上海第二条东西交通“大动脉”北横通道已经通车半年多，前段时间，有市民向上海交通广播《1057大家帮》节目求助：他每次开车经过北横通道江宁路至北翟路出口这一段，总觉得顶部的灯光让人不适，会让自己感到眩晕、昏沉，只有打开遮阳板挡住光线后才会好。他想问问大家，这到底是他个人的感受，还是灯光设置有问题？[1]
图源：上海交通广播
节目播出后，相关部门和专家听取并认可了市民的建议，经过实地调研和深入研究后，决定对北横通道西段的灯光照射角度做个“微整形”。[2]
那么问题来了，隧道照明对人体到底有多大影响呢？什么样的灯光会让人感到疲劳？
01、隧道照明知多少？
公路隧道是一个极其特殊的道路交通环境：空间相对狭小、纵深较长、封闭性强、隧道内外的光线差别较大、隧道内亮度水平低且烟尘扩散较慢。
驾驶员在这样的环境下行驶，不免会产生恐惧、烦躁、压抑以及视觉疲劳等不良的生理、心理反应。有资料研究表明，约 8%的驾驶员和14%首次通过隧道的驾驶员在隧道中行驶时会产生压抑感。驾驶员在行车过程中，受到这些不良反应的长时间影响，会增加驾驶员的生理、心理负荷，对行车安全相当不利，极易引起交通事故。
隧道内的光环境有什么特殊之处呢？
为了节约照明成本，照明的灯具并非是一个紧挨着一个连续布置的，两灯之间有着一定的间距。因此，当车辆以一定的速度在隧道中行驶时，驾驶员的视觉会不断经受明暗变化的刺激，这种现象叫作“频闪效应”；
隧道的入口与出口处亮度变化大，会使人产生“黑洞效应”和“白洞效应”；
如果隧道内的亮度纵向均匀度低，路面上会连续、反复地出现亮带和暗带，即“斑马效应”；
隧道内的整体亮度水平是偏低的。
02、“频闪效应”与“斑马效应”
“频闪效应”和“斑马效应”示意图
图源：baijiahao
“频闪效应”的实质是不停闪烁的光刺激，也就是市民反映的北横通道灯光问题。“斑马效应”与“频闪效应”类似，指的是路面上连续、反复地出现亮带和暗带，对人体视觉造成的光刺激。
光源的闪烁对人的视觉系统有刺激作用，会使人产生不舒适的感觉。这两种现象会导致驾驶员产生视觉疲劳，主要症状为眼睛发酸、发胀、眼眶酸疼、想要流泪等，严重影响驾驶员的视觉功能，危及行车安全。
另外，当布灯间距一定时，行车速度越快，频闪频率越高，驾驶员视觉环境变化越频繁。下图是人眼对不同频率的灯具电压波动引起的视觉敏感系数曲线。可以看到，当闪烁频率达到10Hz时，对人的影响最大。
图源：参考文献[3]
03、“黑洞效应”和“白洞效应”
“黑洞效应”和“白洞效应”是隧道环境不可避免的两种光学现象。由于隧道是一个半封闭的特殊管状结构，所以在高强度光照条件下，隧道里外的光照强度差距较大，驾驶员在进入隧道或驶出隧道时都可能受到强弱视觉参照环境之间转换的影响。
隧道内部的灯光强度比隧道外的阳光强度低，在驾驶员从隧道外驶入隧道的过程中，受到“暗适应”的影响，会看到隧道的入口像一个“黑洞”，这就是“黑洞效应”。
“黑洞效应”示意图
图源：baijiahao
又因为外部强烈的太阳光和隧道内部灯光强度差距较大，驾驶员在接近隧道出口时，就会看到隧道的出口如同一个发光的“白洞”，这就是“白洞效应”。
“白洞效应”示意图图源：sina.com
而夜间行车时，则情况相反，驾驶员会在进入隧道时发现隧道口如同一个“白洞”，出隧道时则会感觉像一个“黑洞”。
04、怎么改善隧道照明？
由于隧道内部照明环境本身就比较昏暗，如果光线太弱，视网膜的照度不够，物体的对比度下降，会增加睫状肌疲劳，引起视觉疲劳。实验数据表明，500lx的照度是不会引起视觉疲劳的最低照度值（500lx是许多室内场所的标准照明水平，如办公室、图书馆阅览室等），但显然隧道内部的照明达不到500lx。
为解决车辆进出隧道的瞬间出现的短暂视觉暗区的问题，隧道照明应按照不同的区域进行划分，分为入口段照明、过渡段照明、中间段照明和出口段照明，在不同区域采用不同的照明标准。
长隧道照明区段划分示意图
图源：参考文献[4]
在具体的照明设计中，应注重提高隧道照明的亮度和均匀性，减少各类隧道照明效应对人的影响。同时，可以采用一些灯光智能控制算法来控制不同时间的灯光强度，通过导光纤维来引入自然光进行照明等方式，让隧道照明更为舒适。
为了减少驾驶员在隧道照明中因太过单调而产生的疲劳感，挪威在2001年建成的拉达尔隧道中，将隧道分成多段，每一段都采取不同的照明设计，给驾驶人营造了一种穿梭在多个短隧道中行驶的感受，有效缓解了驾驶疲劳。我国在2007年建成的秦岭终南山隧道也使用了类似方法，在隧道的部分路段采用了“蓝天白云”的设计，通过改善隧道照明环境缓解驾驶员的视觉疲劳问题。
左：拉达尔隧道 右：秦岭钟南山隧道图源：参考文献[5]
总而言之，隧道本身的狭小空间就会导致司机注意力高度集中而产生疲劳，而不适宜的隧道照明更会使其加剧。通过改善隧道照明，能够使得疲劳有所缓解，但更为重要的还是我们要遵守交通规则，珍视生命，如果累了就休息一下。道路千万条，安全第一条。
参考文献
[1]上海交通广播：眩晕、昏沉？为啥北横通道开车有点累？https://mp.weixin.qq.com/s/t0o1VftkHBVOXq-pdMlRMA
[2]上海交通广播：北横通道开车易“犯晕”？最新回应：“微整形”https://mp.weixin.qq.com/s/1AFfTJ8TBlK8lhYcEOmdEw
[3]刘洋. 基于驾驶员生理与心理反应的公路隧道光环境分析[D]. 内蒙古农业大学, 2009.
[4]张悦. 隧道光环境下驾驶人视场对比度对视觉感知的影响研究[D]. 重庆交通大学, 2023.
[5]王晓平. 隧道照明环境变化对驾驶疲劳的调节作用研究[D]. 石家庄铁道大学, 2023.
作者：郭玮宏，中国科学院大学博士、高级工程师
策划&编辑：rain
封面题图：摄图网
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