辐射—照度转化法确定隧道洞外景物亮度的研究

发布时间：2017-09-26 01:21

  本文关键词：辐射—照度转化法确定隧道洞外景物亮度的研究

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【摘要】：本文是国家自然科学基金课题《公路隧道照明察觉对比设计方法研究》(项目批准号:51278507)的研究分课题,旨在进一步完善隧道照明标准中最重要的基准参数——洞外景物亮度,为隧道照明设计标准的制定和隧道照明设计的实践提供更为科学的依据。隧道洞外景物亮度是隧道照明设计最重要的基准参数,合理的隧道洞外景物亮度值的选择既要保证隧道交通的安全性又要保证隧道照明的经济性。本文基于察觉对比法重点考察等效光幕亮度Lseq概念下的洞外景物亮度。CIE88:2004中建议用“一年中至少出现75小时的最高洞外景物亮度值”作为等效光幕亮度Lseq的计算参考值,实质上这是一个累积频率的概念。虽然CIE 88:2004和我国的公路隧道照明设计规范均给出了不同朝向的景物亮度参考值,但实际上,不同的地理位置、不同的光气候条件等,都会导致洞外景物表面的亮度值差异很大,而我国目前缺乏长期且大范围的洞外景物亮度观测数据的积累。因此,规范建议的景物亮度参考缺乏理论基础和实测依据。为了解决这一问题,根据隧道照明的实际需求,本文以重庆地区一年的辐射、照度实测数据为依据,首先以垂直面照度映射洞外垂直面景物亮度,分析它的各影响因素,以垂直面转换发光功效作为辐射-照度转化法的关键参数,然后建立了不同朝向垂直面转换发光功效和晴空指数及太阳高度角的数学模型,即辐射-照度转化模型。经过与重庆地区其他年份实测数据的对比和自测实验验证,证明该模型具有较高的精度。在此基础上,利用近两年气象站的辐射数据和天气状况观测,结合累积频率的概念就可得到参考垂直面照度。将隧道景物表面作漫反射表面考虑,实验测试得到洞外垂直面景物的反射系数。参考垂直面照度结合反射系数可最终确定洞外(垂直面)景物亮度参考值。再结合已有成果的其他景物亮度及参数,将本文研究成果示例应用在重庆地区多条隧道的等效光幕亮度的计算上。至此,便得到适合于重庆地区的,通过辐射-照度转化模型相对快速且精确地确定洞外景物亮度参考值的方法。
【关键词】：隧道洞外景物亮度 辐射-照度转化模型 累积频率 材料反射系数 等效光幕亮度
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU113.666
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-12
• 1 绪论12-32
• 1.1 论文的选题背景和意义12-14
• 1.2 论文的研究对象和范畴14
• 1.3 国内外相关研究综述14-29
• 1.3.1 隧道入口段亮度计算方法14-20
• 1.3.2 隧道洞外亮度确定方法20-24
• 1.3.3 隧道洞外景物亮度参考值24-26
• 1.3.4 关于太阳辐射和光照度26-29
• 1.4 论文的研究内容29
• 1.5 论文的研究目的29-30
• 1.6 论文的研究方法30
• 1.7 论文拟解决的关键问题30-31
• 1.8 论文的研究框架31-32
• 2 洞外景物亮度、辐射-照度法的相关理论基础32-60
• 2.1 相关概念32-40
• 2.1.1 等效光幕亮度32-34
• 2.1.2 安全停车视距34-37
• 2.1.3 辐射与光照度37-39
• 2.1.4 发光功效39-40
• 2.1.5 晴空指数40
• 2.2 隧道洞外景物的研究40-42
• 2.2.1 洞外典型景物要素40-41
• 2.2.2 洞外垂直面景物反射特征41-42
• 2.3 辐射-照度转化法的两种思路42-55
• 2.3.1 辐射-水平照度-垂直照度43-47
• 2.3.2 辐射-垂直照度47-55
• 2.4 辐射-照度法的影响因素55-58
• 2.5 本章小结58-60
• 3 辐射-照度转化模型的建立60-76
• 3.1 模型建立思路60
• 3.2 垂直面照度的影响因素60-62
• 3.2.1 朝向60-61
• 3.2.2 太阳高度角61-62
• 3.2.3 天气状况62
• 3.3 参考光气候条件62-65
• 3.4 垂直面转换发光功效模型的建立65-69
• 3.4.1 数据处理65-67
• 3.4.2 重要参数的相关性67
• 3.4.3 模型的建立67-69
• 3.5 验证及误差分析69-74
• 3.5.1 对比验证69-70
• 3.5.2 实验验证70-73
• 3.5.3 误差分析73-74
• 3.6 累积频率统计74
• 3.7 本章小结74-76
• 4 重庆地区隧道洞外景物亮度研究及应用76-96
• 4.1 洞外典型景物调研76-78
• 4.2 洞外垂直面景物反射系数研究78-86
• 4.2.1 材料反射特征78-82
• 4.2.2 反射系数测试82-86
• 4.3 重庆地区洞外景物亮度参考值86-89
• 4.4 成果应用——察觉对比法下典型隧道等效光幕亮度计算89-94
• 4.4.1 隧道口拍摄位置确定89
• 4.4.2 洞外环境照片拍摄89-90
• 4.4.3 其他参数选取90-92
• 4.4.4 等效光幕亮度的计算92-94
• 4.5 本章小结94-96
• 5 结论与展望96-98
• 5.1 结论96-97
• 5.2 展望97-98
• 致谢98-100
• 参考文献100-104
• 附录104-141
• A. 重庆地区1991年整理拟合用数据104-137
• B. 太阳辐射与光照度的实验测试数据137-139
• C. 洞外垂直面景物反射系数测试数据139-141
• D. 攻读学位期间发表的学术论文目录141

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本文编号：920683