基于DIALux的公路隧道入口段侧壁 反光材料布设方法研究

结合国际照明协会推荐的一般天空亮度模型,基于DIALux照明计算软件对公路隧道入口段照明环境进行室内仿真,模拟了在全晴天、全阴天两种天空类型下,3种不同反射率(0.75、0.80、0.85)的反光材料,在4种布设高度(2.0、2.5、3.0、3.5 m)和两种布灯方式(中间及交错布灯)情况下洞口照明工况,研究反光材料在公路隧道入口段侧壁对隧道内路面平均亮度和亮度均匀度的影响,并选取实际能效值,表征反光材料布设方法对公路隧道照明节能效果的影响。结果表明:公路隧道入口段路面照度指标随侧壁反光材料反射率和布设高度的提高而增大;交错布灯对应的路面平均照度值远高于中间布灯所对应的路面平均照度值;洞外自然光的亮度越大,侧壁反光材料对洞口照明质量的提升效果越明显;反光材料布设在隧道侧壁的单位长度能效比受洞外亮度影响较大。     

纵坡对城市下穿隧道入口段照明设计的影响

随着城镇化进程的不断推进,城市规模越来越大,城市下穿隧道的数量也随之不断增加,城市下穿隧道照明设计的重要性日益凸显。基于城市下穿隧道纵坡与公路隧道纵坡之间的差异,详细分析其对隧道入口段照明设计的适应距离、入口段TH_1和TH_2长度、视线天空面积百分比的影响,进而提出了城市下穿隧道的洞外亮度建议值。     

基于双山隧道的入口段亮度计算方法对比研究

针对国内现行规范JTG/T D70/2—01—2014《公路隧道照明设计细则》与国际照明委员会CIE对于隧道入口段亮度计算方法的差异,推导了20°视野的等效光幕亮度计算方法。以重庆双山隧道为例,计算了不同天空环境下20°和56.8°视野的察觉对比度法入口段亮度,与规范设计值进行比较。研究结果表明:察觉对比度法考虑的视野范围更大,并且更多的考虑了周围景物环境、大气以及汽车挡风玻璃的综合作用对驾驶员视觉特性等生物因素的影响,计算结果较规范值偏大;采用逆光照明的察觉对比度法计算结果比采用对称照明时小52%左右,采用逆光照明能更好的减小隧道照明能耗;天空环境对隧道入口段亮度影响显著,入口段照明需根据天空类型进行分级。     

公路隧道入口照明状态对交通安全的影响

为明确公路隧道入口照明状态对交通安全的影响机理,建立隧道入口照明与交通安全的定量关系,以亮度指标为基础构建了隧道入口亮度过渡技术指标,以隧道入口前200 m处与隧道过渡段起点的断面速度差为交通流表征指标,用来间接反映交通安全状态.基于国内10个公路隧道的实测数据,建立了入口亮度过渡技术指标与断面速度差的关系模型.以断面车速差为依据,将隧道入口照明状态对交通安全的影响划分为三个等级,并确定了各等级所对应的亮度过渡技术指标阈值.结果表明：隧道入口照明状态与交通安全紧密相关,所构建的模型可以很好地评价隧道照明状态对交通安全的影响,成功地建立了公路隧道照明检测数据与交通安全的关系,可为公路隧道照明的养护和管理提供科学依据.     

模糊控制理论在公路隧道照明系统中的应用

针对我国对隧道照明安全性、节能性的要求,设计一种基于模糊理论的隧道照明控制系统。系统以照明控制计算机为核心,通过DALL总线控制,结合无极灯电子镇流器,实现洞内亮度的连续调光。介绍控制系统的结构框架和组成功能,建立隧道照明的模糊控制算法模型。以隧道洞外亮度、车流量、车速信息为输入,以洞内所需亮度为输出,通过仿真实验对理论计算数据与仿真数据进行对比,同时利用设定的实验数据构建白天晴天时的洞外亮度模型,并得到洞内亮度变化曲线,分析控制系统的节能性。结果表明模糊控制系统应用于隧道照明是可行的,系统的适应性提高,具有显著的节能效果。     

基于视觉功效的公路隧道入口段长度研究

近年来,公路隧道发展迅速,极大便利了交通出行,因此,对其各照明段长度研究非常必要。进行了包括CIE、欧盟、英国、美国、日本以及我国相关规范对入口加强照明段长度规定和依据对照,发现不同规范建议的公路隧道入口加强照明段长度的规定和依据相差较大。为分析和解决该问题,采用视觉功效法,主要针对反应时间指标,通过试验模拟再现公路隧道现场的光环境状况,对多名被试者进行了不同光环境下的反应时间测试,通过对数据的初步拟合分析,得到入口加强各个照明阶梯的适应时间。通过对适应时间和入口各加强照明段亮度变化的拟合,得到了各照明阶梯适应时间与亮度间的关系式,利用该关系式可以得到不同入口加强照明段亮度阶梯下对应的适应时间数值,进一步推导出各加强照明阶梯的长度,最后将得到的结果与既有规范进行对照。研究结果表明:得到的入口段适应时间更长,过渡段相差不大,相对节能性稍差,而安全性则明显增强。     

隧道群明暗转换对暗反应时间的影响

在设计的暗室中测得42名被试人在不同明暗转换次数下的暗反应时间,研究了明暗转换次数、隧道类型与连接段类型影响下的驾驶人暗反应时间变化;利用重复测量的一般线性与线性混合模型,分析了不同影响因素下的驾驶人暗反应时间;基于隧道类型和连接段类型对驾驶人暗反应时间变化速率的影响,研究了明暗转换次数、隧道类型与连接段类型对驾驶人暗反应时间的交互影响,建立了明暗转换次数、隧道类型与连接段类型的混合线性模型。研究结果表明：驾驶人暗反应时间随明暗转换次数的增加而减少,在经历3次明暗转换后达到最小值并趋于稳定;明暗转换次数、隧道类型与连接段类型对驾驶人暗反应时间交互影响显著,随明暗转换次数的增加,隧道长度与驾驶人暗反应时间的减少速率呈正相关,连接段长度与驾驶人暗反应时间的减少速率呈负相关;明暗转换次数越多,连接段长度越短,驾驶人黑暗辨识错误率越高; 明暗转换次数越多,连接段长度越短,隧道长度越长,驾驶人暗反应时间越短,越有利于交通安全,但频繁的明暗转换与极短的连接段会降低驾驶人的累计黑暗辨识正确率,存在安全隐患。     

公路隧道照明智慧控制系统设计

为了解决当前隧道照明系统中存在的高能耗、难以实时保证实际照明亮度等问题。本文提出一种"车进灯亮,车走灯灭"的隧道照明智慧控制系统,拟应用于吉林省境内鹤岗至大连高速公路沿途上的18座隧道中。该系统利用隧道内能见度值修正隧道内所需亮度值;采用摄像机图像亮度测量方法实时获取隧道路面的实际亮度;采用PID闭环反馈调节方法,以照明所需亮度和实际测量亮度为基础,实时调节照明系统输出,保证照明需求。整个公路隧道照明智慧控制系统由六部分组成,文中针对系统中的各个组成部分的硬件构成、连接方式以及该系统中调光控制、软件功能等问题进行分析、探讨,为未来高速公路隧道照明控制奠定了基础。     

高速公路隧道照明自动控制系统

为解决隧道照明系统中存在的能源浪费问题,基于无级控制方法设计了一种隧道照明自动控制系统.控制系统主要由车流量采集器、车速采集器、亮度采集器、数据转换器、照明控制计算机、驱动电源和配套的LED隧道灯组成,控制计算机收集各采集器的数据,按照调光控制逻辑和隧道照明控制模型调整洞内LED灯的功率,实现隧道洞内照明亮度的连续调节...     

基于布灯参数优化的隧道照明节能控制

为了保证在行车安全的前提下最大程度地降低隧道照明能耗,提出了一种针对隧道中间段的照明节能控制系统。该系统以布灯参数优化后的照明系统为基础,根据实际车速、车流量确定隧道最小需求亮度,采用调光控制方法调节LED灯的功率,实现照明节能。以雁列山隧道为例,对参数优化后的中央布灯照明系统进行节能控制,并与只进行优化的照明系统和该隧道实际改造后的照明系统进行比较,结果表明,实行调光控制的照明系统比只进行优化的照明系统至少节能38.8%,比实际改造后的电磁感应灯照明系统至少节能63.1%,节能效果非常显著。利用Dialux对实行调光控制的照明系统进行了仿真,仿真结果表明,不同车速、车流量条件下的隧道路面最小照度、路面照度总均匀度和路面纵向照度均匀度均满足交通要求。     

高速铁路隧道缓冲结构的气动作用分析

为了减轻高速列车进出隧道时引起的洞口压力波效应,常在隧道入口加建缓冲结构.采用计算流体力学数值分析的方法,仿真计算了高速铁路隧道入口缓冲结构参数对列车以350 km/h进入隧道时的气动作用,分析了过渡段长度、缓冲段长度、缓冲结构开孔率、缓冲结构入口形式对隧道口内气体压力的影响和缓冲结构对隧道内会车压力波的影响.计算结果表明:过渡段长度和缓冲结构入口形式对隧道内气动影响很小,其他参数一定时缓冲段长度存在一最优值;缓冲结构上开孔有助于减小气体压力升高率,缓冲结构的存在有助于降低隧道内会车压力波峰值.     

公路隧道入口和过渡段照明布灯参数优化研究

为了得到高速公路隧道入口段和过渡段两侧对称布灯方式下的最优布灯参数,以总功耗最小为目标,以路面照度满足照明要求为约束条件,建立隧道入口段和过渡段两侧对称布灯方式下的参数优化模型。以九景高速公路雁列山隧道为例,通过优化模型求出布灯优化参数以及总功率,与该隧道的实际布灯情况进行了比较。结果表明,采用优化布灯参数的LED隧道灯照明系统,装灯总功率比该隧道的电磁感应灯方案的装灯总功率减少69.59%。利用DIALux软件对雁列山隧道的优化布灯参数进行仿真实验,验证优化模型的正确性。优化亮度适应曲线与理论亮度适应曲线的比较表明,优化的布灯方案同样能较好地满足视觉适应要求。     

路面改造期间环境影响评估及用户成本分析

为了解由于公路占道作业对交通产生的影响,本文通过运用PARAMICS这一仿真软件模拟了20km长双向6车道一级公路在旧路面改造过程中三种不同交通负荷下的交通运行状况,并据此分别从环境影响及用户成本两方面定量化分析了公路占道作业给交通所带来的影响。通过定量化分析结果可以发现,在环境影响方面,机动车产生的温室效应及污染物排放随交通量的增长大致呈线性变化;在用户成本方面,公路占道作业致使路段车辆运行速度下降,从而造成一定时间内通过整段公路的所有车辆总燃油消耗减少,而总的用户成本却随交通量的增长呈非线性增加的趋势。     

基于可拓云模型的高速公路隧道入口段行车风险评价研究

研究高速公路隧道入口段行车风险的影响因素,确定其行车风险等级,从而可提高隧道入口段行车的安全性与舒适性。利用文献萃取法,从驾驶员因素、道路条件、交通条件和环境条件中选取18个行车风险因素,建立了高速公路隧道入口过渡段行车风险因素集。基于决策实验室-解释结构模型建立了高速公路隧道入口段行车风险因素识别模型,筛选出高速公路隧道入口过渡段行车风险评价指标,并结合风险评价指标建立了山区高速公路隧道入口过渡段行车风险可拓云评价模型。利用熵值法确定评价指标权重,根据最大关联度原则明确了隧道入口段的行车风险等级,通过与可拓法的对比分析进而验证模型的准确性。通过实例应用分析发现,利用可拓云模型和可拓法计算出隧道X和隧道Y的行车风险等级均为Ⅱ级,而隧道X的特征期望值大于隧道Y的特征期望值,表明隧道X的安全水平高于隧道Y。两个模型计算出的可信度均小于0.01,可信度都较高,结果表明了可拓云模型的有效性和科学性,为探究高速公路隧道入口段行车风险提供了一个新的方向。研究结果不仅有助于高速公路隧道入口段行车安全的提升,同时对研究交通事故的影响因素与形成机理具有借鉴意义。     

高速公路隧道入口安全设施优化设计

高速公路隧道入口路段横断面宽度存在有明显的收缩变化,其交通事故发生率较普通路段有显著的增加,需要对隧道入口段的安全设施进行针对性的设计。本文结合贵州省山区高速公路隧道入口的特点,考虑主动提醒和被动防护两种措施对隧道入口安全设施进行了优化,可为山区高速公路隧道入口段的安全设施改造和设计提供参考。     

基于车车通信的快速路入口匝道车速控制研究

为研究车车通信技术条件下车辆通过合流影响区时的运行情况,缓解快速路交通压力,提出车车通信环境下入口匝道车辆速度控制模型。首先,分析合流影响区车辆汇合存在的问题;然后,结合合流影响区车辆行驶速度需求,确定入口匝道车辆在加速车道上可汇合位置;接着,根据入口匝道车辆和主路最外侧车道车辆分别到达合流影响区汇合点的时间,建立入口匝道车辆汇入的车速控制模型;最后,对传统环境下和车车通信环境下车辆驶过合流影响区进行仿真。结果表明,在给定的仿真时间段,车车通信环境下,主路和匝道交通量分别为1 000veh/h和400veh/h时,合流影响区的交通量提高了19.5%,入口匝道车辆的平均行驶时间节约了26.9%、平均行驶速度提高了19.7%;主路交通量为1 800veh/h、匝道交通量为800veh/h时,传统环境下合流区车辆出现排队现象,车车通信环境下无排队现象。     

车速对交通事件影响区安全与通行效率的影响

选取高速公路交通事件下交通冲突率和车速标准差作为安全表征指标,车辆排队长度为效率表征指标,通过对交通事件下车辆跟驰、换道安全间隙和车速标准差与事故率关系的分析,建立VISSIM仿真模型,分析车速对事件上游影响区运行安全的影响,并根据交通流理论分析车速对通行效率的影响。研究结果表明:事件影响区冲突率和警告区冲突率随车速增加而增加;上游过渡区冲突率在交通量较小时(1 800 pcu/h≤Q≤2 100 pcu/h)随车速的增加而增加,在交通量较大时(2 100 pcu/h≤Q≤2 400 pcu/h)受车速影响较小;车速标准差和事故率随车速和交通量的增加而增加;事件上游影响区内运行效率随车速的增加先增大后减小。     

特长公路隧道互补式通风模式

建立了公路隧道互补式通风计算模型, 编制了模型计算程序, 研究了大别山特长公路隧道互补式通风运营模式, 提出全射流纵向通风模式、单U型通风模式与双U型通风模式, 分析了3种通风模式转换的控制条件与2条互补式换气横通道的功能。现场测试了运营状态下大别山隧道内污染物浓度, 对比了计算结果与测试结果。分析结果表明: 大别山隧道互补式通风运营模式灵活、实用, 当上坡隧道交通量不超过11 500 pcu·d^-1时, 可采用全射流纵向通风模式; 当上坡隧道交通量为11 500~4 100 pcu·d^-1时, 可采用单U型通风模式; 当上坡隧道交通量为14 100~8 255 pcu·d^-1时, 可采用双U型通风模式。离上坡隧道入口较近的换气横通道的主要作用是减小上坡隧道内的通风量, 降低通风速度, 离上坡隧道入口较远的换气横通道的主要作用是降低上坡隧道内的污染物浓度。采用双U型通风模式降低了离上坡隧道入口较近横通道的换气量, 减小了通风系统能耗与运营费用。模型计算结果与实测结果相对误差绝对值小于10%, 因此, 通风计算模型精度较高, 可应用于互补式通风计算。     

高速公路隧道入口连续视觉参照设施设置研究

为保证驾驶人在隧道入口的视觉参照的连续性、准确性,提高隧道入口的行车安全,通过对隧道入口视觉参照系的特性进行研究分析,提出了一种能在隧道入口建立强视觉参照系的视觉参照柱.在统计分析隧道横断面尺寸、驾驶人进入隧道时由于侧墙效应引起驾驶人行车轨迹的偏移的基础上,结合驾驶人的心理、生理特性,提出了隧道入口路面宽度变化段的过渡段长度建议值,建立了在隧道洞口内外布设视觉参照柱的长度、间距计算模型.研究结果表明:在隧道洞口外视觉参照柱布设的长度宜为200 m,隧道洞口内布设长度宜为250 m,布设间距宜为22 m.     

锚杆支护对土质隧道围岩位移影响的数值分析

采用离散元法模拟了锚杆支护对土质隧道围岩位移的影响，分析了锚杆不同长度、不同间距时隧道上方围岩竖向位移的变化情况。结果表明：固定锚杆间距，锚杆越长在其加固范围内的隧道上方围岩竖向位移越小，但其加固范围以外的隧道上方围岩竖向位移反而略有增大；固定锚杆长度，随其间距的增大隧道上方围岩竖向位移始终有增大的趋势，且拱顶围岩竖向位移大体呈对数曲线增大的趋势；锚杆最优间距随其总长度的增加而减小。