山区公路隧道照明能耗特征及影响因素实例统计分析

为解决隧道运营中照明能耗较大的问题，详细调研了广西地区20条公路隧道的能耗状况，研究了公路隧道照明能耗特征及其影响因素，并将影响因素分为不可调控因素及可调控因素，采用统计分析的方法量化研究各因素的影响程度。结果表明：1) 3年间全年单位长度耗电量分布区间118.30 kWh/m～1 229.10 kWh/m,能耗消耗情况差异较大；2)短隧道在近3年单位长度耗电量降幅最大，说明短隧道的节能潜力较高；3)通过影响因素强弱对比分析，照明控制方式和洞外亮度对能耗影响程度较大。该结果可供后续开展公路隧道照明的节能降耗工作参考。     

鹧鸪山隧道海拔修正系数的现场测试研究

目前国内外在海拔2400m以上无海拔修正系数的实测值。以高海拔特长公路隧道鹧鸪山隧道为依托,于2003-2005年对海拔400～4000m处烟雾海拔系数进行了现场测试,研究在营运隧道通风设计中烟雾海拔高度系数的合理取值,以对鹧鸪山隧道及类似高海拔地区公路隧道营运通风设计提供依据和参考。     

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。     

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.      

高海拔公路隧道人行横通道纵向间距参数设置研究

公路隧道人行横洞是火灾等灾害时逃离或疏散通道,是减少和防止火灾人员伤亡的重要应急设施。高海拔寒冷地区,人员活动能力受气温低、含氧量低等因素影响,火灾等灾害发生规律、驾乘人员反应能力和逃生能力存在不同程度降低。系统分析了公路隧道逃生通道间距与火灾场景中人员的逃离时间、逃生速度关系,基于海拔高度对火灾ASET、RSET及关键参数的影响系数分析,提出了高海拔公路隧道人行横通道间距的计算公式,并参考国内外重大工程经验及技术规范要求,提出了不同高海拔高度公路隧道人行横通道间距取值的推荐表。研究结果表明:在海拔高度3 000 m～5 500 m地区修建公路隧道,人行横通道间距为平原地区的84%～54%不等,对目前世界上海拔最高的公路隧道—米拉山隧道,计算得出人行横通道间距为平原地区的0. 65倍,对高海拔隧道设计有重要指导意义,可供后继类似工程参考。     

高海拔公路隧道火灾烟气控制临界风速研究

为了探究高海拔与低海拔公路隧道火灾燃烧特性的差异,掌握高海拔隧道火灾烟气控制临界风速计算方法,给高海拔隧道防灾通风及人员疏散设计提供参考,建立1∶16的缩尺寸移动式水平模型隧道试验台,对海拔高度为504、3 297、3 544、4 103、4 446 m的5个地点开展隧道火灾热释放率试验研究,并采用三维数值计算方法和量纲分析,对不同海拔高度、不同火灾热释放率工况下水平隧道内烟气控制临界风速进行研究和分析。结果表明：在油盘尺寸相同的情况下,随着海拔高度的增加,火灾热释放率明显减小,燃烧时间显著增长,当海拔超过3 000 m时,高海拔地区隧道稳定段火灾热释放率仅为海拔504 m隧道火灾稳定段热释放率的60.9%。隧道火灾临界风速随着海拔高度的增加而增大,其表现出2种典型变化规律：火灾热释放率大于30 MW时,海拔高度对临界风速影响较小,同一火灾热释放率下,海拔5 000 m时隧道内临界风速较海拔0 m时提高了不到2%;火灾热释放率小于30 MW时,海拔高度对临界风速的影响显著增强,且随着热释放率的减小影响不断增大,当火灾热释放率分别为5.73、12.67 MW时,海拔5 000 m隧道内临界风速较海拔0 m时分别提高了26%和13%。基于高海拔隧道火灾热释放率及隧道火灾临界风速的变化规律,提出了典型双车道高海拔隧道火灾烟气控制临界风速的计算方法。     

基于因子分析与熵值法的不同隧道侧向宽度下驾驶负荷模型

为探究隧道侧向宽度对驾驶心理及行为的影响机理，采用眼动仪、CAN-OBD测速仪等设备在滨莱高速试验场开展不同侧向宽度场景实车试验，获取30名男性驾驶人在不同侧向宽度场景下生心理及驾驶行为数据；以心率均值、车速差、速度标准差、平均注视持续时间和注视时间标准差为关键变量，建立基于因子分析与熵值法的驾驶负荷量化模型，量化评价不同侧向宽度下驾驶负荷变化规律；基于K-means聚类算法确定不同等级驾驶负荷阈值，结合ROC曲线的分类判别和最大约登指数值，提出隧道侧向宽度临界阈值计算方法。研究结果表明：当设计速度为120 km·h^-1时，采用较大的隧道侧向宽度不仅有利于提高运行车速，同时可减小驾驶负荷；相较于左、右侧侧向宽度分别为0.75 m和1.25 m的标准断面设计尺寸，隧道左、右侧侧向宽度增加至1.00 m和1.50 m时，小型车和大型车驾驶人运行车速分别提升4.5%和3.6%,驾驶负荷分别减小31%和29%;不同侧向宽度下驾驶负荷低、中、高3个等级对应的阈值为0.23和0.42,隧道左侧最佳侧向宽度阈值为0.75～1.00 m,右侧最佳侧向宽度阈值为1.25～1.50 ...     

公路隧道出入口驾驶员视觉负荷评价与建模

公路隧道出入口段行车时驾驶员的视觉负荷变化较大，为进一步量化该路段视觉负荷的变化规律，选取10名驾驶员在秦岭终南山公路隧道柞水—西安段进行实驾试验，采集驾驶员在昼间晴朗天气下通过隧道出入口路段的照度、车速、瞳孔面积等数据。通过分析驾驶员在隧道出入口段的瞳孔面积变化特征，参照峰均比(PAR)、频段比(LF/HF)等物理学、医学参数，提出“瞳孔面积相对变化强度”(RCPA)的概念，将其作为视觉负荷的评价指标，划分出该指标取值与视觉舒适度的关系，并建立RCPA与速度、照度的数学模型。结果表明： 1）RCPA可以较好地体现出隧道出入口段视觉负荷渐变累积和急剧震荡的规律； 2）在即将驶入洞口和刚刚驶离洞口时的瞬时视觉负荷最大，超过了生理极限； 3）RCPA与速度、照度的定量关系可为隧道出入口制定安全速度阈值、改善照明环境提供参考依据。     

基于驾驶工作负荷的心生理指标研究

驾驶员是道路交通系统的核心,道路交通系统的设计应考虑驾驶员的行为特征需求。从驾驶员认知过程研究出发,分析了驾驶员认知、道路环境条件和驾驶工作负荷的关系,通过动态EEG、眼动、心电、皮电等生理心理测量评价驾驶工作负荷,并对具体的心生理学指标反应驾驶工作负荷的原理和规律进行了研究。     

低等级公路光学长隧道驾驶员视觉负荷研究

为进一步分析低等级公路光学长隧道内不同车型、不同隧道区域驾驶员的视觉负荷特性，招募了22名驾驶员（12名小汽车驾驶员、10名货车驾驶员），选取云南省境内的昔宜隧道开展低等级公路光学长隧道驾驶员实车试验。利用眼动仪采集驾驶员瞳孔面积的相关数据，应用双因素方差分析对数据进行小汽车与货车、入口段与出口段的差异性显著检验，并分析驾驶员瞳孔面积变化速率的整体变化规律；同时，借助变异系数来反映驾驶员的适应能力。结果表明： 1）隧道入口段和出口段之间以及小汽车与货车驾驶员之间的瞳孔面积变化速率均值存在显著性差异，车型（小汽车和货车）与隧道区域（入口段和出口段）2类因素之间对瞳孔面积变化速率无交互影响； 2）货车驾驶员在进出隧道时视觉负荷更严重，货车驾驶员在隧道内的瞳孔面积增大与减小变化率峰值均大于小汽车驾驶员； 3）货车车型和出口区域的驾驶员对视觉环境更为敏感，不同车型、不同隧道区域驾驶员的瞳孔面积变化速率变异系数有显著差异。     

浙东地区公路隧道调光参数影响因素实测分析与调光控制探讨

为掌握公路隧道调光参数的变化特征,更好地解决调光控制与隧道照明需求匹配的问题,采用改进的环境简图法结合环形线圈车检器同步获取浙东沿海丘陵地区6条公路隧道的长序列洞外亮度L20(S)和交通流数据。实测结果表明： 1）对浙东地区,公路隧道春、夏、秋、冬季的L20(S)峰值比例约为0.95∶1∶0.95∶0.85,晴天、云天、阴天、重阴天的L20(S)比例约为1∶0.6∶0.18∶0.11; 2）L20(S)是影响浙东地区公路隧道照明需求的主要因素,其对调光控制节能的贡献超过95%,交通流对隧道照明需求的影响较为有限; 3）隧道越短,调光控制所取得的节能效果越显著,短隧道采用无级调光,照明能耗可降低50%以上。     

高速公路不同线形组合路段划分研究

通过对27名典型车型驾驶员在高速公路不同线形条件下的运行速度、生理和心理变化等现场试验数据采集、分析,得到驾驶员安全舒适性评价指标(驾驶工作负荷度)在高速公路不同线形组合路段的变化规律;提出高速公路线形变化引起的车辆运行速度和驾驶工作负荷度变化具有提前性,而并非在道路线形变化点同时发生变化,这种提前现象反映出驾驶员对道路线形条件变化认知和决策的适应特性;提出了基于驾驶工作负荷度变化特性的高速公路不同线形组合路段划分标准。研究结论对道路设计、交通安全设施布设和道路运营管理等理论和实践具有一定的参考价值。     

高海拔公路隧道海拔高度系数及运营通风的修正

《公路隧道通风照明设计规范》给出了海拔高度在0～2400m的海拔高度系数,在高于2400m的隧道,按直线延伸取值,为探究海拔高度系数在高海拔隧道处按直线延伸取值是否满足安全、卫生条件,本文依据鹧鸪山隧道和雀儿山隧道的现场实测数据,计算得到了实测的海拔高度系数,并应用于白茫雪山1#隧道的通风计算,通过对比分析按规范的海拔高度系数与按实测的海拔高度系数计算得到的需风量,得出结论：实测的CO海拔高度系数小于规范给出的延伸值;实测的烟雾海拔高度系数大于规范给出的延伸值;白茫雪山1#隧道通风设计按实测的海拔高度系数计算得到的需风量在运营近期等于按规范得到的需风量,在运营远期较规范得到的需风量小12％。     

基于眩光控制的公路隧道逆光角配置研究

逆光照明在公路隧道照明节能方面具有潜在的应用价值，其逆向光强出光能有效增益目标对比度，但同样增加了驾驶者的感光刺激。所以在提高其照明质量的同时，尽可能兼顾照明的安全性和舒适性就显得尤为重要。因此，研究采用试验与仿真的方法，在已有曲线基础上对逆光照明的最大光强角(光束角不变)进行空间配置，并分析其照明效能，为逆光照明的二次光学配光设计研究提供参考意义。研究表明：逆光照明光通量的增加对路面平均亮度的提升较为直接，计算工况中平均同比增长30%～50%,对TI眩光的影响幅度较小，同比增长4%～8%;隧道基本照明中逆向最大光强角超过36°时(光束角35°～50°),TI眩光可能超限；最大光强角每5°的调整，阈值增量的折减比是路面平均亮度折减比的1～2倍，即在一定角度范围内，通过调节主要光强角，控制阈值增量的收益是可观的。     

基于规避行为的城市水下特长隧道驾驶负荷评价

为明确城市水下特长隧道驾驶负荷与驾驶特性，在武汉市公铁水下特长隧道开展了自然驾驶实车试验，选取侧壁规避程度、速度限速差和扫视角度动态变化量等3个指标，对驾驶模式进行分类，并基于熵权法计算驾驶负荷综合评价值，研究驾驶人在城市水下特长隧道驶入段与驶离段的驾驶特性与负荷。结果表明：在多数情况下，驾驶人会处于本车道内向右侧方偏移的道路行驶，但随着行驶距离的增加，规避行为逐渐减弱；驶离段速度限速差较低，扫视角度动态变化量较小，行驶速度规范程度高，且速度变化与侧壁规避程度相关性强；驶入段处驾驶人的主要驾驶负荷集中于对隧道内行驶环境变化的观测与判断，而出隧道时，对于速度的控制成为了驾驶人主要的负荷来源；胆小型、保守型、激进型三类驾驶人的驾驶负荷综合评价值在驶入段分别为7.21、9.91、16.22,在驶离段分别为6.61、9.47、17.25。研究结果可为城市水下特长隧道的安全改善提供理论性的支撑。     

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。     

山区高速公路弯坡组合段安全性评价方法

以驾驶工作负荷理论与方法为基础,在中国西南地区某2条山区高速路段现场随机选择27名驾驶员进行实车试验,被试车辆为该路段的典型车辆(小客车和大货车)。采用动态GPS、心电仪、眼动仪实时测量被试车辆位置、被试驾驶员驾驶工作负荷指标参数,研究得出了山区高速公路弯坡组合段划分标准,并建立了驾驶工作负荷度与弯坡组合段线形指标之间的相关模型,通过事故数检验验证了模型的合理性。研究成果可为山区高速公路弯坡组合段划分及其安全设计、运营管理提供技术支持。     

高海拔隧道纵向风速对人员疏散环境的影响研究

为解决高海拔隧道火灾通风及人员疏散的问题，采用数值模拟的方法设计低海拔隧道(0 m)和高海拔隧道(4 000 m)不同纵向风速条件下的对比试验。结果表明：1)较小风速(1 m/s)不会破坏烟气分层，反而会延缓烟气下降的速度，隧道上下游疏散环境比无纵向风(0 m/s)更好，可用疏散时间更长，较大风速(2 m/s、3 m/s)可保证火源上游处于安全的疏散环境，但会破坏烟气热分层稳定性，导致下游烟气下降快，不利于下游人员疏散；2)与低海拔地区隧道相比，高海拔地区隧道烟气层下降速度更快且烟气层高度更低，温度、能见度条件相对较差，高海拔隧道不同风速条件下各位置可用疏散时间整体小于低海拔隧道。     

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。     

公路隧道运营典型风险辨识

为加强对公路隧道运营风险的辨识、改善和优化公路隧道运营安全，降低重大隧道事故对人员伤亡、隧道结构、设备和经济收益的损失，通过隧道事故调研和大数据技术，收集近些年在全国范围内发生的802起公路隧道事故，对公路隧道自身特性和隧道事故的时间、空间、类型、诱因等特征进行分析。研究结果表明： 1)外界因素对隧道事故影响较大，在高温和车流量较大的环境下，事故发生较多； 2)特长隧道和长隧道的事故数远高于短隧道和中隧道； 3)小型车是隧道内发生事故的主要车型，事故原因多是驾驶员违规驾驶，事故类型多为追尾事故； 4)火灾事故的诱因多为车辆自身故障，其中危化品泄露多为易燃液体泄露。