跨海集群工程沉管隧道照明设计

结合港珠澳大桥海底沉管隧道,研究了海洋环境中高速公路隧道照明系统的设计方案、设计过程及照明控制方式等,并着重对隧道内各区段照明系统的设计及控制进行了分析和研究。公路隧道照明的目的是创造洞内良好的视觉环境,确保在白天和夜间行驶的车辆以设计速度能够安全地接近、穿越和通过隧道,同时为在高速公路隧道内的车辆驾驶员提供舒适和安全的行车环境。高速公路隧道照明系统主要包括:入口段照明、过渡段照明、中间段照明、出口段照明、应急照明及洞外引道照明。     

低等级公路光学长隧道驾驶员视觉负荷研究

为进一步分析低等级公路光学长隧道内不同车型、不同隧道区域驾驶员的视觉负荷特性，招募了22名驾驶员（12名小汽车驾驶员、10名货车驾驶员），选取云南省境内的昔宜隧道开展低等级公路光学长隧道驾驶员实车试验。利用眼动仪采集驾驶员瞳孔面积的相关数据，应用双因素方差分析对数据进行小汽车与货车、入口段与出口段的差异性显著检验，并分析驾驶员瞳孔面积变化速率的整体变化规律；同时，借助变异系数来反映驾驶员的适应能力。结果表明： 1）隧道入口段和出口段之间以及小汽车与货车驾驶员之间的瞳孔面积变化速率均值存在显著性差异，车型（小汽车和货车）与隧道区域（入口段和出口段）2类因素之间对瞳孔面积变化速率无交互影响； 2）货车驾驶员在进出隧道时视觉负荷更严重，货车驾驶员在隧道内的瞳孔面积增大与减小变化率峰值均大于小汽车驾驶员； 3）货车车型和出口区域的驾驶员对视觉环境更为敏感，不同车型、不同隧道区域驾驶员的瞳孔面积变化速率变异系数有显著差异。     

高速公路隧道入口段照明动态阈值区间研究

为满足隧道智能调光技术的发展要求,提高隧道入口段驾驶员安全舒适性,利用眼动仪进行实车试验,研究公路隧道入口段驾驶员视觉特性.采用瞳孔面积变化率和反应时间表征驾驶员行车舒适性及安全性,建立与亮度折减系数、车速2项指标的回归模型,并以此基于确定高速公路隧道入口段照明动态阈值区间.以张承高速(张家口—承德)小三岔口隧道为例计算隧道入口段照明动态阈值,求解得到满足小三岔口隧道行车安全舒适性的亮度折减系数区间为[0.033,0.050],对调光方案进行节能计算,方案实施后预计隧道半幅在24 h内约节能20%.该模型可保证各时段隧道入口段照明环境满足驾驶员视觉需求.      

隧道进出口过渡段及其长度

隧道进出口路段由于其特殊的结构形式及受外界气候、自然环境的影响,使该路段的行驶条件不同于隧道内部及隧道外主线,成为交通安全的事故“黑点”.该文通过对隧道进出口交通事故调查与分析,从隧道进出口的亮度、线形、路面结构、车速等变化情况,分析确定了隧道进出口过渡段及其长度.研究得出:隧道进出口过渡段为隧道入口方向隧道外300m至隧道入口方向隧道内190 m,隧道出口方向为隧道内170 m至隧道出口方向隧道外200m.     

山区高速公路隧道进口路段环境因素对驾驶员生理的影响

为了分析山区高速公路隧道进口环境变化对驾驶员生理的影响,在山区高速公路隧道进行实车试验,收集了限速、亮度、道路线形与驾驶员心率等数据。采用特征点法分析限速差对心率的影响;在此基础上采用回归法,建立预测模型分析不同限速条件下亮度、道路线形对心率的影响。分析结果表明:限速差越大,进口路段心率变化率越大;限速条件相同时,亮度变化率越大,心率变化率越大;平纵线形指标对驾驶员心率增长率影响明显。在对模型进行验证分析的基础上,结合国内外相关研究成果,提出了隧道进口安全改善方法。     

高速公路隧道出口交通标志安全距离研究

高速公路隧道出口处亮度的急剧变化,容易诱发视觉障碍,并影响驾驶员对出口处交通标志的准确认知。通过对隧道出口标志视认性分析计算,建立基于视觉震荡持续时间的公路隧道出口交通标志至隧道口安全距离S关系式,在大量高速公路隧道出口行车试验基础上,根据视觉震荡时间分析结果,得出了在隧道内限速为60km／h与80km／h时的S合理取值。并提出改善隧道出口标志视认性的方法,以供工程技术人员参考。     

基于电力线载波的隧道LED照明控制系统研究

公路隧道照明的目的是把必要的视觉辨析信息传递给驾驶员,确保车辆在白天或夜间行驶时,能够安全地接近、穿越和通过隧道,防止因视觉辨析信息不足而出现交通事故。隧道LED照明控制系统是基于LED灯能瞬间启动并调整亮度的电气特性,并综合考虑高速公路隧道内环境亮度、车流量等因素,采用电力线载波通信技术实现对LED进行亮度调节。结果表明：将LED隧道灯与稳定可靠的LED隧道灯照明控制系统相结合意义重大,节能降耗效果显著。     

高速公路隧道出口交通标志安全距离研究

高速公路隧道出口处亮度的急剧变化,容易诱发视觉障碍,并影响驾驶员对出口处交通标志的准确认知.通过对隧道出口标志视认性分析计算,建立基于视觉震荡持续时间的公路隧道出口交通标志至隧道口安全距离S关系式,在大量高速公路隧道出口行车试验基础上,根据视觉震荡时间分析结果,得出了在隧道内限速为60 km/h与80 km/h时的S合理取值.并提出改善隧道出口标志视认性的方法,以供工程技术人员参考.     

公路隧道洞口结构因素对废气窜流的影响

为了给减弱公路隧道洞口废气窜流提供洞口土建结构设计方案,对洞口废气窜流影响的显著性因素进行了探讨,从洞口纵向错开不同距离、洞外设置不同位置及高度的挡壁等结构因素出发,借助计算流体动力学技术,进行了多因素异水平混合型数值模拟正交试验,探讨了不利自然风条件下洞外不同组合结构因素对洞1：7废气窜流的影响规律。结果表明：不同结构因素组合对废气窜流改善效果明显不同,洞1：7纵向错开改善窜流效果最为明显;在隧道出口侧设置有挡壁的所有组合结构均能较好地改善出口废气窜流,其中最有效的是同时在出口侧、中侧、入口侧设置与洞口等高的挡壁;仅在洞外中侧设置中间挡壁,其高度约为洞口高度的2倍时,可以有效改善废气窜流,其他情况下采用高挡壁结构的改善效果不佳;若同时在两隧道中侧与入口隧道侧设置挡壁则废气窜流改善效果差;若仅在入口隧道侧设置长挡壁,则加剧废气窜流。     

公路隧道内路面色彩适宜性研究

为解决隧道内驾驶员视觉舒适性差及行车安全性低的问题,搭建新型路面亮度系数测量装置,通过测量红色、黄色、绿色3种路面样品的亮度系数,分析其反光性能;同时采用虚拟实验法,建立符合实际工程的实验模型以及测试视频,分析受试者在3种彩色路面与原始路面驾驶时的视点注视轨迹、瞳孔面积变化率等眼动特征。主要结论如下:1)黄色样品的反光性能优于绿色与红色样品;2)受试者在红色路面驾驶时视点最集中,黄色路面驾驶时最分散;3)在红色路面驾驶时瞳孔面积变化率最大,其次是黄色;4)综合考虑路面样品反光性能与驾驶员视觉舒适性、驾驶警示性等因素,在公路隧道中间段铺设黄色路面最有利于驾驶员的安全行驶。     

公路隧道洞外亮度时变特性研究

对于隧道入口段照明设计而言,洞外亮度是一个关键参数。由于受隧道洞门形式和走向、太阳辐射强度和照射角度等因素的影响,洞外亮度并不是一个定值,而是随着季节和时间变化的,故目前业界对隧道洞外亮度的时间变化特性缺乏相应的研究。结合不同隧道洞口朝向,分析几种典型天气下隧道洞外亮度随时间的变化规律,其对于隧道入口段照明设计和运营控制以及洞外减光设计具有参考价值。     

公路隧道照明中的环境体验设计

隧道照明设计除了应满足照明需求外,还需要考虑照明环境对驾驶员的心理调节及生理刺激需求。本文探讨了隧道照明的环境体验设计流程与方法,并介绍了针对驾驶员心理和生理调节的环境体验设计理念,提出了结合气候条件的隧道照明色温变化设计方案应用于隧道入口段和过渡段,以及适用于长隧道中间段的人工仿蓝天照明灯具方案。     

低等级公路隧道入口光环境优化新思路

隧道光环境不良是低等级公路隧道路段事故多发的重要原因,为了解决这一问题,从低等级公路隧道光环境的特点出发,分析了隧道接近段与入口段的光环境特征,并结合低等级公路隧道的交通组成以及入口段的车速特性,基于出行者光环境视觉需求,提出了安全型视觉参照系下低等级公路隧道入口光环境优化新思路及优化方法。通过驾驶模拟试验对驾驶员在隧道入口区域光环境优化改善前后的视距与视区进行评价,结果显示无论白天与夜间,驾驶员的视距距离与视区范围提升显著;通过经济节能评价显示采用改善方案是传统2种方案在未来10年资金投入的1/7和1/5。此改善方法提升了驾驶员在路段行驶时对隧道内外视觉信息的认知水平,满足了驾驶员的视觉需求,解决了低等级公路隧道照明不足。     

高速公路隧道出口路段占道作业交通组织方法研究

隧道洞口路段是高速公路运营安全高风险点,目前我国规范对高速公路隧道入口及隧道内占道作业时的交通组织设施提出了明确规定,但缺乏对隧道出口路段的相关要求,实践中交通组织随意性大,风险高,极易引发严重交通事故,迫切需要作业指导和安全监管依据。通过现场测试、问卷调查与理论分析相结合的方法,分析了高速公路隧道出口路段行车特征,提出了基于视认安全的关键交通标志设置与基于变道安全的上游过渡区起点设置位置标准,及作业区起点距隧道出口不同距离下的3种交通组织方法,最后通过实例进行了验证。     

公路隧道照明优化设计与计算方法研究

JTG/T D70/2-01—2014《公路隧道照明设计细则》列表数据有限,无法满足公路隧道照明按需控制连续参数取值需求,为解决上述问题,采用MATLAB曲线拟合工具,拟合了隧道入口段折减系数、中间段亮度和照明停车视距计算公式,最大拟合误差分别为-1.43%、-1.7%和8.48%。仿真分析了不同设计时速下隧道车流量、洞外亮度和隧道坡度变化对隧道照明功率变化的影响,提出了隧道照明节能优化措施。结果表明,设计车速超过60 km/h后,车流量和洞外亮度变化引起的照明功率变化开始快速增加。公式化的隧道照明设计方法可为不同工况的隧道照明功率优化计算提供设计参考。     

高速公路隧道驾驶员注视点分布特征分析

驾驶员的眼动特征能很好地表现视觉信息加工过程,可通过对高速公路隧道路段驾驶员注视点变动特征的记录及分析来判定隧道环境的安全性和舒适性。运用IView X HED Laptop眼动仪系统,以高速公路隧道驾驶员的注视点变动为研究对象,选取浙江省上三高速公路4座典型隧道,对2名驾驶员分别进行16次有效行车试验,得出驾驶员白天及夜间注视点分布范围。统计表明:在隧道路段,驾驶员注视点在车辆前方0.604～2.557s,夜间注视点分布比白天更靠近车辆前方。并提出交通信号系统改善方法。     

公路隧道照明调光与行车安全分析

公路隧道入口加强段调光的精细化程度对行车安全与节能有重要影响。分析公路隧道入口加强照明调光精细化程度对行车安全的影响,利用云南楚大高速公路九顶山特长隧道及西宁南绕城高速公路隧道群LED智能化精细调光照明系统记录的洞外亮度变化曲线,换算出理论调光曲线,并与实际调光曲线进行图形化对比研究,揭示出导致亮度频繁跳变和亮度低于标准要求的形成原因,并提出通过增加调光亮度等级和减小调光间隔时间对不良调光方式进行改善。     

基于主观评价前下视野对驾驶员坐姿的影响

首先根据设计人机硬点,应用Ramsis软件建立驾驶员坐姿。然后通过搭建整车验证模型,采集实际主观评价人员的H点Z向坐标并与设计人机硬点进行对比分析。在保证设计人机硬点不变的前提下,调整驾驶员前方下视野,多次进行实际主观评价和对比分析。证实了驾驶员前方下视野对H30数值的影响。     

隧道驾驶疲劳唤醒段设置长度研究

为解决驾驶员在隧道中间段因驾驶疲劳带来的行车安全问题，对隧道驾驶疲劳唤醒段设置长度进行研究。首先，建立疲劳唤醒段的刺激量与其产生疲劳唤醒后对驾驶员的唤醒程度以及唤醒维持时间的相互关系； 然后，进行蓝、紫、青3种色彩，3种亮度及5种刺激持续时间共45种不同刺激量组合下疲劳唤醒段的静态唤醒试验，研究隧道疲劳唤醒段不同刺激量对被试驾驶员唤醒程度的影响规律，建立刺激量与唤醒程度的相关关系模型，得到疲劳唤醒段刺激量应不低于8.84 cd·s/m2； 最后，分析不同刺激量的疲劳唤醒段对驾驶员唤醒的维持时间，建立不同运行速度条件下疲劳唤醒段刺激量与唤醒维持时间的相关关系模型，根据不同运行速度下隧道疲劳唤醒段侧壁可设置的最高亮度，得到不同运行速度下隧道疲劳唤醒段应设置的长度。当设计速度为60、80、100 km/h时，第x（x∈［1, N-1］）处疲劳唤醒段的设置长度分别为160、200、220 m，第N处疲劳唤醒段的设置长度应保证剩余路段驾驶员的正常驾驶，且不低于65、80、90 m。     

基于安全感的高速公路隧道入口视线诱导系统

公路隧道入口黑洞效应是导致道路交通事故多发的重要原因。文中从交通事故主动预防出发,分析隧道驾驶员的安全感需求,并以秦岭一号隧道为例对隧道进口方向感进行分析,提出了基于驾驶员安全感需求,结合逆反射技术,针对隧道入口接近段、入口段的由反光环、反光条、猫眼道钉等组成的高速公路隧道入口视线诱导系统,以满足隧道入口安全要求。