דף פייסבוק סיטילייט
 English Site
מדוע להאיר מנהרה במהלך היום
מדוע להאיר מנהרה במהלך היום? - אינג' דוד תורג'מן
מדוע להאיר מנהרה במהלך היום? - אינג' דוד תורג'מן
המטרה בהארה של מנהרות זה לספק המשכיות ויזואלית לנוסעים בכלי רכב הנכנסים ועוברים דרך המנהרה.
 
התקן הבינלאומי הדן בנושא הארת מנהרות הינוCIE 88 שיצא לאור בשנת 2004 (מדריך לתאורת מנהרות ומעברים תחתיים), התקן מספק המלצות לתכנון נכון להתקנת תאורת מנהרות וזאת לצורך מתן ביטחון מקסימלי למשתמשים במנהרות הן בשעות היום והן בשעות הלילה.
 
CIE Nr. 88 - 2004
 
כאשר מתקרבים למנהרה, הנהג מתעמת עם בעיה של "הסתגלות ויזואלית". העיניים של הנהג צריכות להסתגל לשינוי פתאומי של רמת האור, כאשר התאורה ביום מחוץ למנהרה הינה בהירה מאוד ובתוך המנהרה רמת ההארה כמעט שואפת לאפס. תופעה זו ידועה כ "הסתגלות חזותית זמנית" (temporal visual adaptation), העיניים מסוגלות להתרגל לרמת אור נמוכה רק לאחר זמן ממושך יחסית המאפשר לעין להסתגל לרמות אור נמוכות.
 
בנוסף לתופעה זו קימת תופעה נוספת המוגדרת כ"הסתגלות מרחבית" (spatial adaptation). באופן נורמאלי שדה הראיה של נהג הינו רחב יחסית ומגיע לפתיחה של כ 20 מעלות (aperture) אולם כאשר הנהג נכנס למנהרה שדה הראיה שלו מצטמצם לרמה של כ- 2 מעלות.
צמצום שדה הראיה גורם ל"חור שחור" (black hole), אפקט שנגרם בעיקר בשעות היום. אפקט זה קיים לפרק זמן קצר בזמן הכניסה למנהרה.
 
לצורך הקטנת הסיכונים של שתי התופעות הנ"ל, שטח הכניסה של המנהרה צריך להיות מואר בחוזקה לפחות עד מרחק העצירה (Safe Stopping Distance S.S.D) זהו המרחק הנחוץ לנהג לעצור את רכבו במהירות מסוימת. לשטח הכניסה  קוראים threshold zone  ( ראה איור מס' 1) .
 
  מדוע להאיר - 1
איור מס' 1
 
הקטע הבא במנהרה נקרא- transition zone, רמת התאורה מצטמצמת בהדרגה על מנת לאפשר הסתגלות נוספת של העין לרמות נמוכות של אור. בעיית ההסתגלות המרחבית נפתרת כאשר הנהג נכנס למנהרה.
 
לאחר אורך נסיעה מסוים העיניים מתרגלות לדרגת התאורה הנמוכה. רמת התאורה במנהרה באזור הפנימי (interior zone) זהה לרמת האור בתאורת רחוב.  (איור מס' 1).
 
באזור היציאה מהמנהרה - (exit zone) המצב פחות קריטי מאחר שעצמים מחוץ למנהרה ניתן לראות אותם בבירור מול הרקע של אור יום. כלומר במידה ונדרשת הגברה של רמת ההארה ביציאה מהמנהרה הדבר יעשה כאשר יש סיבה מוגדרת לכך, למשל כאשר יש תנועה רבה או כאשר יש סיטואציה מיוחדת שבה הנהג מסתכל ישר לתוך האור מהשמש (בשקיעה או בזריחה).
 
בתופעות ההסתגלות של העין אנו מבחינים גם בבעיות של ראית מכשולים (visibility of an obstacle) כאשר מגיעים למנהרה, נהגים צריכים להיות מסוגלים להבחין במכשולים על הכביש, בפתח המנהרה, ולהגיב באופן בטוח לפני שהם נכנסים למנהרה.
 
התאורה צריכה להיות מתוכננת כך שאפשר יהיה להבטיח שיבחינו במכשולים במרחק מה לפני פתח המנהרה גם כאשר מהירות הנסיעה הינה מקסימלית המוגדרת בכביש הנדון – המרחק הזה מודגר כ ( S.S.DSafe Stopping Distance) (איור מס' 2).
 
  מדוע להאיר - איור 2
 
איור מס' 2
 
 
תקן המנהרות CIE 88 -2004 מציע שתי שיטות שונות לביצוע תכנון נכון של קבלת רמת הארה נכונה בתחילת ה-  ׁׂ( threshold zone(LTHׁׁׂ:
 
  1. שיטת ה- L20.
  2. שיטת הקטנת הניגודיות  the perceived contrast method.
 
במאמר הזה נתאר את שיטת התכנון לפי L20.
 
שיטת ה- L20
 
עוצמת האור של ה- L20 בשטח הכניסה access zone מוגדרת כממוצע של עוצמת האור שנמדדת בקונוס בעל זווית של 20°. כאשר הצופה מסתכל על פתח המנהרה ומיקומו ב- .S.S.D   (איור מס' 3 ).
קונוס בזווית של 20° מסמל את שטח הראיה של הנהג כשהוא מסתכל דרך חלון הרכב .
שדה הראיה בתחילת ה- threshold zone צריך להתבסס על שטח הכניסה כפי שהוא בא לידי ביטוי ע"י מכשיר לומיננסמטר - Luminance L20 .
 
 
  מדוע להאיר - איור 3
 
איור מס' 3 
 
גם בתנאים זהים במהלך היום, עוצמת ה – L20 יכולה להיות שונה במידה רבה במנהרות. ההבדלים נובעים ממיקום פתח המנהרה ביחס לסביבה (אזור הררי, אזור עירוני אורבאני, אזור מדברי וכו' ), וכן ברמת האור במהלך עונות השנה.
התכנון שלL20  יתבסס על המצבים הקיצוניים ע"מ לתת מענה אופטימאלי בכל מצב של המנהרה במהלך השנה.
 
באופן מעשי, מאוד קשה למדוד באתר המנהרה את עוצמת ה-L20 כדי לדעת את עוצמת רמת האור האמיתית הנדרשת בthreshold zone  וזה בגלל שתי סיבות:
 
-  במהלך הבניה של המנהרה, הקונפיגורציה של פתח המנהרה יכולה להיות די שונה בהשוואה למראה שלה בסוף הבניה.
 
- מדידה של ה-L20 (עם מכשיר מדידה מתאים - Luminancemeter) צריכה להתבצע בזמן שבחוץ יש את עוצמת האור המקסימליית למדידה: בקיץ, ביום שמשי בסביבות הצהריים. שוב, לא פשוט למצוא את התנאים האלו באופן מעשי.
 
כדי למצוא את העוצמה של ה- L20 יש המלצות ברורות בתקן CIE-88 המאפשרות להעריך בצורה טובה את הרמה הנדרשת.
 
שיטת חישוב העוצמה של  L20.
 
שיטה זו מדויקת למדי ומאפשרת חישוב של ה-L20 מתוך תמונה של הכניסה של המנהרה. תמונה זו צריכה להיות מצולמת ממרחק השווה ל- S.S.D.
 
הערך של  ה- L20 מחושב בצורה כזו:
 
L20 = γ Lc + ρ Lr + ε Le + τ Lth
 
   כאשר :
 
 להאיר מנהרה טבלה
 
ביחס המקדמים מתקיים:
 
γ + ρ + ε + τ =1
 
 
בהשוואה לערך שדה הראיה האחר, הערך של ה- Lth הוא די נמוך. ובנוסף, בעבור מרחק העצירה של 100m או 160m, הערך של ה- τ הוא גם די נמוך. בשל כך, תנאי ה- τ Lth גם כן זניח.
עבור עצירה קצרה, 60m או פחות, אפשר לחשב זאת כך:
 
 
 1tk
 
אנחנו נראה בהמשך שה- k אף פעם לא יעלה על 0.1, כך ש tK יכול להיות זניח.
 
כלומר התוצאה המתקבלת לכל סיטואציה יכולה להתקבל בקירוב ע"י הנוסחה :
 
L20 = γ Lc + ρ Lr + ε Le
 
כאשר הגדרה מדויקת של γ, ρ ו- ε לא ניתנת להערכה, ניתן לבחון את מבנה פתח המנהרה ביחס לסביבה בהתאם למצבים השונים המוגדרים בתקן CIE-88  בדומה למוצג באיור 3 (בתקן קיימים 8 דוגמות של מנהרות עם רמת sky שונה).
 
בטבלה מס' 1 מופיעים הערכים של  Lc,  Lr ו- Le  (ב- kcd/m²) שאפשר להשתמש בהם במידה שאין ערכים מדויקים בגלל חוסר נתונים בשלב התכנון.
הערכים בטבלה לוקחים בחשבון את כיוון המנהרה.
 
  מדוע להאיר - טבלה 1
 
 טבלה מס 1 :

כאשר :
  (V)
Mountainous country with mainly steep surfaces facing drivers
(H)
Flat, more or less horizontal, country
Note: in Southern hemisphere N and S should be interchanged
 
ערך ה Lth  יחושב בהתאם לטבלה מס' 2
  מדוע להאיר - טבלה 2
 
טבלה מס 2 :
 
באיור מס' 4  ניתן לראות דוגמה של רמות הארה במנהרה עבור מהירות נסיעה של 80 קמ"ש.
 
  מדוע להאיר - איור 4
 
איור מס' 4
 
סיכום:
- תכנון מנהרות כולל פרמטרים רבים ונוספים אשר לא הובאו במאמר זה כגון:
- השפעת צבע הקירות לאורך המנהרה.
- סוג גופי התאורה אשר יענו על הדרישות הטכניות לקבלת רמת ההארה הנדרשת.
- שימוש בגופי תאורה סימטריים (Symmetrical lighting systems) או אסימטריים
  (counter-beam asymmetrical lighting systems).
- התחשבות במיקום גופי התאורה ע"מ למנוע תופעתFlickering  העלולה לגרום למצב היפנוטי של הנהג.
- רמת ההארה הנדרשת בלילה כאשר הכביש המוביל למנהרה מואר או לא מואר.
- התייחסות לאורך מנהרה כאשר המנהרה ישרה או בקו עקלקל (או מנהרה שניתן לראות את היציאה מהמנהרה כבר 
  ברגע הכניסה).
- התייחסות לסינוור המתקבל מגופי התאורה.
- התייחסות לתאורת חירום.
- התייחסות לנושא התחזוקה במנהרה.
 
השימוש במנהרות מאפשר יעילות רבה בנתיבי תחבורה עירוניים ובין עירוניים ולכן כפי שניתן להבין תכנון מנהרות דורש התייחסות רבה לנושאים שונים, כל זאת ע"מ להביא את הנהג לנסיעה בטוחה הן בכניסה למנהרה, הן בנסיעה בתוך המנהרה והן ביציאה מהנהרה.