隧道口减光设施对照明的影响研究

近年来,伴随着我国基础设施建设的不断推进,隧道里程不断增多,隧道照明系统的重要性日益突出,因此对隧道洞口驾驶员视觉特性、减光设施的特点及减光效果进行研究,具有重要的意义。本文通过对隧道洞口驾驶员的视觉特性进行研究,分别论述各种洞口减光设施的特点,并以南京扬子江路隧道、富贵山隧道、双龙街立交隧道的检测数据为基础,计算减光设施对洞口亮度的影响,以及隧道内加强照明的亮度需求的降低程度,进一步分析得出采用减光设施对照明设施建设的投资影响以及可节约的照明养护成本等。     

公路隧道格栅式遮光棚几何设计参数研究

为完善格栅式遮光棚的设计参数，利用眼动仪在雅康高速隧道群路段进行实车试验，以驾驶人瞳孔直径变化率以及驾驶人的主观舒适性作为评价指标，验证格栅式遮光棚的遮光效果；在此基础上利用DIALux软件建立了环形和门式2种格栅式遮光棚模型，计算得到格栅式遮光棚在不同洞口朝向和不同格栅间距情况下的遮光率，探明不同参数对遮光棚遮光效果的影响；基于隧道洞口处驾驶人瞳孔面积和环境照度的关系，给出不同设计速度下遮光棚内不同的位置照度要求。研究表明：格栅式遮光棚有效提高了驾驶员在隧道进出口路段的视觉舒适性；环形和门式遮光棚遮光效果并无明显差异；遮光棚两端5～10 m范围内受自然光和隧道洞内暗环境影响，存在较剧烈的明暗过渡；遮光棚中间段照度较为稳定，可作为计算格栅式遮光棚遮光率的依据；洞口朝向对遮光效果影响较大，东西洞口朝向遮光率高于南北洞口朝向遮光率5%～10%；遮光棚内逐级减光并非以线性降低为最佳，设计时可根据照度与速度及距洞口距离的关系式计算或根据现场照度测试结果进行取值。     

公路隧道LED灯无极调光控制技术

针对公路隧道LED灯无极调光在控制中受到洞内光线强度的影响,导致公路隧道LED灯无极调光的控制效果变差等问题,文章提出了公路隧道LED灯无极调光控制技术,按照公路隧道LED灯无极调光电压输出公式,将公路隧道内LED灯具的控制参数进行融合,并根据公路隧道路面的平均水平照度公式,利用转换系数,将公路隧道内路面的平均水平照度转换为公路隧道内路面的平均水平亮度,构建了公路隧道LED灯无极调光模型,结合公路隧道LED灯无极调光控制流程设计,实现了公路隧道LED灯无极调光的控制。实验结果表明,所提出的公路隧道LED灯无极调光控制技术不仅可以降低公路隧道LED灯的耗电量,还可以提高公路隧道的洞外亮度,从而提高了公路隧道LED灯无极调光的控制效果。     

隧道照明节能控制系统研究

综合考虑交通量、环境亮度、行车速度、地理环境等因素,基于隧道照明设计与控制的"全局优化"理念,采用"多模式、多等级、智能化、个性化"的控制策略,开发了能够根据公路隧道内外亮度、照度、车流量、车流特点等环境变换因素,自动进行反馈调整隧道内部照明的智能照明控制系统。估算比对同一隧道在使用节能智能控制系统前后年总能耗可知,与原有控制方案相比,节能智能控制系统综合节电30%。     

寒区隧道抗冻设防长度的计算方法研究

目前寒区隧道抗冻设防长度的设计多靠工程类比,且要求隧道内温度场已知。为了明确设计时设防长度选取标准,解决无实测洞内温度资料的问题,文章基于寒区隧道温度场理论求解方法,根据衬砌层不出现排水管冻结和围岩不发生冻胀两个条件,在调研资料分析和隧道围岩温度场数值分析的基础上,给出了衬砌层不出现冻害和围岩不出现冻害的临界洞内温度;分析了洞内通风和围岩条件对隧道洞内温度场的影响,获得了入口风温、断面面积、入口风速和初始岩温相关的隧道洞内温度回归公式;进而提出了一种寒区隧道抗冻设防长度的计算方法。以杀虎口隧道为例,计算得到其抗冻设防长度,并分析了风温及隧道断面面积对抗冻设防长度的影响。结果表明,设防长度分别随入口风温的降低、入口风速的升高和断面面积的增加而逐渐增大,随围岩温度的升高而逐渐减小。     

基于反光蓄光理念的辅助隧道节能照明理论与技术

文章通过对国内外现行照明质量标准和照明评价方法的研究分析,以及对现有照明光源、隧道内装材料和西南山区隧道照明技术现状的调研,开展了基于反光蓄光理念的隧道室内模拟试验、实体隧道试验和现场试验等一系列隧道照明节能试验,对隧道节能照明规律进行了探讨。研究表明:(1)隧道侧壁采用反光蓄光材料可提高路面照明质量,当墙面反射率达到70%时路面照度至少可以提高10%,为隧道节能照明开辟了新的途径;(2)结合等效照明理念,利用光反射作用降低照明系统的负荷,引入人眼视觉功效作为隧道内行车安全的评价指标,对完善照明评价方法提供了依据;(3)系统研究了反光材料与常用光源的匹配问题,评价了反光材料隧道照明环境下的使用性能,为反光蓄光材料在隧道照明领域的进一步推广应用提供了基础。     

通风和光环境耦合作用下公路隧道交通流影响分析

建立隧道通风模拟程序和隧道光环境仿真模型，探究多系统集成作用对隧道内司机驾驶行为的影响。隧道通风模拟以隧道一维污染物浓度分布函数为基础，通过MATLAB软件建立隧道污染物分布有限元数值求解程序，得到隧道污染物浓度分布情况。选定CO和烟尘作为典型污染物，探究污染物对司驾行为的影响机理和量化评价标准。以驾驶员健康状态作为CO浓度评判标准进行定性分析，以能见度和司机反应时间作为烟尘影响的评判标准。隧道光环境模型利用Unity3D平台建立隧道内部场景，借助VR设备开展虚拟驾驶试验，分析不同光环境下的司驾行为模式。研究揭示了隧道光环境对于司驾行为模式的影响范式，模拟结果可作为隧道通风和照明系统合理布置与节能运行的参考依据。     

隧道加强照明配光优化技术研究

公路隧道照明中相比中间段基本照明而言,加强照明采用传统宽光曲线照明的性价比并不高,较长照射路径反而易造成过多的光通量损耗。为此,本文采用数值模拟的方法对隧道加强照明进行仿真,对比收光型和非收(宽)光型两种配光曲线的照明计算结果,分析收光曲线的照明效能并进一步优化配置。研究结论为:加强照明收光型配光曲线比非收光型配光曲线更节能,当路面平均照度要求为1 500 lx时,非收光曲线照明需求光通量高出收光曲线照明15.8%;收光曲线照明时路面照度总均匀度并不比非收光曲线照明低;对称型收光曲线拱顶单光带布设时,横向偏0.45 m时照明效果最佳。     

公路隧道疲劳缓解灯光带对驾驶员眼动特征影响研究

公路隧道疲劳缓解灯光带的设置可以改善隧道内视觉环境,但其形式设计过于复杂会导致驾驶员的注意力过多地转移到灯光带上,危害驾驶安全。基于此,文章依托杨林特长隧道,利用眼动仪对驾驶员在隧道内以及疲劳缓解灯光带段的眼动特征进行现场测试,通过对比得到疲劳缓解灯光带对眼动特征的影响规律。研究结果表明:在灯光带段内驾驶员的注视范围扩大,呈线状向两侧隧道壁分布;驾驶员在疲劳缓解灯光带段内对隧道壁的注视时间更长,但仍远小于对中央主视区远方的注视时间;疲劳缓解灯光带段驾驶员在中央主视区远方的眼动类型几乎均为注视,而在两侧隧道壁的区域眼跳占据一定比例;在通过杨林特长隧道疲劳缓解灯光带时驾驶员主要关注的仍是前方的道路情况,驾驶员可以较为容易地获得并感知墙壁图案提供的信息。     

不同隧道侧壁涂料对汽车司机视觉反应的研究

驾驶员前方视野直接影响其对危险状况的预判和处理,侧壁属于驾驶员驾车经过公路隧道时前方视野感知域的重要组成部分,因此对行车安全具有一定的影响。文章首先采用分光辐射式亮度计对不同侧壁材料的照明参数进行测定。然后结合自主研发的公路隧道照明环境模拟和效果评价装置开展试验。通过室内模拟具有相同亮度指标的公路隧道照明环境,以反应时间评价视野感知域内三种侧壁涂料对驾驶者视觉功效的影响,从而探索公路隧道照明安全节能的新途径。试验结果表明:使用蓄光反光涂料的公路隧道侧壁可显著提高照明环境亮度;在同种LED灯照明条件下,使用反射率较高且反射光光谱中黄绿光成分较多的侧壁涂料有助于提高驾驶者的视觉功效,从而有利于公路隧道的行车安全和照明节能。     

基于新型内装材料的公路隧道行车安全研究

驾驶员的眼动特性能很好地表现视觉信息处理过程,可通过驾驶员在高速公路隧道内行驶过程中的眼动特性变化规律来分析公路隧道侧壁采用不同内装材料条件下照明环境所带来的行车安全性和舒适性。文章运用Smart Eye Pro 5.7型非侵入式眼动仪系统,以高速公路隧道驾驶员行驶过程中的眼动特性为评价指标,基于云南宝腾高速公路鹿山隧道工程实例,对三种内装材料下的注视持续时间、注视区域、瞳孔变化及变化速率进行了实车试验,得出了驾驶员在上述3种工况下的眼动特性变化规律。试验结果表明,在同种条件下使用蓄能自发光内装涂料的公路隧道内驾驶员的注视特征明显优于使用其它材料的工况,瞳孔直径变化最小、变化率最平稳,即蓄能自发光涂料能显著提高驾驶员行车进入隧道过程中的安全性和舒适性指标。     

隧道进出口过渡段长度与位置分布探析

文章针对（特）长隧道的隧道内部与隧道外部的光线一般反差较大,驾驶员在隧道进出口处容易产生＂黑洞＂和＂白洞＂效应问题,结合公路隧道设计规范、公路隧道通风照明设计规范,通过分析隧道进出口处的特殊路段,确定隧道进出口过渡段的长度及隧道进出口过渡段的分布,并提出了相关的建议。     

山区公路隧道入口照明智能节能控制技术研究

现阶段山区公路隧道主要采用档位控制的照明控制系统,其控制智能化程度低,人为因素多,节能效果差。论文基于山区公路隧道入口照明档位控制的特点,开展了智能控制技术研究,提出了入口照明档位智能控制模型的总体架构,包括交通流预测模型、运算控制模型、调光策略与灯具匹配关系、隧道照明环境数据采集、照明输出控制模型等,基于该模型系统,通过隧道现场测试和工程实施,实现了山区公路隧道入口照明档位智能控制,为山区公路隧道照明档位模式下的智能控制提供技术参考。     

隧道路段交通设施人性化设计

从隧道路段驾驶员的心理、生理和疲劳特性出发,提出了隧道路段交通设施的人性化设计理念和方法。首先详细分析了隧道事故中人的因素,然后从隧道交通工程设施、道路行车环境两个方面阐述了隧道交通安全人性化设计的方法,并进行了工程实践。     

照明对公路隧道全寿命期碳排放的影响分析

为了应对全球气候变化，中国宣布将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施推动碳达峰和碳中和工作。隧道工程在建造和运维过程中会产生大量的碳排放，对其碳排放进行准确量化分析与评估对推动双碳工作具有重要意义。通过LCA方法进行隧道碳排放边界划分，并建立隧道全寿命期的碳排放计算模型；依托工程实例，对隧道全寿命期的碳排放进行计算与评估。结果表明，隧道建造阶段碳排放的主要来源是材料的生产，运维期的碳排放大小与隧道长度有着密切的联系；根据不同长度隧道照明区段能耗占比结果，可得出随着隧道长度的增加，隧道中间段的照明碳排放占比不断提高；由于隧道的照明设置与交通量相关，在结合粒子群算法和考虑交通量变化的因素下开展隧道照明能耗的不确定分析，结果表明，在长度为500～4 000 m的隧道中，入口段照明能耗产生的碳排放在整个照明区段中的占比十分显著，具有较高的节能减排潜力。     

短距离连续公路隧道群光环境特征及 减光措施研究

短距离连续隧道的照明与单体隧道照明有着明显的不同,受山体的影响,连续隧道洞外亮度往往低于一般单体隧道.驾乘人员通过连续隧道时会经历明显的"暗-亮-暗"的过程,从而形成不舒适眩光,因而掌握连续隧道洞外亮度变化规律和进行有效控制非常必要.本文采用数值模拟方法分析了国内某短距离连续隧道的洞外亮度变化规律及减光措施效果.     

低交通量公路隧道中间段照明节能技术研究

针对川西高原低交通量二级、三级公路隧道带来的照明能源浪费问题,文章利用TOBIIGLASESS2型眼动仪进行实车试验研究,直接计算得到中间段不同照明工况下驾驶员在高原低交通量隧道的行车停车视距,并与《公路隧道照明设计细则》(2014版)中要求的最小停车视距进行对比,在确保驾驶员行车安全的前提下,推荐此类隧道中间段照明设计标准为0.5 cd/m~2。利用Dialux软件对川西高原低交通量二级、三级公路隧道中间段照明进行了数值模拟,对不同照明标准下工程经济性进行了分析,建议巴朗山隧道布灯形式采用中间布置,不等间距为30 m。     

自然光在隧道照明工程的应用及试验评价

基于照明节能减排考虑,文章依托某高速公路隧道,应用了一种采用自然光对隧道入口段进行照明的技术方案;通过特殊设计的采光带将自然光引入隧道入口段,并参照国际惯用的人眼视觉"适应曲线",对自然光照明亮度曲线进行模拟与拟合,使其达到了完全取消入口段加强照明的目标;为了验证方案的实用性和可靠性,借助试验手段对隧道照明指标,如亮度、均匀度及亮度变化历程等进行了评价。研究结果表明,自然光照明方案设计指标满足工程要求;与"传统灯具照明"方案相比,该方案具有基本消除入口"黑洞效应"、增强隧道内行车安全性和舒适性、节能减排、简单实用、成本合理等特点。     

基于驾驶模拟技术的隧道驾驶行为分析

驾驶模拟器可用于模拟分析隧道中的驾驶行为。本实验选取400m、800m和1 200m三种不同长度的隧道进行模拟。首先,通过数据分析获取在不同长度隧道内的行驶速度、加速度以及中心线偏移量,探究隧道长度与驾驶行为之间的关系。其次,选取800m长的公路隧道,对同一隧道不同区段的驾驶状况进行了模拟。将隧道划分为五段,比较每段的速度、加速度等参数。基于以上数据分析,对不同隧道及同一隧道不同区段的驾驶行为特征加以描述。     

公路隧道自然通风适用长度的初步研究(下)——高等级公路单向行驶隧道

文章针对车辆为单向行驶的高等级公路隧道,研究分析了无需进行机械通风而仅采用自然通风的隧道最大长度,该长度与交通量、行车速度、隧道纵坡、交通车辆类型、稀释标准等因素有关。作者经过大量计算得出几组图表,在设计时可以很方便地利用这些图表判定具体的隧道工程是否可以采用自然通风。