公路隧道照明节能技术及洞外亮度数码成像测试方法研究

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1、公路隧道照明节能技术及洞外亮度数码成像测试方法研究第1章绪论1.1研究背景如今，全球能源危机已然是世界各国发展的一大问题，引起世界各国普遍重视。我国第十一个五年规划提出了节约资源的基本国策。国家发改委在《节能中、长期专项规划》中指出节能的重点是交通运输工程和绿色照明工程。《国家中长期科学和技术发展规划纲要》强调了交通运输基础设施建设以及交通运输节能技术研究的重要性。这些措施遵循科学发展观，符合资源节约、环境友好的要求[14]公路隧道具有交通便利、空间利用率高、保持生态等优点。逢山绕行、大填大挖已成为过去式，取而代之的是多打隧道、多架桥、少修盘山道的环保新理念[15

2、]。我国山区的公路隧道修建量一直处于上升趋势，重庆、湖北、甘肃等地近年建设了平定、宝天、武罐、成武等大量高速公路險道。然而，便捷的交通无一例外地依赖于强大的能源供应，尤其是电力的供给。通过调查重庆、浙江、福建、陕西等地的隧道管理部门，我们发现險道照明费用在公路隧道运营中占有较高的比例[16]。尤其是隧道通车的初期，长大公路隧道的照明运营能耗在隧道机电系统中占40%以上。其庞大的运营费用无疑是公路險道运作的沉重负担[17]。目前，我国部分高速公路管理单位为了降低能耗，减少费用，甚至降低隨道照明强度，隐现安全风险。目前，在保障了安全行车的前提要求下，如何降低能耗、提高

3、运营效率，己成为隧道建设部门和运营部门研究的重点[18]。本文针对应用LED灯具及发光节能涂料的特点，研究公路隧道照明设计中的相应设计计算新方法、新理论，为完善公路隧道照明设计规范提供理论依据，并为今后类似工程提供借鉴经验。..1.2国内外研究现状西方发达国家在公路險道照明的研究起步早，且技术成熟。欧洲在上世纪中叶就已经有成熟的自动调光照明技术，而且也有符合其国情的设计标准。因此，我们可以从中借鉴，结合本国国情研究适合我们的技术以及标准[19_2°]。西方发达国家在照明性能方面有着充分的研究，结合人类视觉特性等生物学相关领域，给出了一套数值计算标准。在长期

4、的实践和探索中，己得到了一定的技术成果，并对今后的照明研究工作有十分重要的指导作用[21_23]。欧美等发达国家在改进照明控制技术和險道照明灯具的研究上下了许多功夫，对灯具的结构、外观、质量、功能、材料、光学特性等方面都有所改进。不仅如此，他们在險道和灯具的结合上也有很多研究，在运营和维护方面取得了许多实用技术成果[24-27]0日本、美国、澳大利亚、荷兰等发达国家都在白光LED灯面世不久就开始研究其作为路灯的使用技术，并很快的应用在路灯照明上。我国的香港和台湾地区也跟随潮流，积极研发LED路灯，也取得了较好的效果。如今，美国的Mooncell公司、Cree公司和

5、荷兰的Phlilips公司已在Lro照明领域享誉全球，LED技术为他们带来了巨大的市场价值经过长期的研究和实践，欧美发达国家已经将大功率白光LED灯作为新世纪的新型照明光源，这己成为世界照明的发展趋势。..第2章隧道洞外亮度自动测试方法研究2.1公路隧道照明目的及特点为了保障在通过險道时车辆的安全，需要给驾驶人员提供必要的路况信息。公路隧道照明的目的就是要将这些必要的路况视觉信息明确的传递给驾驶人员，从而保障通过險道的车辆在设计速度内安全行驶，并且能够预防交通事故的发生。因此，險道照明需要解决以下问题：隧道入口处的黑洞效应和黑框效应：在隧道入口处，白昼自然光的照度

6、高达100000Ix(勒克斯）；而在无照明设备的險道内，隧道洞口处还存有几十勒克斯的外部自然光，隧道洞内则是一片漆黑。当汽车在白天驶近_道入口时，由于洞内外的亮度差极大，较长的險道洞口处看上去犹如一个黑洞，这就是黑洞效应（如图2-1)，导致驾驶人员难以辨认路况中的障碍物。较短的險道看上去犹如一个黑暗的框子，这就是黑框效应（如图2-2)。值得一提的是，黑洞效应在夜间也可能出现，当洞内亮度较高时，出洞口看上去是一个黑洞。隧道入口处的视觉适应力滞后现象：车辆由亮度高的外部进入亮度低的隧道后，即使險道内并不是完全黑暗，但洞内外亮度差较大，驾驶员需要一定时间去适应环境才能看

7、清險道内的状况，即视觉适应力滞后现象。..2.2隧道洞外亮度自动测试分析方法建立洞外亮度L20(S)是设计照明系统时的基本参数之一，正确设定洞外亮度L2()(S)，对工程投资和营运花销都有不容忽视的影响。拿日本东京湾海底隧道的设计做比较：在条件（包括车速）相同的状况下，如果将L20(S)设定为4000cd/m2和6000cd/ni2，设备费用则相差34%,年耗电量则相差到了30%。然而在隧道照明的设计阶段，險道洞外亮度L20(S)在大部分情况下是无法被实测的，我们一般按照查表法来获得洞外亮度L20(S)值。查表获得的洞外亮度L20(S)值与真实值存在一定误差。因此

8、更准确且更