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。     

隧道照明反射增量系数研究

该文研究了影响隧道照明的各种因素,通过对隧道照明状况的调查与分析,采用隧道照明光源入射到隧道路面上的光通量和隧道墙面上光通量比值,研究了隧道照明灯具的配光情况、安装高度和布灯方式对隧道照明反射增量系数的影响。     

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。     

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。     

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。     

基于无影照明原理的公路隧道太阳光反射照明应用设计

提出一种针对太阳光反射照明技术的隧道照明设计方法。基于无影照明原理分析了满足隧道照明需求的太阳光反射照明系统安装方式,包括安装位置、相邻设备之间的安装间距和高度差、反光镜的设置角度等,得出可利于工程指导的太阳光反射照明设计方法。结果表明,本技术在隧道洞口两侧采用阵列式安装方式,通过距洞口由近至远安装高度递减或微调反射镜偏转角的方式可将太阳光投射至不同指定区域,可避免前方车辆对光线的全部遮挡实现无影照明效果;在横向方向距洞口由近至远以逐渐接近路沿的方式错位安装,可避免系统间对光线的遮挡实现高效太阳光直接照明效果。该技术的研究对实现高效太阳光直接照明技术在公路隧道应用低碳节能、促进公路交通“碳达峰、碳中和”和可持续发展具有积极的促进作用。     

基于NSGA-Ⅱ的城市隧道照明优化设计

利用多目标进化算法,建立了城市隧道照明优化设计模型,并提供了城市隧道照明中的相关设计参数的理论值,既能满足保证行车安全的照明需求,又能尽量减少布灯数目实现绿色节能。首先确定了灯具间距、安装高度、安装角度以及灯具相距道路中线的侧向距离等作为基本设计参数,定量分析了相应参数对隧道照明质量的影响,并建立了隧道照明优化设计模型。其次基于建立的模型具有的多参数、非线性的特点,选用进化算法NGSAII对其进行求解,为以后的隧道照明设计灯具安装提供理论参考。     

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。     

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。     

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。     

公路隧道基本段照明亮度对隧道能见度的影响研究

对能见度公式进行研究并用Matlab软件编写隧道内对比度传输系数程序,探讨隧道内照明亮度对隧道能见度的影响.说明隧道内能见度情况与隧道纵向的前后亮度对比有关;无论隧道内污染物浓度场是何种形式,要使隧道能见度良好,都需使得隧道内亮度从入口至出口逐渐增大,亮度增大的速率越大,能见度越好.并对传统隧道照明曲线进行改进.     

LED照明在隧道中的应用

通过实际案例,分析目前LED照明在隧道中的应用效果,同时通过与传统的高压钠灯隧道照明的对比,从使用效果、经济效益及环境保护的角度做出分析。     

道路隧道照明眩光评价

隧道照明眩光对照明质量有着重要的影响,眩光一方面降低障碍物的可见度,另一方面使驾驶者产生不舒适感。本文对隧道中间段照明眩光作了相应的研究,首先对公路隧道照明眩光的影响因素提出,然后通过数值计算分析了灯具光通量、配光形式与眩光值的相关性。研究得出:灯具光通量在3 000～6 000 lm范围内对隧道内眩光的影响非常微小;对称与非对称配光形式下的眩光值都小于45,符合标准要求;相比于逆光和对称配光,顺光照明眩光值最低,眩光控制等级可达8～9级;对三车道隧道而言,对称配光形式下两侧车道眩光值要大于中间车道,逆光配光形式与之相反。     

城市隧道应急照明设计探讨

随着城市的发展,交通量越来越大,交通状况越来越复杂,城市隧道的修建也随之变多.当隧道照明正常时,隧道内路面有足够的照度,隧道中快速行驶的汽车,大部分司机不用打开车灯或只需打开车前小灯.而在发生事故时,无论是突然的照明失电或是火灾时人员的疏散,都需要应急照明的切人.随着GB 51309-2018《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》(以下简称新规)的实施,对城市隧道内的应急照明系统要求较以前有了很大的提高,本文就城市隧道的应急照明的设计进行探讨.     

LED光源色温对隧道照明过渡段的影响

隧道过渡段与入口段和中间段的视觉特点不同,要求不同的照明环境。目前国内外的公路隧道照明均是以照明水平为标准,未考虑光源的光色对不同区段的影响。文章通过反应时间和瞳孔实验的研究,将5种色温的LED光源与传统照明光源HPS、MH相比较,分析了光源色温与反应时间和人眼瞳孔大小的变化关系。通过探讨光源色温对隧道过渡段照明效果的影响,提出适合隧道过渡段照明的光源,为LED光源在隧道照明中的应用研究提供实验依据与参考。     

隧道照明智能控制

隧道灯控制器是为隧道照明而设计的智能开关装置。安装隧道灯控制器后,可使巡道人员在良好的照明状态下工作,同时有效地避免常明灯,节约电能。     

隧道入口段直接反射式太阳光照明的仿真设计

为维持公路隧道正常安全运营,需进行昼夜不间断照明,消耗大量电能。而将太阳光应用于隧道入口段照明,可大幅节省隧道运营费用。针对直接采用太阳光进行隧道照明的现有方法存在的缺点,提出通过太阳光一次反射与一次漫反射实现隧道入口段路面太阳光照明的方法,并对具体隧道照明进行了仿真设计。结果表明,利用多套直接反射式太阳光照明的组合使用,可以直接利用太阳光实现符合国家标准要求的隧道入口段照明,且在提高光能利用率方面具有一定的优势。     

LED光源色温对隧道照明入口段和中间段的影响

隧道入口段和中间段的视觉特点不同,要求不同的照明环境。目前国内外的公路隧道照明均是以照明水平为标准,未考虑光源的色温对不同区段的影响。本文通过视觉功效和光生物效应实验的研究,将5种色温的LED光源与传统照明光源HPS、MH相比较,分析了光源色温与反应时间和人眼瞳孔大小的变化关系。通过探讨光源色温对隧道照明效果的实际影响,提出适合隧道照明入口段和中间段的光源;为LED光源在隧道照明中的应用研究提供实验依据与参考。     

隧道照明的智能控制方式浅析

为解决隧道内照明系统对驾驶人员的视觉干扰,给驾驶人员提供一个安全舒适的驾驶环境,对隧道内照明系统的构架和控制方式进行了阐述.提出了两种隧道内适用的LED照明智能控制方式,并对照明智能控制方式的功能和系统结构以及通信方式等进行了描述分析.为隧道智能照明的实现提供了可靠的方式.