公路隧道侧壁反射率及涂装高度对照明的影响研究

为研究公路隧道侧壁反射率及涂装高度对隧道照明效果的影响,提升照明质量,降低隧道照明能耗,本文采用DIALux Evo照明设计软件分别计算了隧道侧壁反射率在30%~90%,涂装高度在2~7.5 m之间的49种隧道照明情况。研究表明:(1)隧道路面平均亮度与隧道侧壁反射率基本呈线性关系,提高隧道侧壁反射率能够提高隧道照明质量;(2)在双侧交错布灯时,隧道路面平均亮度与侧壁涂装高度基本呈线性关系,最佳涂装方式为全断面涂装,最有利于照明节能。本文为公路隧道运营及养护改造提供了一定指导依据。     

基于路面平均照度的隧道中间段照明节能优化

隧道照明能耗已成为高速公路运营的巨大负担,为了保障在行车安全的前提下有效地降低隧道照明能耗,通过对隧道中间段照明布灯参数优化及布灯方式对比来确定隧道最小亮度需求,采用调光控制方法对LED灯进行调节,利用DIALux对优化后的照明系统进行仿真模拟,实现照明节能。以张涿高速隧道为例,对参数优化后的两侧交错布灯方式与其他布灯参数优化的照明布灯方式进行比较。结果表明,参数优化改造后的照明系统与未优化前相比,提高了路面平均亮度,可节省能源约为15%,在不同路段的路面平均亮度满足路面最小亮度,路面照明亮度满足安全行车要求。     

察觉对比显示系数研究

在公路隧道照明的察觉对比设计方法中,提出的对比显示系数仅与物理量——亮度有关,而与驾驶员通过隧道时产生的视觉适应和视觉生理、心理无关.为此,建议采用能反映视觉适应问题的察觉对比显示系数.该系数与隧道两侧2 m高墙面亮度、中间段路面亮度均匀度和路面中线亮度纵向均匀度、灯具布置的闪烁频率要求这4个影响因素,一起组成了公路隧道照明质量的评价指标体系,其中察觉对比显示系数是评价指标体系中的一个主要评价指标,由9个具体指标确定,并可以用计算式定量表示出察觉对比显示系数值.     

长隧道内光环境参数对驾驶员心理状态的影响

长隧道内光环境不仅仅与驾驶员的视觉体验关系密切,还与驾驶员的心理感受紧密相关。本文基于现场测试数据,根据某隧道照明需要建立了多种隧道照明工况和不同安装距离的反光膜,引入人脸面部表情识别系统后,将隧道充分照明工况与非充分照明工况进行对比,找出隧道内各段平均路面亮度、平均环境亮度与驾驶员紧张情绪占比平均值之间的对应关系。结果表明:隧道内的照明环境与驾驶员的紧张情绪呈现明显负相关;隧道路面平均亮度下降的速率与其对应的驾驶员紧张情绪升高的速率不一致,适当降低隧道内的路面照明水平,对驾驶员紧张情绪的改变不大,但却能大大降低隧道内的照明能耗;中间段路面亮度分别降低9.17%和48.3%时,对应的驾驶员紧张情绪占比平均值增加3%和7.67%;中间段内的最优亮度环境比R/E值(R为环境亮度,E为路面平均亮度)的范围为9.24～10.73;驾驶员紧张情绪对环境亮度的敏感程度高于对路面亮度的敏感程度,提高隧道内驾驶员20°视场角内的环境亮度,能够明显降低驾驶员的紧张情绪。     

灯具纵向光束角与安装间距对隧道基本照明的影响

在保障照明需求的前提下，通过优化照明设计降低照明能耗是当前隧道照明领域亟需解决的问题。本文通过构建考虑灯具直射和墙壁二次反射的隧道光环境模型，讨论灯具纵向发光角、安装间距、功率组合对隧道基本照明光效的影响。结果表明，随着灯具纵向光束角α的增大，路面亮度纵向均匀度U₁和总均匀度U₀均显著增大，但路面平均亮度L_av有所降低。随着灯具安装间距S的增大，L_av、U₀和U₁均有所下降。增大灯具功率P仅线性提升L_av,对U₁、U₀没有影响。据此，提出两车道隧道基本照明光效预测模型，结合路面单位面积照明安装功率LPD,得到α、S、P最优组合的确定方法。将隧道基本照明光效预测模型等研究成果应用于实际隧道照明设计，采用小安装间距、低功率的布灯方案，并优化灯具光束角。现场光效实测结果表明，隧道亮度纵向均匀度提升至0.74、0.68,超过规范要求；基本照明能耗降低了18%～40%,取得了良好的照明效果与节能效益。     

城市化背景下公路隧道照明系统节能改造实践

我国城市化水平不断提高,越来越多的公路隧道呈现城市交通的特征:小客车比例高、机非混行严重,隧道照明系统改造需要考虑新形势和新需求。以浙江省舟山市部分公路隧道机电系统改造为依托开展了照明节能的科研和实践工作,包括:采用能够考虑侧墙和拱顶二次反射光的DIALux软件分析了各种常用的装饰方案,根据对比结果并结合交通量特征采用全断面为纯白色的装饰方案;然后,采用室内试验方法,开展了储能发光涂料性能试验,验证了其增光增亮效果、延时发光效果和改善照明均匀度的效果;最后,采用智能化调光控制系统,能结合不同的天气情况、洞外亮度、车流量、平均车速等外部因素对公路隧道照明系统进行平稳调控,实现按需照明和运营节能。上述实践成果以期为经济发达地区兼顾城市道路功能的公路隧道照明系统节能改造提供借鉴。     

基于心理和生理效应的公路隧道中间段照明——利用诱导照明装置(逆向反射材料)提高驾车安全性的研究

采用逆向反射材料作诱导照明装置的轮廓标是决定隧道环境亮度的主要因素,隧道路面亮度和轮廓标的高反射亮度对驾车者的心理和生理指标有一定的影响。选择某实验隧道,在不同照明工况和轮廓标亮度条件下,对驾车者的心理紧张度和心率变异性等指标进行了实测。以寻求照明环境与驾车者心理和生理变异的关系,从而获取隧道内路面亮度和环境亮度的最佳比值。同时,也证明了控制好轮廓标的反射亮度,无须增设辅助照明,便可降低由驾车者的紧张情绪而导致的安全隐患,具有安全和节能的意义。文中对所采用的实验仪器及软件系统、技术路线及实验方法等进行了介绍,并对大量实验数据进行了处理和分析,获得了初步的研究结果,为将心理及生理效应理论运用于公路隧道交通照明研究领域中作出了新的尝试,也为中国公路隧道照明设计标准的制定提供了参考依据。     

“先导－回击模型”与人工触发闪电特征参数计算

在关于地闪通道的“先导模型”和“回击模型”基础上,建立了“先导—回击模型”,并利用该模型对2005年8月2日3次人工触发闪电中观测到的12次直窜先导和继后回击过程的慢电场变化资料进行了闪电通道特征参量的计算。计算结果发现：3次人工触发闪电的高度分别在8．68、4．48和10．59km；直窜先导过程的电荷线密度范围为49．3～130．05μC/m；先导发展平均速度范围为0．23×10~7～1．48×10~7 m/s；先导平均电流范围为0．14～1．87kA；先导通道电压范围为7．94～20．33MV；继后回击中和的电荷量范围为0．16～1．21C；继后回击过程的回击平均速度范围为2．61×10~7～11．86×10~7m/s；回击平均电流范围为1．56～12．59kA。分析表明,“先导—回击模型”降低了对观测点站数和观测环境的要求,同时对通道具有较强的计算能力。     

隧道洞外亮度研究的发展历程

隧道洞外亮度是公路隧道照明的重要基准参数之一。但目前在隧道洞外亮度的概念界定及其应用上,主要有基于K值法的洞外亮度L_(20)(S)和基于察觉对比法的等效光幕亮度Lseq2种类型。虽然,两者都是隧道洞外光环境在标准视场范围内等效亮度的一种表达方式,但在概念的界定和隧道照明设计的应用中仍存在一定的差异。通过对2种类型洞外亮度概念的阐述,以及隧道照明和洞外亮度研究发展历程的梳理,介绍了2种类型洞外亮度在隧道照明设计中的特点和适用范围,以加深研究人员对隧道洞外亮度的认识和理解,为隧道洞外亮度的后续研究提供参考。     

重视道路和隧道照明中亮度与照度的关系

本文从国外道路照明设计的照度法、亮度法、小目标可见度法三种方式谈起,分析了我国照明业界对亮度法的认识不足;并以隧道照明设计的两种场景为例,综合比较了六个方案分别在沥青路面R3和水泥路面C1情况下的地面和墙面的亮度与照度,也计算了路面的亮度与照度的均匀性及眩光值。比较不同方案的结果发现我国隧道照明灯具与国外的差距,以此提请照明界同仁们认真审视道路与隧道照明中亮度与照度的关系。     

基于路面亮度系数表的路灯配光优化及透镜设计

本文参照了国际照明委员会CIE所颁布的路面亮度系数表,以C2路面为例讨论并设计了一种路灯的配光分布,同时满足较高的照度均匀度和路面亮度均匀度的要求,并获得了较高的能量效率Q（Lav／Eav）。基于此优化配光,采用笛卡尔椭球阵列设计了自由曲面透镜,在Dialux中验证了该透镜的配光性能,实现了Uo=0．6,UL=0．7,UE=0．68,Q=0．088的照明效果,与预期结果基本一致。     

用司辰视觉研究道路照明安全

本文在道路照明的条件下,探讨了瞳孔大小随照明水平和不同光色的变化规律。研究结果表明,当采用富含短波光辐射的金属卤化物灯照明时,会更有利于瞳孔收缩,更有利于聚焦。本文还采用最新发现的人眼中第3种感光细胞的光谱光效率和光效能最大值,计算了在道路照明设计标准中主要的推荐的照明光源———高压钠灯的司辰视觉光通量和发光效率,计算结果表明,它与金属卤化物灯相比,高压钠灯的计算值仅是金属卤化物灯的1/3左右。因此,从司辰视觉的角度看,采用金属卤化物灯作为道路照明的首选光源,不但可以使道路交通更安全,而且还可以使道路照明更节能。     

LED隧道灯透镜的全偏光设计

运用非成像光学理论,基于LED能量网格划分的方法设计了一种全偏光的LED隧道灯透镜。该设计方法不仅具有传统偏光透镜中能量利用率高的优点,并且在保持高亮度均匀度的前提下,能有效地降低道路照明中眩目的影响。在照明分析软件DtALux中验证了该透镜,其配光曲线实现了UE=0．88,UO=0．86,UL=0．91,TI=6的良好照明效果。     

图像式街道亮度计在道路照明测试中的开发和应用

《城市道路照明设计标准》CJJ45-2006也对道路照明的路面平均亮度、路面亮度总均匀度和纵向均匀度、眩光限制等进行了规定,然而利用传统亮度计已经很难满足测量需求.本文阐述了利用数码相机开发的图像亮度测量系统的优势,介绍了图像式街道亮度计开发中重点解决的亮度校正、几何校正和操作、分析软件编制问题,以及在道路照明测试中的应用情况.     

基于光气候理论的隧道洞外景物亮度研究

隧道洞外景物亮度是隧道照明设计最重要的基准参数,合理的隧道洞外景物亮度值的选择既能保证隧道照明的安全性又能保证隧道照明的经济性。我国现行隧道照明设计标准中给出的隧道洞外景物亮度的标准值,是直接选用CIE隧道照明指南中给出的建议值。实际上,由于各个地区的光环境的差异以及隧道洞外景物的表面材料反射特征的差异,必然会导致隧道洞外景物亮度的差异。因此,本文在大量的调研基础上,结合已有的最新的光气候研究成果,提出了用光气候理论研究隧道洞外景物亮度新的理论和方法。     

既有建筑绿色改造中天然采光优化应用模拟分析

外遮阳百叶帘以其显著的节能效果被越来越多地应用于新建建筑和既有建筑的节能改造中。本文结合对江苏省建筑科学研究院办公楼的绿色改造,利用Ecotect和Radiance模拟软件,采用分项法,以采光系数、天然光照度以及窗口亮度值作为评价指标,对铝合金外遮阳百叶帘的遮阳效果进行了分析和评价,得到结论:(1)采用遮阳帘后,窗口处的天然光照度下降明显,室内采光系数和天然光照度分布较为均匀,自然光线分布合理;(2)采用遮阳帘后,窗口处的最高亮度值降低了1500cd/m2左右,避免了射入室内的直射光线,大大减少眩光的产生,优化了室内光环境。     

国内外公路隧道照明标准中亮度水平对比研究

本文根据对国内外现行公路隧道照明标准的研究,分析了影响公路隧道白天亮度水平的因素,并根据各标准规定对某一假定环境不同车速条件下的隧道进行亮度水平模拟。从各照明段长度和照明段亮度两方面,对比分析了不同车速条件下各标准中隧道亮度水平的差异及原因,从而为确定科学合理的隧道亮度水平提供参考依据。     

隧道洞外亮度自动数码测试分析方法研究

针对公路隧道洞外亮度L20（S）的自动测试分析方法开展研究,通过理论分析得到数字图像灰度值与曝光量之间呈线性关系,给出了数码成像过程中所拍物体各点的亮度计算公式,采用数码成像技术测试隧道洞外亮度步骤、数码相机感光特性曲线的标定方法以及测试数据处理方法,对都江堰至汶川高速公路上两座已通车运营的隧道进行了现场测试分析,验证了测试方法。最终建立起基于数码成像技术的公路隧道洞外亮度自动测试方法。     

LED路灯在道路照明中的应用

通过将LED路灯实际使用后的照明效果,与常用的高压钠灯在发光效率、配光曲线、灯具系统寿命等关键指标方面进行分析比较,期望帮助LED路灯生产企业早日攻克相关技术难题,生产出符合道路照明要求、受用户欢迎的节能又节钱的产品。     

自由曲面光学系统设计中目标面照度分布的优化

以驾驶员视觉光环境需求为约束、以灯具总光通量最小为目标,建立了LED路灯自由曲面光学设计时所需的道路路面照度分布优化模型,利用Lingo软件得到了次干路最佳照度分布,相比与基于均匀照度分布设计的LED路灯节能30%左右。