隧道光环境安全节能技术与应用研究

发布时间：2020-11-17 17:23

　　 公路隧道的安全运行除了受到隧道外天气、行车速度、交通量等条件的影响外,人工照明条件也是影响隧道运行安全的重要条件。公路隧道光环境是一个动态的、较为复杂的系统环境,受隧道特定自然环境下光源的光谱构成、色温等综合光源特性等因素影响。公路隧道照明要求为驾驶员提供更加安全稳定、舒适和快捷的隧道行驶照明环境,同时还要具备智能化、低成本、低能耗的特点。为进一步使隧道照明更高效节能,提高隧道照明方案的经济效益,本文在满足驾驶视认需求的隧道照明指标以及各工况下照明控制技术的基础上,对驾驶员视觉需求和光源特性相关理论、隧道照明光源特性及在不同光环境特性下驾驶员视认需求展开研究。针对甘肃省山区隧道所处地理位置、地形条件、气候条件、隧道结构特点、路面条件等问题,依托十堰至天水高速公路(甘肃段)鸡峰山隧道为研究对象,对驾驶员进行动、静态的实车视认结合的试验方法,得到驾驶员动态视认规律。通过调整隧道灯具的安装位置、角度和驾驶员的视认试验,采集了驾驶员驾驶过程中对小目标物的视认反馈数据。结合静态试验结果,应用MATLAB建立定量逻辑关系模型分析的方法,研究得出满足驾驶视认的需求指标,并对隧道照明方案变更前后的经济效益进行评价。研究表明,不同隧道外光环境水平下,在一定范围内改变洞内、外色温及显色指数差异,可达到选择更有利于驾驶员安全视认的隧道人工照明光环境的目的。在实际运用中可利用本文研究结论研发出一种变色温灯具,并结合光源视认亮度阈值结论得出隧道在不同天气、不同时间段、不同工况等条件下的调控原则和实施技术,从而在提高隧道光环境安全、稳定和舒适性的基础上实现有效节能的目的。同时将研究结论应用于鸡峰山隧道中,根据实际照明变更情况对成果应用进行经济效益评估,经计算得出变更后在节能方面存在显著优势。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U453.7
【部分图文】：

图 1.2 2004 年~2014 年我国隧道事故起数及隧道事故直接财产损失占事故总数的比例道路交通系统是由人、车、道路及其环境构成的动态复杂系统，道路交通事故是人、车、路和环境共同作用的结果，经美国统计的交通事故成因分布分析可知，人是交通系统中的主要部分，驾驶员的可靠性对交通安全有决定性影响。而在行驶过程中，驾驶员的是视觉条件与交通安全具有密切的关系。由于公路隧道半封闭结构的特点，为了在该特殊路段实现人、车、路和环境的协调，保证驾驶员的行车安全，需要进行人工照明光环境的复杂设计，并且已成为公路安全建设与运行管理的一个重要内容。目前我国公路隧道运行的人造光环境具有一些特点：一方面，在不同的天气状况和时间段下与自然光环境具有较大的差异特性，驾驶员从公路自然光环境驶入人造光环境会产生差异不同的光环境，这种差异严重时会导致驾驶员视觉产生“白洞”或“黑洞”效应，形成“盲”视觉时段。另一方面，人造光源特性表征指标单一，标准差异大，检测、控制处理技术薄弱，人造光源能耗大。这些特点使对隧道照明光环境下驾驶视认需求的有效描述、准确获取和与驾驶行为的协同表达变得非常重要，同时也十分困难。在

长安大学硕士学位论文第二章 公路隧道照明特性需求及国内外公路隧道照明标准2.1 公路隧道照明视觉特点公路隧道有着两端开口中间封闭的特殊管状结构在行车过程中，视认效果无法与洞外一致，因隧道内外自然光与人造光源环境以及交通量的悬殊较大，驾驶员驾车在出入隧道时会出现明-暗、暗-明之间变换的过程，使得驾驶员行车视觉适应性也较为复杂，且隧道内外亮度相差较大也易出现交通状况，以下是常见的一些特殊情况。1、进入隧道前的视觉问题隧道内外光环境明暗区别程度较大时，驾驶员行车从较亮处行驶至较暗处，在明暗交界处会看到一个黑洞或黑框[19]，出现“黑洞/黑框现象”，如图 2.1-a、b 所示，黑洞/黑框现象会给进出隧道车辆安全带来较大的隐患。

长安大学硕士学位论文第二章 公路隧道照明特性需求及国内外公路隧道照明标准2.1 公路隧道照明视觉特点公路隧道有着两端开口中间封闭的特殊管状结构在行车过程中，视认效果无法与洞外一致，因隧道内外自然光与人造光源环境以及交通量的悬殊较大，驾驶员驾车在出入隧道时会出现明-暗、暗-明之间变换的过程，使得驾驶员行车视觉适应性也较为复杂，且隧道内外亮度相差较大也易出现交通状况，以下是常见的一些特殊情况。1、进入隧道前的视觉问题隧道内外光环境明暗区别程度较大时，驾驶员行车从较亮处行驶至较暗处，在明暗交界处会看到一个黑洞或黑框[19]，出现“黑洞/黑框现象”，如图 2.1-a、b 所示，黑洞/黑框现象会给进出隧道车辆安全带来较大的隐患。
【参考文献】

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本文编号：2887747