基于DIALux的公路隧道洞口减光防眩措施评价

针对目前公路隧道洞口遮光棚的设计缺乏量化评价方法的问题,本文以苏锡常南部高速公路太湖隧道为工程实例,利用DIALux模拟太湖隧道洞口一年四季每天12个小时的日照场景,得出了遮光棚内路面照度分布。根据不同设计方案的照度水平,比对公路隧道减光防眩照度标准,优化了遮光棚的减光效果,确定了太湖隧道遮光棚的设计方案。该方法可提升隧道工程建设设计水平,为隧道洞口减光措施方案提供了行之有效的量化评价方法。     

隧道减光格栅段全天候路面照度计算模型

掌握隧道减光格栅段路面照度分布特征和时变特性是进行减光格栅设计和光环境评价的基础。本文基于太阳辐射理论和CIE亮度分布函数构建了同步考虑太阳直射和天空散射的隧道减光格栅段路面全天候照度计算模型,并通过实测数据验证模型的准确性和有效性。结果表明,该模型可准确预测不同季节和天气条件下减光格栅段路面亮区和暗区照度的时空变化规律,计算结果与实测数据吻合良好(平均偏差百分比<8%)。增加天空元数量可提升本文模型的计算精度,且对路面暗区照度计算值的影响更大。综合考虑精度与计算效率,建议应用本模型时天空划分为12层共247个天空元。     

公路隧道照明方式对中间段小目标可见度的影响

针对公路隧道照明节能研究中较少考虑照明方式与小目标可见度之间关系的现状,通过隧道照明仿真实验,分别得到逆光照明、对称照明和顺光照明条件下中间段的路面平均亮度、亮度总均匀度、车道中线亮度纵向均匀度等指标值,并探讨了3种照明方式下的小目标可见度取值情况。结果表明,逆光照明时阈值增量TI值最高,顺光照明时小目标可见度STV值最高。     

发光涂料铺设范围对公路隧道照明影响研究

以公路隧道发光涂料为研究对象,对数值仿真模型进行研究,建立起以路面平均亮度作为关键评价指标的公路隧道发光涂料仿真计算模型。采用三维数值仿真方法,对隧道内墙壁发光涂料铺设范围以两侧3米高为基准向上铺设时的效果进行研究,分别模拟计算了不铺设和铺设至两侧2m、3m、4．54m、5．71m、6．5m、7m高度及全截面这8种情况。通过汇总分析隧道路面平均亮度及能效值等关键参数,得到隧道内平均亮度变化范围在8．7～12．1ed／m。,能效值随铺设范围增大而减小,在墙壁两侧3m高度范围内铺设时的经济技术性最优。     

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.     

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。     

基于洞外减光的高速公路隧道照明节能

在分析公路隧道照明节能研究与应用现状基础上,探讨通过降低洞外亮度来实现隧道照明节能的可行性。考虑与山岭地区高速公路自然环境相融合,提出一种利用绿色藤蔓遮挡自然光的隧道洞外减光结构,并以长度为1 000 m的高速公路隧道为例进行了节能效益分析。结果表明:在设置隧道洞外减光结构后的50年运营期可节约22%的电能。本文的研究为山岭地区高速公路隧道洞外减光的推广应用提供参考。     

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。     

公路隧道洞口减光措施的研究综述

通过对国内隧道洞口的减光措施相关研究的分析总结,综述了减光措施的类型、优缺点及适用范围。针对国内减光措施的应用现状,简要论述了隧道洞口的减光措施在实际工程中应注意的应用要点。     

余弦修正片对光照传感器进光量的影响

介绍了一种能够同时测量环境PPFD及光质比的多通道光量子传感器,同时利用3D打印技术制作出三种材质的余弦修正片。通过对传感器的实际标定,得到在不同材质余弦修正片下的传感器红/蓝通道响应系数曲线,通过计算得到,对于红光通道,使用透明光敏树脂制作的余弦修正片透光率分别比聚四氟乙烯和白色尼龙余弦修正片的高89.3%和85.2%,对于蓝光通道,透光率分别高87.1%和83.2%。还通过3D打印方法设计制作一种防串光套,实验结果表明,采用该装置后,红光通道串光误差系数从0.3546降至0.0491,蓝光通道串光误差系数从0.4916降至0.0695,有效阻止了因滤光片侧壁漏光而引起的通道串光误差。     

不同路面类型下公路隧道照明的效能分析

在隧道营运中,为达到最优的隧道照明效果,找出影响照明效果的因素显得至关重要。目前在相关的文献资料中还尚缺乏洞内路面类型对照明环境影响的量化研究,本文在相关研究的基础上,根据可能存在的路面情况建立了不同路面类型的隧道照明模型,通过模拟得到评价照明质量的各指标,分析了洞内路面反光率对照明效果的影响,经过模拟计算得出:当洞内采用具有轻微的镜面反射特性的沥青路面材料时,对洞内小物体的发现和识别有益;不同路面的STV值差异较大,尤其是沥青路面的STV值比水泥路面和湿润路面较高,表明沥青路面有益于洞内小目标的发现。本研究对于隧道路面的设计具有重要的参考价值。     

公路隧道照明对比显示系数探讨

文章对公路隧道照明对比显示系数进行了探讨,根据实际隧道在不同照明工况时在给定区域内各测点处路面亮度和小目标垂直面上照度的比值,分析了不同隧道中间段和入口段在只开启基本照明时的对比显示系数的变化规律,并探讨了在不同照明功率(光源功率近似成倍变化)时入口段的对比显示系数几乎保持不变的现象,得出了公路隧道照明的对比显示系数与隧道照明方式、灯具间距和挂高、光源功率、灯具位置、灯具配光以及隧道内多次反射等有关,即与隧道内光的空间相对分布有关。     

白光LED用于公路隧道照明的设计分析（上）

白光LED作为一种新型固体光源,已经逐渐用于道路照明。一般公路隧道照明设计要考虑众多因素,除了要达到一些道路照明中要求的指标如照度、均匀度等外,还要考虑隧道不同分区之间照明的不同。在白天和夜晚,由于隧道进出口照明与外界光有差异,也由于眼睛对光的适应问题,而需要提供不同的照明方式。本文考虑到白天自然光对隧道照明的影响,对于使用LED照明时,白天和夜晚的隧道照明分别进行设计。基于软件模型,分别设计隧道各个区域的照明,给出隧道照明良好的设计方案,并且对最终隧道照明的内部段进行了中间视觉下的修正。结果说明目前条件下白光LED应用于隧道照明已可达到较好的效果。     

用于隧道路面检测的照明系统设计

为保证隧道路面检测系统的高检测精度,本研究设计了一款适用于自动路面检测系统的双光源照明系统来实现被测路面的均匀照明。该系统通过9×7矩形LED阵列配以矩形复合抛物面聚光器对5 m×2.2 m的路面进行双光源倾斜照明,两光源之间的距离为1.3 m,向车辆后方及车辆外侧分别倾斜13°和26°。经过不断优化,在1.8 m的照明高度下,该系统的光照均匀度达到84.24%,被测路面的平均光照度达到21 135 lx,光能利用率为58.5%。相较于目前隧道路面检测的照明系统,本文设计的系统稳定性较好、照度较高、照明范围较大,公差要求原则上满足现代加工水平,并且成本较低、寿命较长、结构紧凑、容易装调,可满足隧道路面检测的照明需求。     

雨天路面反射特性及其对道路照明质量的影响

目前针对路面材料尤其是雨天路面材料反射特性的研究很少,但这对于雨天道路照明设计至关重要。搭建了一套湿路面反射特性实验室测试系统,收集了20块沥青路面样品,采用模拟降雨装置淋湿路面,测试了样品在不同潮湿程度下的简化亮度系数表,根据上海市近一年的实时降雨量数据,分析得出适用于上海市的推荐湿路面简化亮度系数表。在典型道路照明设置条件下,将该表与CIE标准W1、W2、W3和W4表在平均亮度、亮度均匀度和纵向亮度均匀度上进行对比,发现差异较大并作了讨论。     

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。     

磁光式电流互感器性能分析与比较

通过对基于单光路、双光路以及改进型双光路检测法的磁光式电流互感器(MOCT)工作原理的研究和详细介绍,指出工作波长波动、起偏器与检偏器透光轴交角误差等因素都会对MOCT的输出信号产生影响,分析了当输出信号满足国标中0.2级和0.5级准确度要求时,不同工作中心波长情况下3种光路磁光式电流互感器可承受的工作波长和透光轴交角误差的变化范围及变化趋势,并对3种互感器的性能进行比较。该研究可为磁光式电流互感器设计人员提供有用的参考。     

基于LED道路照明的偏光透镜设计

基于非均匀网格划分法设计了一种用于LED道路照明的偏光透镜。该透镜能够把LED发出的光线更多地投射在路面上。这种偏光透镜设计减少了道路外的光污染,同时有效提高了路面的光线利用率。在光学软件Lighttools的模拟中,测得整个光学系统照度均匀度为77.6%。并且充分考虑材料的吸收损失和界面的反射损失后,光能利用率高达84.5%。在照明仿真软件Dialux中对该偏光透镜的配光曲线IES模型导入后在模拟道路中进行计算仿真,得到其亮度总均匀度为0.74,并且眩光限制阈值增量控制在9%。所以,该偏光透镜的亮度均匀度、照度均匀度及眩光控制等指标都很好地满足了我国《城市道路照明设计标准》的要求。     

低光损LED玻璃灯具水性光扩散膜的研究

LED照明灯具透光率和扩散率是一对矛盾的技术指标,存在着此消彼涨的关系。本文通过对水性光扩散膜材料、光扩粒子、光学匹配、薄膜微结构、涂料配方等的研究,开发出低光损光扩散膜,实现了高透光高扩散的兼顾,为制造高品质玻璃LED灯具做了有益的尝试,得到了较满意的结论。     

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。