مقدار پیشنهادی در این ناحیه 5000 کلوین می باشد تا تغییر دمای رنگ نور از محیط بیرونی، هماهنگی بیشتری با دمای رنگ نور روشنایی ورودی تونل داشته باشد. برای ناحیه های 3 و 4 می توان از دمای رنگ نور بالاتر مانند 6500 کلوین هم استفاده کرد. در این ناحیه تراکم چراغ های روشنایی را باید با توجه به محل کابلها و سینی کابلها برای نصب چراغ و برق رسانی به آنها تعیین نمود.
خروجی :
محدوده 50 متری قبل از خروجی تونل می باشد. همانند بخش ورودی، بخش خروجی هم از اهمیت ویژه ای برخوردار است. اما در این بخش همانطور که در شکل ناحیه های تونل مشاهده می کنید، اثر خیرگی وجود دارد. اثر خیرگی دقیقا برعکس اثر چاله سیاه است که بر اثر سرعت بسته شدن مردمک چشم انسان به وجود می آید. به این شکل که هنگام خروج از تونل، نیم دایره ای که انتهای تونل است با کنتراست بسیار بالاتر از روشنایی داخل است که باعث می شود راننده دچار خیرگی شود و همین عامل تصادفات بسیاری بوده است. برای اینکه تاثیر خیرگی خروجی تونل کمتر شود، بهترین گزینه افزایش ناگهانی شار نوری در این 50 مترخروجی است. با این افزایش شار نوری مردک چشم انسان زودتر شروع به کوچکتر شدن می کند که باعث می شود از خیرگی هنگام خروج کاسته شود. آهنگ افزایش شارنوری در قسمت خروجی کوتاه تر و با شیب بیشتر از قسمت ورودی است. در شکل شماره 2 می توانید این اختلاف آهنگ تغییر را مشاهده کنید.
ناحیه 3 (Zone 3) :
ناحیه 100 متری بعد از ورودی و 100 متری قبل از خروجی، ناحیه 3 هستند.
ورودی :
در بخش ورودی همانطور که در تصویر شماره 1 هم مشاهده می کنید به دلیل مجاورت با ناحیه 2 در این قسمت تصادفات رخ می دهند ولی با حرکت به داخل تونل از آمار این تصادفات کاسته می شود. شارنوری این بخش هم با حرکت به داخل تونل می تواند کمتر شده تا در نهایت به حداقل شارنوری مورد نظرمان در طراحی روشنایی تونل برسیم (مثلا 200 لوکس). روشنایی این ناحیه نیزاز اهمیت بالایی برخوردار است که با طراحی صحیح می توان از خطرات آینده پرهیز نمود.
خروجی :
در قسمت خروجی نیز آمار تصادفات به دلیل مجاورت با ناحیه 2 خروجی، افزایش می بابد. اما معمولا در طراحی روشنایی قسمت خروجی، شار نوری نیازی به افزایش ندارد. افزایش شار نوری در ناحیه 2 خروجی شروع می شود. همانطور که گفته شد آهنگ تغییر شدیدتری نسبت به ورودی دارد تا مردمک چشم را زودتر تحریک به بستن کند.
ناحیه 4 (Zone 4) :
ناحیه ایی که بین ناحیه های 3 قرار می گیرد ناحیه 4 یا ناحیه داخلی است. این ناحیه طبق آمار کمترین تصادفات بر اثرروشنایی را دارد. دلیل آن هم عادت کردن چشم انسان به نور محیط در این ناحیه است. به همین دلیل این ناحیه حداقل شارنوری در طراحی روشنایی تونل در نظر گرفته می شود که بسته به نوع تونل، ارتفاع، رنگ زمین، رنگ دیواره ها و ... می تواند متغییر باشد.
روشنایی دیوارها و کف تونل :
برای روشنایی دیوارها و کف تونل در طراحی روشنایی باید در نظر گرفته شود که حداقل 15 تا 25 لوکس نور لازم می باشد. تاریک بودن دیوارها باعث سردرگمی راننده خواهد شد، خصوصا در ناحیه 2 زیرا احتمال تصادفات را افزایش می دهد.همچنین با افزایش سرعت استاندارد حرکت وسایل نقلیه در تونل، اهمیت روشنایی دیوارها و کف افزایش می یابد. روشنایی کف تونل می بایست حداقل 50 تا 100 لوکس باشد. تعیین حداقل روشنایی کف به عواملی مثل طول تونل، ارتفاع سقف، رنگ دیواره ها و کف، سرعت حرکت وسایل نقلیه بستگی خواهد داشت. همانند نور دیواره ها، نور کف نیز در ناحیه 2 اهمیت بالایی داشته و رعایت نکردن آن باعث افزایش تصادفات و گمراهی رانندگان خواهد شد. سفید کردن یک تا دو تر از پایین دیوار های تونل ها می تواند تاثیر مطلوبی بر روشنایی تونل و دید راننده داشته باشد.
انواع نصب چراغ :
چراغ ها در تونل در دو حالت نصب می شوند : 1- دیواری 2-سقفی
1- نصب بر روی دیوار :
در این حالت بهره وری روشنایی کمی کمتر بوده (نسبت به نصب در سقف) اما تعمیرات و نگهداری بسیار ساده تری خواهد داشت و هنگام تعمیرات، تاثیری بر روی ترافیک تونل نخواهد داشت. بسته به نوع و اندازه تونل چراغ های دیواری می توانند در طرفین یا در یک طرف نصب شوند. هر چه عرض تونل بیشتر باشد کارآیی و بهره وری این حالت (نصب دیواری) کاهش می یابد.
2- نصب بر روی سقف: :
با نصب چراغ ها بر روی سقف، بهره وری چراغ ها افزایش خواهد یافت اما تعمیرات چراغ هایی که بر روی سقف هستند سخت تر خواهد بود زیرا برای تغییرات آنها از عبور و مرور ترافیک جلوگیری خواهد شد. بسته به نوع و اندازه تونل چراغها در سقف در حالت های تصویر روبرو قرار می گیرند. از موارد تعیین کننده برای نصب چراغ لنزهای چراغ، محل سینی کابل ها و برق رسانی به چراغ می باشد. بهترین حالت ممکن، استفاده از لنزهای دو زاویه ای برای چراغ ال ای دی می باشد. در این لنزها دو زاویه کوچکتر می باشد که می بایست به سمت دیوار و وسط بتابد. در این حالت صرف بهینه تر خواهد شد.
زاویه تابش در طراحی روشنایی :
در طراحی روشنایی تونل ها سه نوع زاویه تابش استفاده می شود. در ابتدا لازم به ذکر است این سه زاویه مربوط به زاویه تابش در امتداد طول حرکت خودرو می باشد. زاویه تابش به طرفین (که در قسمت نصب سقفی به آن اشاره شد) مورد بحث ما نیست. سه زاویه ای که در طراحی استفاده می شود عبارتند از : متقارن (a) ، زاویه خلاف جهت (b) و زاویه موافق جهت حرکت (c) که در شکل شماره 3 قابل مشاهده می باشد.
شکل شماره 3
زاویه متقارن (a) :
در نور متقارن زاویه روشنایی هم خلاف جهت حرکت و هم موافق جهت حرکت خواهد بود. مهمترین مزیت این تکنیک، بهره وری بالای روشنایی است زیرا با این کار فاصله چراغ ها از هم به حداکثر خواهد رسید که باعث می شود از تعداد میزان چراغ برای رسیدن به شار نوری مورد نظر استفاده نمود. اما همانطور که در قسمت a تصویر 4 مشخص شده، در دید راننده یک نیمه خیلی روشن و یک نیمه تاریک وجود خواهد داشت که این اختلاف کنتراست نور باعث خیرگی برای راننده خواهد شد. نور متقارن در اروپا به عنوان استاندارد برای تمای جاده های مسقف در نظر گرفته شده است.
زاویه خلاف جهت (b):
در این حالت زاویه تابش فقط مخالف با جهت حرکت راننده است. این امر باعث می شود که کف بسیار روشن تر شده و در عین حال سایه اجسام و خودروهای روبرو بزرگتر شود. که عامل کنتراست منفی شدید و خیرگی خواهد شد. در عین حالی که در صورتی که خودروی دیگری در مسیر نباشد، بهترین روشنایی را خواهیم داشت. در حال حاضر برای ورودی تونل ها (ناحیه 1 و 2 ورودی) از این تکنیک استفاده می شود تا سطح زمین روشن ترین حالت ممکن را داشته باشد و از اثر حفره سیاه جلوگیری کند.
زاویه موافق جهت (c) :
در این حالت روشنایی کف به حداقل می رسد و برای رسیدن به روشنایی مورد نظر، بیشترین تعداد چراغ استفاده می شود و کمترین بهره وری انرژی را خواهید داشت. همچنین در این نوع زاویه تابش امکان انعکاس نور از شیشه خودرو جلو به چشم راننده نیز وجود دارد که عامل خیرگی است. اما مزیت این تکنیک، روشنایی قابل توجه به صورت افقی است که هیچگونه سایه ای نیز تولید نمی کند، حتی با وجود خودروهای بسیار در مسیر. پس در این حالت حداقل خیرگی را خواهیم داشت و نور بسیار ثابت خواهد بود اما بالاترین مصرف انرژی را خواهیم داشت.
کنترل روشنایی و کاهش مصرف :
از عوامل دیگری که در طراحی روشنایی تونل ها بسیار مهم است، صرفه جویی در انرژی و کنترل روشنایی تونل است. تصور کنید روشنایی تونلی بر اساس استاندارد طراحی و نصب شده است، آیا در قسمت ورودی تونل هنگام تاریکی شب هم همان مقدار روشنایی که در روز استفاده می شود (3000 لوکس) احتیاج است؟ جواب خیر است. روشنایی ورودی در شب می تواند تا میزان قابل توجهی کاهش یابد (در تاریکی شب) زیرا دیگر اختلاف کنتراست نور تونل و روشنایی روز وجود ندارد.
برای اینکه روشنایی شما قابلیت کنترل شدن داشته باشد، می بایست هنگام طراحی روشنایی، از چراغی استفاده کنید که قابلیت کنترل شدن را داشته باشد استفاده کنید.
شکل شماره 4
طراحی روشنایی باید قبل از اقدام به طراحی چراغ مورد نظر خود را انتخاب کند. برای انتخاب چراغ باید در نظر گرفته شود که تولید کننده چراغ بر اساس سیستم کنترلی پروژه، چراغ مورد نظر پروژه را تولید کرده یا ارائه کند.
راه های ارتباط بین سیستم کنترل و چراغ های تونل بر اساس نوع و طراحی تونل ها متفاوت است (بی سیم یا با سیم که هر نوع مدل های متفاوتی دارد). در شکل شماره 4 نمونه ای از نقشه اتصال چراغ ها با سیستم کنترل را مشاهده می کنید که برای کنترل خودکار، سنسور تشخیص نور در قسمت خارجی ورودی تونل نصب شده تا بر اساس روشنایی بیرونی تونل (روز و شب) روشنایی چراغ های تونل را تنظیم کند. برای این امر چراغ ها همه با قابلیت Dimmable هستند تا امکان تغییر میزان شار نوری در آنها امکان پذیر شود.
