色温可控性在公路隧道LED照明光环境中应用研究

近几年隧道LED照明灯具以其启动快、能耗低、光色可控性好等优势已广泛应用在隧道照明工程中。但目前隧道LED照明灯具大都采用光亮度单一调光控制功能,没有充分发挥隧道LED照明灯具光亮度和光色温双指标可控技术优势,更没有考虑LED光源色温和光谱分布对隧道LED照明光环境安全性和舒适性的影响。因此,本文研究了隧道LED照明光源色温与视认舒适性和视认距离的关系,分析了LED光源色温对隧道照明光环境的实际影响,提出了适用于隧道LED照明入口段和出口段光环境色温指标,为打造安全型和舒适型"两型"隧道LED照明光环境提供理论依据。     

基于反应时间的光源色温对隧道入口段交通安全的影响

隧道入口段照明是保障隧道交通安全采取的措施.驾驶人员察觉目标的反应时间以及察觉相对运动的周边视觉是衡量隧道照明效果的重要指标.基于反应时间试验,将5种色温的LED光源与传统隧道照明光源高压钠灯(HPS)、金卤灯(MH)相比较,分析了光源色温对反应时间和周边视觉的综合影响.研究结果表明:在公路隧道入口段照明水平下,高色温、光谱分布偏向蓝绿光的LED光源照明产生的反应时间最短,周边视觉功效最高.LED光源光效高,色温又可以人为调节,将其应用于隧道入口段的照明,可以在满足交通安全的前提下实现照明节能的要求.     

高压钠灯与LED灯在公路隧道中的应用对比分析

对于隧道照明系统节能,除合理选择设计参数、智能调光控制等措施外,科学选用电光源也是实现照明节能的重要手段。结合公路隧道照明功能需求及光源特点,探讨常用节能光源高压钠灯与新型节能光源LED灯在隧道内应用的差异性,并对2种照明系统进行经济效益对比分析,为今后国内公路隧道工程合理选用光源提供参考。     

入射光源光谱性能对交通标志逆反射光的色度影响研究

为了研究不同入射光源光谱性能对交通标志逆反射光的色度性能影响,测试分析了氙灯、白光LED和传统卤素灯等常用机动车前照灯光源的辐照强度发射光谱;测试分析了不同颜色和类型的交通标志逆反射材料的光谱反射率。通过入射光源光谱辐照强度曲线和逆反射材料光谱反射率曲线计算得到在不同类型光源入射条件下逆反射材料的逆反射光色品坐标,并在色品坐标图上分析了相应的位置分布。研究结果表明卤素光源作为入射光源的条件下,不同颜色逆反射材料的逆反射色均向黄色区域发生偏移;氙灯和高色温白光LED作为入射光源的条件下,逆反射材料的逆反射色均向蓝光区域发生偏移;低色温白光LED作为入射光源条件下,逆反射材料的逆反射色向黄光或蓝光区域偏移的情况介于上述两种偏移情况之间;以上影响表明,不同入射光源光谱性能对交通标志逆反射色度性能的影响较大,部分情况下能够使逆反射色品坐标偏离标准区域,导致颜色辨识误差。     

LED与高压钠灯组合使用在隧道照明中的应用

针对传统隧道照明采用高压钠灯费用高以及单一光源对隧道入口段的影响,将LED和高压钠灯组合使用,以发挥两种光源的优点。通过工程实例,研究了LED作为基本照明,高压钠灯作为加强照明,以及高压钠灯作为基本照明,LED作为加强照明时,两种光源组合下的节能状况。发现隧道长度对光源组合形式的节能性能有影响,可以作为选择光源组合形式的依据。研究结果表明,对于中、短隧道,照明负荷主要集中在加强段,降低加强段的负荷对于节能有非常明显的作用。随着隧道长度的增加,基本段照明负荷将会大于加强段照明,主要考虑基本段照明对隧道节能的影响。     

下穿飞机跑道地铁区间隧道附加荷载计算方法

为更加准确方便地计算飞机滑行过程中对下穿飞机跑道的地铁区间隧道最不利作用位置的附加荷载值，将飞机22个轮子的最不利滑动荷载峰值作为飞机静荷载作用集中力，运用布辛奈斯克理论公式求解22个轮载作用下的地层附加应力值，分析不同埋深条件下最大竖向附加应力的分布规律和量值变化规律。根据荷载-结构法与飞机附加应力的理论解，确定下穿飞机跑道地铁区间隧道附加荷载的最不利分布模式，并通过回归分析得到飞机附加应力q1、q5的简化计算公式。最后通过数值模拟的方法验证了布辛奈斯克理论公式的适用性。研究结果表明： 1）随着隧道埋深的增大，飞机最大竖向附加应力与隧道竖向围岩压力的比值先迅速下降，随后缓慢下降，当隧道埋深大于50 m时，飞机最大竖向附加应力与竖向围岩压力的比值较小； 2）不同隧道埋深下的飞机最大竖向附加应力值点位置基本一致，位于距离飞机最后一排轮子2.1~3.3 m的中轴线上； 3）飞机附加荷载最不利分布模式为近似对称梯形分布模式，此时飞机最大竖向附加应力值点位于隧道拱顶正上方； 4）简化后的附加应力q1与隧道埋深z呈负相关关系，q5与隧道埋深z、隧道洞径D呈负相关关系。     

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。     

公路隧道施工成洞段LED照明优化设计研究

为合理选取与布置公路隧道施工成洞段LED照明灯具，采用DIALux照明模拟软件得到泛光灯、球泡灯与灯带3种常用灯具照明效果与各影响因素之间的关系，并依托重庆红岩村桥隧项目进行相关应用验证。结果表明： 1）相同布灯情况下，利用系数由高到低依次为泛光灯、灯带、球泡灯，而路面照明均匀性由好到差依次为灯带、球泡灯、泛光灯； 2）球泡灯、泛光灯利用系数受布灯间距影响很小； 3）断面大小对利用系数影响同样较小，而反射系数越高则路面照明效果越好； 4）成洞段照明建议以球泡灯和泛光灯为主，且应结合利用系数、光效、布置间距、价格等因素综合选取布置。     

隧道照明智能化系统浅析

随着照明技术的日益发展及对节能要求的日趋重视,道路照明中耗能巨大的隧道照明设计也发生了巨大的改变;通过选用节能效果明显的LED灯具替代传统灯具,并设置智能照明控制系统对隧道照明进行实时调控,可使隧道照明在不同环境情况下保证行车安全所需照度的同时达到最合理的节能效果。     

浅谈隧道照明用LED灯取代高压钠灯需要注意的问题

随着LED照明灯具的普及以及国家大力推行节能减排政策的情况下,LED照明灯具已经越来越多代替高压钠灯应用在隧道照明当中,取得了良好的节能效果,但是在一些隧道照明效果的实际测量中,出现了照度值偏低,达不到设计要求等一些问题。就这一情况,本文对一些相关资料进行了查阅及总结,指出了几点可能导致问题产生的原因。     

圭嘎拉高海拔隧道施工人员体力劳动强度评价

为探究圭嘎拉高海拔隧道施工人员体力劳动强度水平，评价施工工序劳动强度，选择圭嘎拉隧道进口段（海拔4 300 m）及1#斜井段（海拔4 560 m）的施工人员作为测试对象，分别测量不同工序下施工人员的生理指标（心率、血氧饱和度、耗氧量）。基于耗氧量计算能量代谢率，进而计算各工序的劳动强度指数。结果表明： 1）260 m的海拔高差造成的施工综合劳动强度指数差异具有统计学意义（P<0.05）； 2）二次衬砌钢筋绑扎是所测施工工序中劳动强度最大的工序，该工序下施工人员的心率、血氧饱和度和平均能量代谢率都出现超过卫生限值的情况，劳动强度指数达到35（极重）； 3）海拔为4 300~4 560 m时，隧道各施工工序劳动强度大部分为中度-极重度。     

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。     

基于透明土的盾构隧道突水涌砂灾变发展试验研究

针对饱和砂土地层盾构隧道施工中的突水涌砂灾害问题，以上海市轨道交通某盾构区间为研究背景，将自主研制的灾变可视化试验模型与透明土技术相结合，对砂土地层隧道顶部结构破损灾变过程的土体流动形态、土颗粒位移速度场进行试验研究。结果表明： 1)盾构隧道突水涌砂灾害发生后，隧道裂隙孔口上方部分区域的土颗粒密实度减小，砂土发生剪切破坏。2)在灾变前期，土颗粒竖向位移场呈椭圆状等值线分布，颗粒位移速度随与隧道中心水平距离的增加而非线性地衰减，当隧道埋深为2D（D为隧道直径）时，水平向影响范围为3D。3)随着灾变的发展，土颗粒位移速度先增大后减小，涌入隧道内的砂水混合物中土颗粒的体积分数占比持续减少，最大程度地还原了隧道突水涌砂后期的灾变现象。     

隧道施工通风系统中竖井风量及影响因素分析

解决特长或单斜井多作业面隧道的施工通风问题常常需要增设通风竖井。为深入分析影响竖井通风的因素，以竖直圆管代替竖井，假设其内壁温度沿井壁线性变化，首先，推导出含内热源的竖井截面内稳态气流的平均风速表达式；然后，采用泰勒级数法得到竖井通风量的表达式。研究结果表明： 1）在隧道入口处大气压Pa5与进风竖井井口大气压Pa1的变化保持一致的情况下，两者差值不会对隧道施工通风产生影响。2）当Pa5与Pa1变化不同步时，两者差值（Pa5-Pa1）增大使得竖井进风量减小。3）位于进风竖井井底的风机所需风压随井口大气温度的升高而减小，随地层温度升高而增大。4）在环境参数与工作条件确定的情况下，可应用竖井风量表达式实现需风量定量分析。     

运营公路隧道结构预防性养护经济性评价方法探讨

目前预防性养护思想在运营公路隧道养护领域的研究与应用处于起步阶段。为将预防性养护思想运用于运营隧道养护工作中，借鉴路面预防性养护的成熟理念，结合隧道养护工作的实际情况，对运营公路隧道预防性养护技术进行了分析及定义，并引入效益－费用分析法对隧道预防性养护的经济性进行了分析，提出了可行的评价指标和评价方法。运营公路隧道预防性养护的经济性主要包括对隧道养护费用和效益的界定与计量，其中养护费用包括直接成本和间接成本2大类，效益包括直接效益和间接效益2大类，并给出了隧道预防性养护各类成本及效益的计算方法。根据工程经济学提出了可选用的隧道预防性养护方案的经济评价指标，包括净现值（NPV）、费用年值（AC）、效益－费用比（RB/C）、净现值率（NPVR），供隧道养护方案决策参考。     

公路隧道照明采用不同光色光源的光效研究

在明视觉和中间视觉条件下,选取5个背景亮度对10名视觉正常的测试者进行反应时间测试试验,研究高压钠灯(HPS)、金属卤化物灯(MH)、紧凑型荧光灯(CFL)和发光二极管(LED)这4种光源的光效,及其光效相互之间的换算关系.同时,基于反应时间试验结果,以高压钠灯为基准,计算其余3种光源的亮度对比系数、相对光效和折算发光效率,最后综合确定不同光源在隧道照明环境中的适宜性和节能性.     

面向低碳经济城市地下空间/轨交地铁的节能减排与环保问题

通过对地下空间/轨交地铁建设、运营现状的分析,认为其在节能减排、环境保护、面向低碳经济、实现城市可持续发展方面,有相当大的改善和提高空间,可以有所作为;而且就目前自然能源短缺现状,提出地下空间/轨交地铁的节能环保问题,应早日提上议事日程。从4个方面提出了目前地下空间/轨交地铁实现更加节能、环保应采用〖JP2〗和借鉴的新技术,存在的问题及解决建议： 1）积极稳妥而有步骤地视条件逐步开发太阳能光伏发电; 2)努力推广智能型LED节能灯具和其他新型照明光源; 3)采用隧道照明新技术的其他方面,如：基于数码技术的洞外亮度测试技术、隧道照明节能成套技术、LED新型无级调光技术等; 4）其他几项节能环保新技术的研究和开发,如：太阳光光纤导入照明系统、新型超级节能灯具（荧光灯）、自然采光、智能照明技术等。同时介绍了在无锡建成的全球最大光伏低能耗大楼的有益经验及上海市虹桥综合交通枢纽的绿色策略与节能技术供隧道、地铁与地下空间建设参考、借鉴。     

基于地下水生态平衡埋深的隧道排水量设计计算

为解决富水地区隧道开挖后地下水过量排放导致水位下降，进而破坏植被的正常生长和生态平衡的问题，提出基于地下水生态平衡埋深确定隧道排水量的有效方法。依托福州市某在建公路隧道，根据工程水文地质学，同时结合地下水生态平衡埋深的概念，提出隧道允许排水量的计算方法。首先，利用地下水动力学中的面井法，建立单洞隧道的地下水渗流模型，揭示地下水排放量与地下水位降深的关系。其次，根据所提出的地下水渗流模型，在植被存活的前提下，得出满足地下水生态平衡埋深要求的隧道排水时间，继而得出地下水排放疏干漏斗的影响范围。然后，通过降雨入渗系数法得到在影响范围内降雨补给量W与总地下水排放量Qt进行比较。通过调整隧道每延米平均涌水量q，使W等于Qt，q即为隧道的最大允许地下水排放量。研究结果表明： 1）地下水生态平衡埋深一定时，随着隧道单位排水量的增大，隧道影响范围逐渐减小，降水补给总量也逐渐减小，排放总量逐渐增加，因此存在一个单位排放量使排水总量等于降雨补给量； 2）未考虑水分胁迫时间效应得到的排水量较考虑水分胁迫时间得到的排水量偏于保守。最终，确定在建隧道的排水量q=0.4 m3/(m·d)。     

基于双向反射分布函数的公路隧道照明计算方法及节能措施

隧道内壁作为隧道光照环境的重要组成部分，现有的照明计算方法在解决隧道内壁反光增效时，漫反射系数无法准确描述侧壁材料的反射特性，计算结果和实测值之间有较大偏差，不利于隧道照明安全与节能。为解决上述问题，提出一种改进的照明计算方法，借助离散元思想，将隧道侧壁离散为若干个反射单元，引入侧壁的双向反射分布函数，借此计算侧壁反射增光作用对路面的影响。研究发现： 相比隧道照明相关规范中的计算方法，改进方法的计算结果与实测值差距更小，仅有3.5%； 对不同材料用作隧道侧壁材料时的辅助照明效果，从路面、墙面的照度、均匀度等方面进行评价可知，相比于隧道专用腻子材料，隧道侧壁采用蓄能反光发光材料更有助于照明节能。     

彩色灯光视觉调节对长隧道驾驶催眠缓解作用的试验

驾驶人在长隧道中间段驾驶中容易出现“隧道催眠”现象，为了缓解这一特殊视觉心理问题，在分析隧道催眠现象产生原因和长隧道中间段照明环境改善措施的基础上，提出了以特殊颜色灯光带作为视觉滤波带的隧道中间段照明设置形式。根据不同颜色光源下的视觉功能试验，选定不影响视觉功能但具有较强视觉刺激作用的红色光源作为视觉滤波带光源颜色。利用DIALux仿真软件建立设置了红光特殊照明以及普通照明2种场景下的隧道模型，并对有关照明指标进行计算。结果表明红光特殊照明对隧道照明参数无不利影响。通过红光特殊照明及普通照明隧道路段驾驶模拟试验，采集驾驶人动态视觉特征，包括眨眼频率及瞳孔直径，结果表明通过红色特殊灯光区域时，驾驶人的眨眼频率明显高于其他路段，瞳孔面积也存在较明显的先增大再减小的过程，说明红光段对驾驶人具有明显的视觉刺激作用。为评估红色特殊灯光区域对视觉安全性的影响，引入“瞳孔面积最大瞬态速度值”作为红光段视觉负荷评价指标，结果表明红色特殊灯光带引起的视觉负荷在驾驶视觉舒适范围内，其视觉刺激作用能够满足驾驶视觉安全要求。综上可以说明，红色特殊色彩灯光带能够在保证视觉舒适性的同时给驾驶人提供视觉刺激，起到视觉警示作用，缓解隧道催眠现象。