トンネル内を運転中に、こんな「奇妙なもの」に遭遇したことはありませんか?

上海の東西交通の第二の「動脈」である南北島横断回廊は、半年以上前から開通している。以前、ある市民が上海交通ラジオの「1057みんな助けて」番組に助けを求めてきました。彼は江寧路から北寨路出口までの南北横貫回廊区間を車で通るたびに、上部のライトがいつも不快で、めまいや眠気を感じ、サンバイザーを開けて光を遮るとようやく気分が良くなると感じていました。彼は皆に、これは単に彼の個人的な感覚なのか、それとも照明の設定に何か問題があったのかを尋ねたかったのです。 [1]

画像出典: 上海交通ラジオ

番組放送後、関係部署や専門家らが国民の意見を聞き、承認した。現地調査と徹底的な研究を経て、彼らは南北島嶼横断回廊の西部部分の照明角度に「マイクロ整形手術」を施すことを決定した。 [2]

そこで疑問なのが、トンネル照明は人体にどの程度の影響を与えるのかということです。どのような照明が人を疲れさせるのでしょうか？

01.トンネル照明についてどれくらい知っていますか?

高速道路のトンネルは、空間が比較的狭く、奥行きが長く、トンネルの密閉性が高く、トンネル内外の光の差が大きく、トンネル内の明るさレベルが低く、煙やほこりの拡散が遅いなど、極めて特殊な道路交通環境です。

このような環境で運転する場合、運転者は恐怖、イライラ、憂鬱、視覚疲労などの悪影響のある生理的および心理的反応を必然的に経験することになります。調査によると、約 8% のドライバーと、初めてトンネルを通過するドライバーの 14% が、トンネル内の運転中に憂鬱な気分になるそうです。運転中にドライバーがこれらの悪影響を長時間受けると、ドライバーの生理的・心理的負担が増加し、運転の安全に非常に悪影響を及ぼし、交通事故を引き起こしやすくなります。

トンネル内の光環境の何が特別なのでしょうか?

照明コストを節約するために、照明器具は連続して隣り合って配置されず、2 つのランプの間に一定の距離が設けられています。そのため、車両がトンネル内を一定の速度で走行している場合、運転者の視覚は明暗の変化によって絶えず刺激され、これを「ストロボ効果」という現象と呼びます。

トンネルの入口と出口の明るさは大きく異なり、人々は「ブラックホール効果」と「ホワイトホール効果」を体験する可能性があります。

トンネル内の明るさの縦方向の均一性が低い場合、路面上に明るい帯と暗い帯が連続的に繰り返し現れ、「ゼブラ効果」が発生します。

トンネル内の全体的な明るさレベルは低いです。

02. 「ストロボ効果」と「ゼブラ効果」

「ストロボ効果」と「ゼブラ効果」の模式図

画像出典: baijiahao

「ストロボ効果」の本質は、常に点滅する光の刺激であり、これは住民が報告した南北島嶼回廊の照明問題である。 「ゼブラ効果」は「ストロボ効果」に似ており、道路上に明暗の帯が連続的に繰り返し現れ、人間の視覚に光刺激を与えることを指します。

光源のちらつきは人間の視覚系を刺激し、不快感を与える可能性があります。これら 2 つの現象は、ドライバーの視覚疲労を引き起こします。主な症状は、目の痛みや腫れ、眼窩の痛み、泣きたいなどであり、運転者の視覚機能に重大な影響を及ぼし、運転の安全を危険にさらします。

また、ライト間の距離が一定の場合、車速が速いほどストロボの周波数が高くなり、運転者の視覚環境が頻繁に変化します。下の図は、異なる周波数のランプの電圧変動に対する人間の目の視覚感度係数の曲線です。ちらつき周波数が10Hzに達すると、人への影響が最も大きくなることがわかります。

画像出典：参考文献[3]

03. 「ブラックホール効果」と「ホワイトホール効果」

「ブラックホール効果」と「ホワイトホール効果」は、トンネル環境において避けられない 2 つの光学現象です。トンネルは特殊な半密閉式管状構造のため、高照度条件下ではトンネル内外の光量に大きな差が生じます。ドライバーは、トンネルに入るときや出るときに、強い視覚参照環境と弱い視覚参照環境の間の遷移の影響を受ける可能性があります。

トンネル内の光の強度はトンネル外の太陽光の強度よりも低くなります。運転者がトンネルの外からトンネル内に入ると、「暗順応」の影響を受け、トンネルの入り口が「ブラックホール」のように見えるようになります。これが「ブラックホール効果」です。

「ブラックホール効果」の模式図

画像出典: baijiahao

トンネル外の強い太陽光とトンネル内の光の強度に大きな差があるため、運転者がトンネル出口に近づくと、トンネル出口が光る「ホワイトホール」のように見えます。これが「ホワイトホール効果」です。

「ホワイトホール効果」の模式図 出典: sina.com

夜間運転の場合は状況は逆になります。トンネルに入ると、ドライバーはトンネルの入り口が「ホワイトホール」のように感じ、トンネルを出るときには「ブラックホール」のように感じるでしょう。

04. トンネル照明を改善するには？

トンネル内の照明環境は比較的暗いため、光が弱すぎると網膜の照明が不十分になり、物体のコントラストが低下し、毛様体筋の疲労が増大し、視覚疲労を引き起こします。実験データによると、視覚疲労を引き起こさない最小照度値は 500 lx です (500 lx はオフィス、図書館の閲覧室など、多くの屋内の標準的な照明レベルです)。しかし、トンネル内の照明が 500 lx に達することは明らかに不可能です。

車両がトンネルに出入りする際に短時間の暗部が発生する問題を解決するために、トンネル照明を入口部照明、遷移部照明、中間部照明、出口部照明などの異なるエリアに分割し、異なるエリアで異なる照明基準を採用する必要があります。

長大トンネル照明部分割模式図

画像出典：参考文献[4]

具体的な照明設計においては、トンネル照明の明るさと均一性を向上させ、トンネル照明のさまざまな効果が人に与える影響を軽減することに留意する必要があります。同時に、いくつかのインテリジェントな照明制御アルゴリズムを使用して、さまざまな時間に光の強度を制御し、導光ファイバーを通じて自然光を導入して、トンネル照明をより快適にすることができます。

ノルウェーは、単調なトンネル照明による運転手の疲労を軽減するために、2001年に建設されたラダールトンネルをいくつかのセクションに分割しました。各区間ごとに異なる照明デザインを採用し、ドライバーに複数の短いトンネルを走行しているような感覚を与え、運転疲労を効果的に軽減します。同様のアプローチは、2007年に我が国で建設された秦嶺中南山トンネルでも採用されました。トンネルの照明環境を改善することで運転手の視覚疲労を軽減するために、トンネルの一部の区間に「青空と白い雲」のデザインが採用されました。

左：ラダートンネル 右：秦嶺中南山トンネル 画像出典：参考文献[5]

つまり、トンネル自体の狭い空間により、運転者は集中力が高まり疲労し、不適切なトンネル照明によりそれがさらに悪化することになります。トンネル照明の改善により疲労を軽減することはできますが、交通ルールを守り、命を大切にし、疲れたら休憩を取ることがより重要です。道路は何千とありますが、安全が第一です。

参考文献

[1] 上海交通ラジオ：めまいか眠気か？南北回廊を運転するのはなぜ少し疲れるのでしょうか? https://mp.weixin.qq.com/s/t0o1VftkHBVOXq-pdMlRMA

[2] 上海交通ラジオ：南北回廊を運転しているとめまいがしやすいですか？最新の回答:「マイクロ整形手術」 https://mp.weixin.qq.com/s/1AFfTJ8TBlK8lhYcEOmdEw

[3] 劉洋運転者の生理的・心理的反応に基づく高速道路トンネル内の光環境の分析[D]内モンゴル農業大学、2009年。

[4] 張悦トンネル照明環境における運転者の視野コントラストが視覚に与える影響に関する研究[D]。重慶交通大学、2023年。

[5] 王小平。トンネル照明環境変化による運転疲労の調節効果に関する研究[D]石家荘鉄道大学、2023 年。

著者: Guo Weihong、博士、中国科学院大学上級エンジニア

企画・編集：レイン

表紙写真: フォトネットワーク