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%。     

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。     

公路隧道照明设计与效果分析

为确定隧道照明设计方案的合理性,文章通过对各照明段照度开展照明效果检测分析,以某高速公路长隧道照明设计为研究背景,从灯具布置、应急照明、疏散及诱导照明等方面进行照明设计,检测各照明段的照度,分析数据得出隧道各照明段照度分布存在一定的不均匀性,并针对性地提出了改进建议。     

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。     

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。     

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。     

单灯控制系统在LED隧道照明智能化节能改造的应用

采用隧道实时交通流量结合照度检测的动态调光单灯控制系统,在高速公路LED隧道照明智能化节能改造的应用,能够使隧道照明环境更加合理、节能,为智慧照明相关技术的开发和更新奠定可靠的基础.     

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。     

隧道长度对高速列车车内外气压特性影响

本文采用三维、可压缩、非定常SST湍流模型,研究列车高速通过隧道时,隧道长度对车体内外压力变化的影响规律,并采用动模型试验对数值计算方法进行对比验证.研究结果可为评估列车高速通过隧道过程中耳感舒适性提供参考依据.     

基于动载试验模态柔度分析法在大跨连续梁桥状态评估中应用

本文采用三维、可压缩、非定常SST湍流模型,研究列车高速通过隧道时,隧道长度对车体内外压力变化的影响规律,并采用动模型试验对数值计算方法进行对比验证.研究结果可为评估列车高速通过隧道过程中耳感舒适性提供参考依据.     

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.     

公路隧道照明节能关键技术及装置研究

本项目结合隧道环境、局部车流量等时变参数进行精确自适应照明控制,针对现有节能系统存在的问题开展技术研究,取得三项创新成果：（1）发明了多信息协同的隧道照明智能控制方法及装备,解决了亮度智能精细调节、人眼舒适匹配度差的问题,并达到总体节能30%以上;（2）发明了基于智能听觉与视觉、光学技术的新型车辆检测技术及装置,解决了传统传感器成本高、抗干扰差等问题,实现隧道内外百米级的大规模、高空间分辨率的车检能力,检测精度达到95%以上;（3）发明了隧道内外环境亮度标定技术与装置,解决了安装困难、亮度反馈控制精度低的问题,亮度误差由传统技术的11%降至6%以下,实现了隧道内外亮度环境的精准感知。