JP5453916B2

JP5453916B2 - トンネル照明器具

Info

Publication number: JP5453916B2
Application number: JP2009118570A
Authority: JP
Inventors: 裕一高司
Original assignee: Iwasaki Denki KK
Current assignee: Iwasaki Denki KK
Priority date: 2009-05-15
Filing date: 2009-05-15
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2029-05-15
Also published as: JP2010267519A

Description

本発明は、自動車用道路のトンネルに用いられる照明器具に係り、特に、壁面輝度を確保しつつ広スパン化を図ることにより、安全かつ低コストのトンネル照明設備を実現する技術に関する。

一般に、トンネル照明器具には、車両の運転者が前方の障害物を視認するのに必要な明るさを与えるための性能が求められる。一般的に、この性能を示す指標として平均路面輝度Ｌ（ｃｄ／ｍ^２）が用いられ、設計速度を４０（ｋｍ／ｈ）としたとき、交通量の多いトンネルの場合、平均路面輝度Ｌ≧１．５（ｃｄ／ｍ^２）、また、交通量の比較的少ないトンネルの場合、平均路面輝度Ｌ≧０．７（ｃｄ／ｍ^２）を満足することが求められている。
従来では、かかる平均路面輝度を維持しつつ、トンネル照明器具の基本照明の取付間隔Ｓ（以下、「スパン」と言う）を広げ、コストの縮減を可能としたトンネル照明器具が開発されている（例えば、特許文献１参照）。

また、トンネル照明に関する技術基準である「道路照明施設設置基準・同解説」（社団法人日本道路協会編）には、良好な視環境確保による運転者の圧迫感軽減・トンネル線形や障害物の識別・路面壁面境界の認識による走行位置の確認のために、壁面輝度を設定し路上からの高さ１ｍまでの範囲を路面輝度の１．５倍とすることが望ましいとされている（なお壁面に内装板等の内装が施されない場合は、０．６倍以上）。
従来では、トンネルの両側壁面輝度に所望の値を確保可能とし、さらには、トンネル照明器具の配置に片側配置を採用可能とすることで配線設備及びメンテナンスの省略化を可能としたトンネル照明器具が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００５−２０３１０７号公報特開２００４−３１１２５９号公報

特許文献１に記載のトンネル照明器具では、壁面の輝度について考慮されていないため、対向側の壁面を照らすように取付角度を調整して壁面輝度を確保する必要がある。しかしながら、そうすると、路面の照明率が低下し平均路面輝度が不足するため、トンネル照明器具の取付間隔Ｓを狭める必要があり、広スパン化の効果が薄れる、という問題がある。
また特許文献２に記載のトンネル照明器具では、広スパン化について考慮されていないため、取付間隔Ｓを大きくしてトンネル照明器具の台数の削減を図ると平均路面輝度が不足してしまう、という問題がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、平均路面輝度を確保したまま広スパン化を可能としつつ、良好な壁面輝度を実現可能なトンネル照明器具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、トンネルの両側壁面のそれぞれに取り付けられ、各壁面から車道の路面を照明するトンネル照明器具において、取付位置を基点として、車道の横断方向を水平角０度とした水平角、及び鉛直方向を鉛直角０度とした鉛直角を定義したときに、水平角０度を中心に対称な配光を有し、該配光には水平角４０度〜６０度かつ鉛直角５０度〜７０度の範囲内に最大光度を配するとともに、前記取付位置と対向する対向壁面の所定高さ位置に対応する鉛直角かつ水平角０度〜７０度の範囲の対向壁面を照射する光度値を、前記車道の中央線から対向壁面の間の路面を照射する最小の光度値以上としたことを特徴とする。

また本発明は、上記発明において、所定の均斉度となるように、前記車道の中央線から器具取付側壁面の間の路面を照射する光度値を第１光度値以下にし前記中央線から対向壁面の間の路面を照射する最小の光度値を少なくとも第２光度値以上とするとともに、前記対向壁面を照射する光度値を前記第２光度値以上としたことを特徴とする。

また本発明は、上記発明において、水平角０度〜２０度かつ鉛直角０度〜３５度の範囲を照射する光度値を第３光度値以下としたことを特徴とする。

また本発明は、上記発明において、前記第１光度値を３５０（ｃｄ／１０００ｌｍ）、前記第２光度値を１５０（ｃｄ／１０００ｌｍ）、前記第３光度値を２５０（ｃｄ／１０００ｌｍ）としたことを特徴とする。

また本発明は、上記発明において、前記水平角０度〜７０度の範囲に亘り、前記対向壁面の所定高さ位置での光度値の最大と最小の差を２倍以内としたことを特徴とする。

本発明によれば、取付位置を基点として水平角及び鉛直角を定義したときに、水平角０度を中心に対称な配光を有し、該配光には水平角４０度〜６０度かつ鉛直角５０度〜７０度の範囲内に最大光度を配したため、平均路面輝度を良好な値としつつ広スパン化できる。また、対向壁面の所定高さ位置に対応する鉛直角かつ水平角０度〜７０度の光度値を、車道の中央線から対向壁面の間の路面を照射する最小の光度値以上としたため、車道の縦断方向に沿って比較的広い範囲に亘って対向壁面の所定高さ位置での輝度を確保することができる。

本発明の実施形態に係るトンネル照明器具が設置されたトンネルの構成を模式的に示す断面図である。トンネル内でのトンネル照明器具の配列を示す上面図である。トンネル照明器具の路面に対する配光を示す図である。トンネル照明器具の構成を示す図である。反射板の構成を示す図である。本発明のトンネル照明器具を適用可能な他のトンネル構造の例を示す図である。本発明のトンネル照明器具を適用可能な他のトンネル構造の例を示す図である。本発明のトンネル照明器具を適用可能な他のトンネル構造の例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は本実施形態にかかるトンネル照明器具１が設置されたトンネル３の構成を模式的に示す断面図であり、図２はトンネル３内でのトンネル照明器具１の配列を示す上面図である。
図１に示すように、本実施形態のトンネル３は、車道４の幅員Ｗが約７０００ｍｍの車道であり、中央の中央線７（図２参照）によって、約３５００ｍｍ幅の２つの車線５に区画されている。このトンネル３の壁面９は、コンクリートにより覆われている。
図１及び図２に示すように、トンネル照明器具１は、トンネル３の中心線Ｃに対して左右の両側壁面９Ａ、９Ｂのそれぞれに設置されており、トンネル照明器具１を車道４の縦断方向に沿って取付間隔（スパン）Ｓで千鳥状に設置した、いわゆる千鳥配列、或いは、向き合せで設置した、いわゆる向き合せ配列とされている（図示例は千鳥配列）。

トンネル照明器具１は、図１に示すように、車道４の路面から約５０００ｍｍの取付高さＨであってトンネル３の中心線Ｃから約２９５０ｍｍの離間距離Ａを設けた取付位置Ｐに設置されている。また、車道４の縦断方向には、図２に示すように、約２２５００ｍｍ（取付高さＨの４．５倍）の取付間隔Ｓで設置されている。一般に、従来の取付間隔Ｓは、千鳥配列の場合、取り付け高さの１．５程度とされており、本実施形態では従来に比べて取付間隔Ｓの広スパン化が図られている。各取付位置Ｐでは、図１に示すように、トンネル照明器具１が所定の取付角度θ（図示例では３２．５度）でトンネル３の壁面９に取り付けられている。

以下では、トンネル３の両側壁面９Ａ、９Ｂに設置されたトンネル照明器具１のうち、左側壁面９Ａに取り付けられたトンネル照明器具１を代表して説明する。また、このトンネル照明器具１が取り付けられた左側壁面９Ａを「器具取付側壁面」と称し、また、このトンネル照明器具１と対向する右側壁面９Ｂを「対向壁面」と称する。

トンネル照明器具１は、図１に示すように、光軸１１を車道４の略中央線７に向けて取付位置Ｐに設置されている。またトンネル照明器具１は、取付位置Ｐから器具取付側壁面９Ａ及び対向壁面９Ｂの各々の約１０００ｍｍの高さＴの位置に向かう光線１３、１５を有するように開き角度（α１＋α２）を設定した配光を有し、本実施形態では、α１＝５６．７度、α２＝３０．０度とされている。これにより、トンネル照明器具１により、器具取付側壁面９Ａ及び対向壁面９Ｂの各々の少なくとも所定高さＴまで照明され、従来よりも壁面輝度が高められる。

さらに、このトンネル照明器具１は、取付間隔Ｓを取付高さＨの２倍（２Ｈ）〜４．５倍（４．５Ｈ）という広スパンに設置しても、平均路面輝度Ｌ≧０．７（ｃｄ／ｍ^２）、総合均斉度Ｕｏ≧０．４、車線軸均斉度Ｕｌ≧０．６を維持しつつ、さらに、路面に対する壁面の輝度比である壁面輝度比≒１．５を維持し、また、視機能低下グレアを示すＴＩ値をＴＩ＜１５に抑えた照明性能を有している。
以下、かかる照明性能を実現するためのトンネル照明器具１の配光について詳述する。

図３は、トンネル照明器具１の路面（被照面）に対する配光を示す図である。
なお、同図における水平角及び鉛直角は、図中左上に示した取付位置Ｐを基準（基点）として定義されており、水平角は車道４の横断方向を水平角０度とし、また、鉛直角は鉛直方向を鉛直角０度としている。
トンネル照明器具１は、車道４の縦断方向において、水平角０度を中心に対称な配光を有し（図示を省略する）ている。かかる配光において、図３に示すように、水平角４０度〜６０度かつ鉛直角５０度〜７０度の範囲Ｒ１内に最大光度が配されている。なお、水平角０度を中心に対称な配光であるから、水平角−４０度〜−６０度かつ鉛直角５０度〜７０度の範囲内にも最大光度が配される。
かかる配光により、取付位置Ｐからみて車道４の交通方向及び反対方向を均等に照射することでグレアが抑制される。さらに、水平角４０度〜６０度かつ鉛直角５０度〜７０度の範囲Ｒ１内に最大光度が配されことで、取付間隔Ｓを２Ｈ〜４．５Ｈに延長した場合でも、車道４の縦断方向に沿ってトンネル照明器具１同士の略中間地点での光度の落ち込みが防止されるため、設計速度が４０（ｋｍ／ｈ）の下、平均路面輝度Ｌ≧０．７（ｃｄ／ｍ^２）が達成可能であることが実験等により求められており、これにより、取付間隔Ｓを広げつつ所定の平均路面輝度Ｌが実現可能になる。

これに加え、水平角０度〜７０度かつ鉛直角５５度〜８０度の光度値（第２光度値）が１５０（ｃｄ／１０００ｌｍ）以上に設定されている。水平角７０度は、取付間隔Ｓに基づいて対向壁面９Ｂに設定される直近の取付位置Ｐに向かう角度であり、鉛直角５５度〜８０度は、本実施形態のトンネル３の断面構造において、対向壁面９Ｂを少なくとも路面から高さＴ（＝１０００ｍｍ）を含む範囲を規定する角度である。この角度範囲には、図１に示す例えば光線１５が向けられる。すなわち、対向壁面９Ｂの少なくとも高さＴの範囲の光度値を、車道４の縦断方向に沿って直近のトンネル照明器具１までに亘って確保することで、壁面輝度を高めることができる。

さらに、光度値が車道４の中央線７から対向壁面９Ｂの間の車線５の路面を照射する光度値以上に設定されるため、該対向壁面９Ｂに設置されるトンネル照明器具１による照明光との合成により該対向壁面９Ｂの輝度値がより高い値に維持されることとなる。
このとき、図３に示すように、トンネル照明器具１の直下付近と、器具取付側壁面９Ａの側の車線５を照射する範囲である水平角０度〜２０度かつ鉛直角０度〜３５度の範囲Ｒ２の光度値（第３光度値）を２５０（ｃｄ／１０００ｌｍ）以下に制限されている。これにより、路面に対する両側壁面９Ａ、９Ｂの輝度比である壁面輝度比を約１．５とすることができる。
また、対向壁面９Ｂの照射範囲である水平角０度〜７０度の範囲に亘り、対向壁面９Ｂの所定高さＴの位置での光度値の最大と最小の差が２倍以内としている。これにより、壁面９の明るさのムラが良好に抑えられる。

ここで、本実施形態では、車道４の中央線７から対向壁面９Ｂの間の車線５の路面を照射する光度値（第２光度値）を１５０（ｃｄ／１０００ｌｍ）以上としており、これに伴い、路面全体の均斉度を向上させるために、車道４の中央線７から器具取付側壁面９Ａの間の車線５を照射する光度値（第１光度値）を３５０（ｃｄ／１０００ｌｍ）以下に制限している。これにより、総合均斉度Ｕｏ≧０．４、車線軸均斉度Ｕｌ≧０．６が実現される。このとき、中央線７と器具取付側壁面９Ａの間の車線５を照射する光度を制限した分を、中央線７から対向壁面９Ｂの間の車線５を照射する分に振り分けることで、効率良く路面が照明される。

図４は、かかる配光を備えたトンネル照明器具１の構成を示す図である。
トンネル照明器具１は、前面が開口した器具本体２０と、この器具本体２０にヒンジ２１により開閉自在に取り付けられた板状の蓋体２２とを備え、薄い箱形に構成されている。蓋体２２は例えばガラス材等の透明板材から形成されている。これにより、従来のように器具本体２０の正面にガラス窓が嵌め込まれた枠材を蓋体として用いる構成に比べ、正面全体に光を遮る箇所が生じないことから、器具本体２０の開口全体が照射開口として機能し、照明効率が高められている。

かかる器具本体２０には、反射板２４、光源２５及び安定器２６が配置されている。
光源２５は、発光管が略円筒形状のランプであり両端部に口金が設けられ、それぞれの口金に対応してソケット２７が配置されている。この光源２５は、器具本体２０を取付位置Ｐに設置した際に、長軸がトンネル３の縦断方向（交通方向）に対して略垂直になるように配置され、縦断方向の遠方まで効率良く照射可能としている。かかる光源２５には、高圧ナトリウムランプやセラミックメタルハライドランプ等が用いられる。

図５は、反射板２４の構成を示す図である。
反射板２４は、光源２５に対して所定の反射率を有する金属板（例えばアルミニウム板）を、光源２５を覆うカップ部３０を有するように、プレス成形等により成形されて構成されている。カップ部３０は、その内側面にて光源２５の光を反射するものであり、大別すると、光源２５の周方向に沿って形成され一部にソケット２７の挿入口２９が開口した第１側面３５ａと、光源２５の長軸Ｋと交差する位置に形成された第２側面３５ｂ及び第３側面３５ｃとを備えている。第２側面３５ｂは、トンネル照明器具１をトンネル３の壁面９に取り付けた場合に、該トンネル３の天面側（上側）に位置し、これとは逆に、第３側面３５ｃは路面側（下側）に位置するように配置される。
これら第１〜第３側面３５ａ〜３５ｃのそれぞれは、光源２５の長軸Ｋについて対称形状を成し、これにより、車道４の縦断方向に対称な配光が得られる。

車道４の縦断方向の配光は、主として第１側面３５ａにより形成される。この第１側面３５ａは、互いに異なる放物面を有する複数の反射壁３０−１〜３０−４（図示例では４つ）が段状に連接された形状を有している。
反射壁３０−１〜３０−４のそれぞれにおいて、光の反射角は一様ではなく、所定の角度範囲に亘り連続的に変化させることとしている。これにより、反射壁３０−１〜３０−４の段数が従来のものに比べて約半分と少なくなり、カップ部３０の厚み（深さ）を抑えて薄型化を可能にしている。

以上説明したように、本実施形態によれば、水平角０度を中心に対称な配光を有し、該配光には水平角４０度〜６０度かつ鉛直角５０度〜７０度の範囲Ｒ１内に最大光度を配したため、平均路面輝度Ｌを良好な値としつつ、取付間隔Ｓ＝２Ｈ〜４．５Ｈという広スパン化が実現できる。
また、対向壁面９Ｂの所定高さＴの位置に対応する鉛直角（すなわち、鉛直角５５度〜８０度）かつ水平角０度〜７０度の光度値を、車道４の中央線７から対向壁面９Ｂの間の路面を照射する光度値（所定光度値）を１５０（ｃｄ／１０００ｍｌ）以上としたため、車道４の縦断方向に沿って直近のトンネル照明器具１までの範囲に亘って対向壁面９Ｂの輝度を確保することができる。なお、該対向壁面９Ｂに設置されているトンネル照明器具１による照明との合成により、該対向壁面９Ｂの所定高さＴの位置での輝度値をより高くすることができる。

また本実施形態によれば、車道４の中央線７から器具取付側壁面９Ａの間の路面を照射する光度値（第１光度値）を３５０（ｃｄ／１０００ｌｍ）以下に制限するとともに、この制限により得た光度を、中央線７から対向壁面９Ｂの間の路面の照射に振り分けて光度値（第２光度値）を１５０（ｃｄ／１０００ｌｍ）以上とした。これにより、総合均斉度Ｕｏ≧０．４、車線軸均斉度Ｕｌ≧０．６が実現される。

また本実施形態によれば、水平角０度〜２０度かつ鉛直角０度〜３５度の範囲Ｒ２の光度値（第３光度値）を２５０（ｃｄ／１０００ｌｍ）以下に制限したため、路面に対する両側壁面９Ａ、９Ｂの輝度比である壁面輝度比を約１．５とすることができる。
また、対向壁面９Ｂの照射範囲である水平角０度〜７０度の範囲に亘り、対向壁面９Ｂの所定高さＴの位置での光度値の最大と最小の差を２倍以内としたため、壁面９の明るさのムラが良好に抑えられる。

上述した実施の形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変形及び応用が可能である。
例えば、上述した実施形態のトンネル３の構造は、あくまでも一例であり、次のような構造のトンネルにも本発明のトンネル照明器具１を設置可能である。
すなわち、図６に示すように、１つの車線５の幅が３０００ｍｍである幅員Ｗが６０００ｍｍのトンネル１３０に上記トンネル照明器具１を設置した場合でも、平均路面輝度Ｌを確保したまま広スパン化を可能としつつ、良好な壁面輝度を実現可能である。この場合、上記実施形態と同様に、トンネル照明器具１の光軸１１が中央線７近傍に向かうように所定の取付角度θ（＝２６．５度）で設置され、この取付位置Ｐから器具取付側壁面９Ａ及び対向壁面９Ｂの各々の約１０００ｍｍの高さＴの位置に向かう光線１３、１５を有するように開き角度（α１＋α２）が設定されている。

また、図７に示すように、車道４に沿って歩道６を有するトンネル２３０に上記トンネル照明器具１を設置した場合でも、同様に、平均路面輝度Ｌを確保したまま広スパン化を可能としつつ、良好な壁面輝度を実現可能である。このトンネル２３０においても、両側壁面９Ａ、９Ｂのそれぞれに、光軸１１が中央線７近傍に向かうようにトンネル照明器具１が設置され、また、各取付位置Ｐから器具取付側壁面９Ａ及び対向壁面９Ｂの各々の約１０００ｍｍの高さＴの位置に向かう光線１３、１５を有するように開き角度（α１＋α２）が設定されている。
このトンネル２３０の構造においては、トンネル２３０の中心線Ｃと、車道４の中心線Ｃ１との間にズレが生じ、車道４の中心線Ｃ１からトンネル照明器具１までの距離Ａが両側壁面９Ａ、９Ｂで異なるため、取付角度θ及び開き角度（α１＋α２）は、左右の壁面９Ａ、９Ｂのそれぞれに設置するトンネル照明器具１の間で異なることとなる。

また図８に示すように、断面の構造半径Ｄが実施形態で説明したトンネル３よりも大きいトンネル３３０に上記トンネル照明器具１を設置した場合でも、同様に、平均路面輝度Ｌを確保したまま広スパン化を可能としつつ、良好な壁面輝度を実現可能である。この場合、取付位置Ｐは車道４の外側に位置し、上記実施形態と同様に、トンネル照明器具１の光軸１１が中央線７近傍に向かうように所定の取付角度θ（＝４０度）で設置され、この取付位置Ｐから器具取付側壁面９Ａ及び対向壁面９Ｂの各々の約１０００ｍｍの高さＴの位置に向かう光線１３、１５を有するように開き角度（α１＋α２）が設定されている。なお、このトンネル３３０においては、トンネル照明器具１の取付高さＨは４９００ｍｍとされている。

以上のように、本発明に係る配光を有したトンネル照明器具１によれば、図１、図６〜図８のそれぞれに示した各種の構造のトンネルに設置した場合でも、平均路面輝度Ｌを確保したまま広スパン化を可能としつつ、良好な壁面輝度を実現可能となる。

１トンネル照明器具
３、１３０、２３０、３３０トンネル
４車道
５車線
６歩道
７中央線
９壁面
９Ａ器具取付側壁面
９Ｂ対向壁面
１１光軸
２４反射板
２５光源
３０カップ部
Ｐ取付位置
Ｓ取付間隔

Claims

トンネルの両側壁面のそれぞれに取り付けられ、各壁面から車道の路面を照明するトンネル照明器具において、
取付位置を基点として、車道の横断方向を水平角０度とした水平角、及び鉛直方向を鉛直角０度とした鉛直角を定義したときに、水平角０度を中心に対称な配光を有し、該配光には水平角４０度〜６０度かつ鉛直角５０度〜７０度の範囲内に最大光度を配するとともに、
前記取付位置と対向する対向壁面の所定高さ位置に対応する鉛直角かつ水平角０度〜７０度の範囲の対向壁面を照射する光度値を、前記車道の中央線から対向壁面の間の路面を照射する最小の光度値以上とした
ことを特徴とするトンネル照明器具。
所定の均斉度となるように、前記車道の中央線から器具取付側壁面の間の路面を照射する光度値を第１光度値以下にし前記中央線から対向壁面の間の路面を照射する光度値を少なくとも第２光度値以上とするとともに、
前記対向壁面を照射する光度値を前記第２光度値以上とした
ことを特徴とする請求項１に記載のトンネル照明器具。
水平角０度〜２０度かつ鉛直角０度〜３５度の範囲を照射する光度値を第３光度値以下としたことを特徴とする請求項２に記載のトンネル照明器具。
前記第１光度値を３５０（ｃｄ／１０００ｌｍ）、前記第２光度値を１５０（ｃｄ／１０００ｌｍ）、前記第３光度値を２５０（ｃｄ／１０００ｌｍ）としたことを特徴とする請求項３に記載のトンネル照明器具。
前記水平角０度〜７０度の範囲に亘り、前記対向壁面の所定高さ位置での光度値の最大と最小の差を２倍以内としたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のトンネル照明器具。