我国高速公路隧道照明问题研究

隧道照明问题既影响交通安全,又影响电能消耗和建设成本.为解决我国隧道照明中存在的诸多错误,通过驾驶人视觉和心理需求研究,寻求有效的照明设置方案.在分析我国隧道照明现状基础上,以驾驶人在昼间、夜间隧道行车时必然遭遇问题为对象,分析驾驶人对隧道照明的实际需求和变化规律,并提出隧道照明参数计算方法和方案.研究表明:我国隧道照明中存在诸多空白,有些与驾驶人需求背道而驰.在不同条件下,驾驶入对照明需求差异较大,应依据驾驶人视觉特性和心理反应制订针对性照明方案.     

基于发光反光高性能涂料的隧道照明安全与节能技术应用研究

为解决公路隧道照明节能压力和品质提升之间的矛盾问题，采用新型发光反光高性能涂料用于隧道涂装。通过模拟分析不同涂装方案对路面亮度、亮度均匀度及目标物亮度的增益作用得到适用于工程的应用方案。依托工程应用效果表明，采用发光反光高性能涂料涂装后，隧道行车安全性和舒适性程度更高，所用方案可降低隧道照明年运营能耗在20%以上。本技术对提升隧道照明安全和节能水平、推动隧道提质升级具有促进作用。     

山岭隧道洞口遮阳棚及其照明设置方法研究

隧道照明入口段的长度和亮度直接影响隧道的交通安全，但同时也是隧道照明系统的能耗大户，如何在保证运营安全并营造高速公路隧道良好的驾驶视觉环境的前提下节省能耗是目前隧道照明系统建设运营的重点研究方向。通过探讨与研究公路隧道进口处的减光设计，提出了一种结合智能调光技术的隧道遮阳棚设计，将遮阳棚作为隧道照明入口段，降低了隧道入口处加强照明的能耗。同时运用基于无线物联网技术的智能照明调光技术，解决了在雨雪或者遮阳棚表面附着污物的特殊环境下遮阳棚段路面亮度不足的问题。此外基于无线物联网技术的智能照明调光技术还为解决目前照明区段的分界处亮度突变以及有线调光信号会被湮灭的问题提供了方案。该隧道遮阳棚设计方案在满足隧道行车安全的设计要求下，可降低隧道照明入口段能耗，为今后公路隧道的节能减排提供参考。     

城市水下道路隧道驾驶安全影响因素分析和改善思路

总结城市水下道路隧道事故分布规律，从驾驶人、隧道光环境及道路条件3方面分析隧道驾驶安全影响因素，对现有安全改善措施及其优缺点进行剖析，并指出城市水下道路隧道驾驶安全优化研究趋势： 应以提升隧道光环境质量为主，考虑交通事故形态、事故致因及影响因素，在确保交通安全的基础上，考虑不同隧道路段驾驶人差异化视觉需求。驾驶人视觉需求可以分为功能性、安全性与舒适性需求，对应的隧道行车环境可分为基本型、安全型与舒适型视觉参照系。提出以构建城市水下道路隧道舒适型视觉参照系为目标，通过隧道照明与隧道视线诱导技术相结合，缓解隧道出入口参照系的剧烈过渡，加强中间段弱视觉参照的城市水下道路隧道驾驶安全优化方法。构建基于空间路权、人因与驾驶任务、差异性与韵律性的隧道驾驶安全优化评价指标体系，为城市水下道路隧道驾驶安全优化提供新思路。     

公路隧道入口自然光过渡研究

在隧道接近段采取自然光过渡措施,可形成光环境过渡区,缓解亮度差异造成的视觉冲击,提高行车安全。为实现隧道入口处光环境舒适过渡,本文从不同光过渡设施的效果及优缺点出发,基于驾驶人的视觉特性,建立隧道入口光过渡最优曲线,并提出一种综合性的减光构筑物应用方案。本文的减光构筑物方案充分考虑隧道入口驾驶人瞳孔变化特性,对减光构筑物的长度、光透射率等参数进行优化设计,可解决当前隧道入口光过渡工程存在的问题。模拟分析结果表明,该方案能较好地满足驾驶人光过渡视觉需求,可为隧道工程设计提供参考和思路。     

隧道连续照明效能分析研究

针对隧道内传统点式布设照明存在的视觉均匀度不佳和诱导性差等问题,提出一种连续照明的方法,并用Dialux光学分析软件对隧道连续照明进行数值仿真,分析其照明环境的舒适性和能耗性。基于仿真给出的配光曲线,研究得出:1)连续照明时,相比点式照明其路面亮度的总均匀度和纵向均匀度最高分别可提升45%和16.3%,且连续照明光环境视觉诱导性好;2)连续照明GR眩光方面无明显突出特点,且能满足规范要求;3)路面相同亮度等级下,连续照明比点式照明需求的光通量要高、比点式照明中的对称型配光和偏光型配光分别高出2%和14.7%,照明节能效果不明显。     

基于视线诱导的公路隧道光环境优化研究框架

为了解决公路隧道光环境中普遍存在的照明节能与交通安全的矛盾,在分析公路隧道光环境问题和总结现有公路隧道光环境改善方法的基础上,采用简单排序法从经济性、耐久性、易施工性方面对视线诱导、防护设施、防滑设施、遮光设施、加强照明5种公路隧道环境改善方法进行比较,根据事故致因分析公路隧道驾驶人安全需求。结果表明:视线诱导系统是公路隧道光环境优化的首选方法,其能重构公路隧道视觉参照系;在隧道路段,视线诱导系统能有效调控驾驶人视错觉,满足驾驶人安全感需求,减少不良驾驶行为及交通事故;驾驶人安全感可划分为速度感、距离感、方向感及位置感,利用逆反射视线诱导设施构建的多频、多尺寸、多形状、多色彩的公路隧道安全型视觉参照系可强化隧道内局部亮度及对比度,提升驾驶人的速度感、距离感、方向感、位置感;基于安全感的公路隧道视线诱导系统适用于低照度公路隧道,对于未设置照明设施的低等级公路隧道可取代照明,对于设置了照明设施的高等级公路则可辅助照明,能实现公路隧道照明节能与交通安全的统一。     

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.      

隧道路面明色降噪微表处技术研究

隧道内环境封闭路面亮度低,某些照明不足或未设置照明系统的隧道路面行车安全隐患大.明色降噪微表处罩面技术是一种显著提高隧道路面明亮程度改善行车条件的预防性养护方法,它可以提高隧道路面明亮程度以及抗滑性能,同时使用安全节能环保,施工方便.隧道路面通过明色降噪微表处罩面,可以增加隧道内部亮度,提高可视性,有利于行车安全,具有一定的推广应用价值.     

公路隧道照明精确检测与智能控制系统研究

为解决公路隧道照明系统节能与行车安全、运营管理之间的矛盾，采用理论分析及实际检验的方法，分析了隧道照明控制系统的调光原理、照明控制系统结构以及亮度检测误差产生的原因，设计了一种可调量程的亮度检测仪并给出校准及亮度检测步骤，解决了公路隧道亮度精确检测的难题，采用模糊神经网络算法在照明系统中进行了实际应用，实践证明本算法在亮度满足实际运营需求的前提下可取得良好的节能效果。     

隧道灯光照明耗电分析与节能控制系统设计

以交通隧道安全舒适行车和灯光照明节能为目标,分析了标准的交通隧道照明亮度曲线模型,仿真分析了隧道外亮度、车流量、车速等参数对隧道灯光照明功率损耗的影响。提出了隧道灯光照明节能减排的方法和按需照明的智能控制系统设计方案。研究表明,降低隧道入口处亮度、按需照明以及LED照明是降低隧道电能损耗的有效方法。     

基于驾驶人视觉感知的高速公路速度控制措施效果分析

为了从驾驶人视觉感知角度了解4种控制措施(限速标志、警告标志、减速标线、彩色路面)对驾驶人行车速度控制的效果,基于驾驶人动态视觉特性,建立了视觉信息负荷模型,将驾驶人前方视觉区域划分成1个中央视野和4个周边视野,量化了速度控制措施对驾驶人视觉感知影响。基于实车试验数据分析表明:行车速度与驾驶人感知到的速度控制设施的视觉信息量显著相关,信息量越大,减速幅度越大;在速度控制措施的持续影响下,减速频率不会超过,而后趋于稳定。     

公路隧道中间段驾驶人视点分布特征分析

选取浙江省多条公路隧道,开展实车试验,研究单向及双向通行隧道中间段驾驶人的视觉特性。通过驾驶人兴趣区域视点分布比率、驾驶视觉搜索区域面积及重心坐标等指标,对比分析单向通行和双向通行隧道中间段驾驶人视点分布差异,从而定量分析单向及双向通行条件对行车安全的影响。研究发现,双向通行隧道中间段驾驶人视野横向搜索范围较小,纵向视觉搜索稳定性较低;单向通行隧道驾驶人视点左右切换的需求较多,双向通行隧道驾驶人注视位置更多地在视觉远景和近景间切换。根据通行条件对驾驶人视觉特征的影响,从公路隧道照明设计等方面提出了建议。     

低交通量下“与车随行”隧道照明节能控制技术应用研究

针对公路隧道照明安全与节能之间的矛盾，特别是低交通量下“无车照明”的能耗浪费现象，采用微波车检实时探测交通流技术，提出一种在低交通量下实施“车来灯亮、车走灯暗”的“与车随行”智能控制技术。根据安全视距和人眼视觉反应驰豫时间要求，确定该控制技术下“车来灯亮”以及无来车时“车走灯暗”亮度水平和间隔时间规定。由该技术制定的应用方案用于实际工程，不仅可保证隧道照明安全性，更可在现有规范基础上进一步降低隧道照明能耗，实现低交通量下实时动态的智慧节能照明控制。根据实际工程照明效果测试，所采用的方案可降低隧道照明年运营费用达72%。该技术对提升隧道照明安全和节能水平，推动隧道提质升级和公路交通绿色低碳水平具有积极的促进作用。     

安全运营条件下长大公路隧道节能指标研究

为解决我国长大公路隧道运营的能耗问题,通过理论分析,采用照明设计软件Dialux,对运营安全条件下长大公路隧道节能指标问题进行了系统研究,提出了长大公路隧道运营安全评价指标选取原则,确定了烟雾浓度K、路面纵向均匀度、路面均匀度、路面平均亮度作为隧道运营安全评价控制指标;提出了照明、通风、照明节能评价指标、通风机通风节能评价指标、照明节能评价指标以及隧道照明、通风联动节能指标。研究结果表明,采用空气通透率作为安全运营条件下长大隧道通风、照明智能联动的节能指标可行。     

高速公路夜间最高车速限制研究

为了合理确定高速公路夜间最高车速限制值,保障高速公路夜间行车安全,进行了驾驶人夜间距离识别与车速感知试验研究.分析了行驶速度、平曲线半径和纵坡坡度对高速公路驾驶人夜间识别距离与感知速度的量化影响,并建立了高速公路驾驶人夜间识别距离模型与感知速度模型.基于驾驶人夜间识别距离与反应制动距离间的安全行驶判别条件及驾驶人夜间感知速度模型,给出了高速公路夜间最高理论限速值与修正限速值的确定方法,并进行实际案例分析.研究结果表明:驾驶人夜间识别距离与行驶速度呈负线性相关,与平曲线半径呈正对数相关,与公路纵坡坡度呈负指数相关;驾驶人夜间感知速度与纵坡坡度无关,与实际行驶速度呈正线性相关,与平曲线半径呈负对数相关.     

公路隧道夜间照明环境研究

随着公路隧道数量的逐年增加,隧道照明的质量越来越受重视。通过数值模拟的手段,比较高压钠灯与LED灯在不同布灯形式的夜间照明环境,分析2种灯具在不同亮度调节方式下的夜间照明效果。结果表明:采用回路控制的调光模式将降低路面的均匀度,采用无级调光模式路面的均匀度与光通量的输出比无关,能够保持良好的均匀度。研究结论对于公路隧道夜间照明设计和运营控制具有重要的参考价值。     

隧道洞口段驾驶人眼滞后特性研究

为探究在隧道洞口段驾驶员出现视觉滞后对行车安全的影响，在大量调研的基础上建立室内试验模型，开展驾驶人在隧道行车过程中的视觉滞后试验，通过T检验分析数据增量的差异性，提出出现滞后的条件，并分析出现的原因。结果表明： 1）进入隧道，当亮度变化速率S趋于350 cd/m2·s时出现“认知滞后”，增加到约为400 cd/m2·s时出现“调节滞后”； 驶出隧道，当S趋于400 cd/m2·s时出现“认知滞后”，增加到约为500 cd/m2·s时出现“调节滞后”。2）出现“认知滞后”时，对行车安全有一定影响；出现“调节滞后”时，对行车安全的影响更大。3）可采用通过减光设施延长驾驶人视觉适应时间、细化照明分级、无极调光等方法减缓亮度变化速率，来有效抑制滞后现象，提高行车安全。     

隧道入口段照明设计探讨

通过对隧道入口段照明设计的现状进行分析,提出通过隧道洞外亮度的实测,确定符合隧道洞外实际亮度的L20(S)以达到设计节能、提高照明效果、保证行车安全的效果,供设计人员参考。     

低等级公路隧道光环境优化方法研究

为提高二级及以下低等级公路隧道行车安全,总结低等级公路隧道中照明设施和视线诱导设施存在的问题,并从用路人需求、交通安全管理需求、主体结构建设与养护需求及照明与诱导设施更新需求的层面确定低等级公路隧道光环境优化思路,提出低等级公路隧道视线诱导系统。结果表明,隧道线性视线诱导系统具有优化视距、发光柔和、明确限界等优点,可缓和隧道洞口视觉过渡,提升隧道中部距离感、速度感和方向感,提高应急诱导连续性与可视性。