基于pv-led的隧道直接照明系统的研究

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1、基于PVoLED的隧道直接照明系统的研究1绪论公路隧道具有节省用地、缩短公路里程、利用地下空间、保持生态环境和提高运输效益等优点。近年来，随着综合国力的提升和国民经济的飞速发展，我国的交通事业也得到了长足的发展，其中公路隧道的修建量更是越来越多。到2002年我国已成为世界上公路隧道最多、发展最快的国家。截止2009年底，我国己建成公路隧道6139坐。仅陕西省来说，已经建成通车的高速公路隧道就已达到430多坐，其中秦岭终南山公路隧道总投资31．94亿元，长度18．02公里，成为世界上规模第一、长度

2、第二的公路隧道，其每月照明费用可达120万元【·】。据研究表面，隧道照明费用达公路运营费用的30％左右。因此，隧道照明费用已成为公路隧道运营中极大的一笔费用。此外由于公路隧道的特殊性，安全问题也是隧道照明中的一个重要问题。在矿物燃料日益枯竭、全球性能源紧张、气候变暖的今天，利用以太阳能、风能做为代表的新能源已成为我国可持续发展能源战略。LED因为其发光效率高、节能、环保、使用寿命长等优点，在照明领域得到了迅速发展。《陕西省高速公路隧道照明系统设计指导意见(试行)》已于2009年lO月1日颁布执行

3、。指导意见总则1．06条中提出了“隧道照明系统设计应遵循“安全、节能、环保、实用"的设计理念。"并在内容中要求推广应用太阳能以及LED光源等新思路。同为直流电的光伏电池和LED灯组成的光伏LED照明系统无疑成为当前最节能、最环保的照明系统。对于位置偏僻的公路隧道或是城市高速公路隧道，利用光伏LED照明系统作为其照明方案，成为最好的选择。如何在保证公路隧道行车安全的前提条件下，降低能源的消耗具有重要的研究意义。同时，将光伏LED照明系统应用于公路隧道照明中对太阳能的推广应用也有非常现实的意义。1．

4、1公路隧道照明特点1．1．1隧道内视觉特点公路隧道照明作为道路照明的重要要组成部分，由于隧道的管状结构特点，有着和普通道路照明明显的区别。公路隧道照明与普通道路照明的显著不同在于隧道照明白天也需要进行照明。对于公路隧道来说其白天的视觉环境变化和夜间的视觉环境变化完全不同。夜间隧道内的视觉环境只是隧道外视觉环境的延申，但是在白天则是突然由一个亮的环境到一个暗的环境和由一个暗的环境到一个亮的环境的非常急剧的变化过程，因此公路隧道在白天的照明中存在的问题远远比夜间的照明中存在的问题更加复杂且多变。司乘

5、人员在白天从环境光强非常强的隧道外接近、进入和通过隧道时，将产生以下陕西科技大学硕士学位论文的种种问题：a进入隧道时的暗适应白天，尤其是夏日的正午太阳光非常强时，隧道内的亮度和隧道外的亮度差别很大，车辆接近隧道时，如果隧道照明不够充分，司乘人员就会看到“黑洞”(长隧道)或是“黑框”(短隧道)【：】。黑洞现象如图1．1a)所示。驶进隧道后，光强强度突然降低，人眼视觉会由于“暗适应”，在一段时间内什么也看不见，一段时间之后，才能逐渐适应，但是仍旧无法看清楚前面道路的情况，这种现象被称之为视觉的“适应

6、的滞后现象”。《耋鏊

7、

8、鍪鍪茹醯溷‘邕a)黑洞现象b)白洞现象a)Blackholephenomenonb)Whiteholephenomenon图1-1隧道内视觉特点Figl-1Visualcharacteristicwithinthetunnelb驶出隧道时的亮适应白天，司乘人员在经过较长时间的隧道内行驶，当接近隧道出口时，由于隧道内外亮度差别很大，这时看向隧道出口是一个刺目炫眼的“白洞”见图1．1b)所示。由于人眼的“亮适应”，这时视功能和视舒适都会受到极大的影响。而夜晚，则会出现和白天完

9、全相反的情况，这时看向隧道出口是黑乎乎的“黑洞”，这将会导致司乘人员不能准确的判断与前车之间的距离，甚至看不出隧道外道路的路型及道路上的障碍物。c隧道内的频闪效应在设有人工照明的隧道内行驶时，与车速成正比的暗亮相间的闪烁频率会对司乘人员的视觉造成极大的干扰，当闪烁频率在2．5Hz到15Hz之间时，视觉上和心理上会出现不舒适的感觉，当闪烁频率在6Hz到8Hz之间时，出现较非常强烈的烦躁感。d眩光眩光是不适宜的亮度分布，或在空间或时间上存在极端的亮度对比，而引起的视觉不舒适及对物体可见度的降低。视野

10、内产生人眼无法适应之光亮感觉，可能引起厌恶、不舒服甚或丧失明视度。隧道的管状结构决定了在隧道行驶过程中极易产生眩光。以上问题的存在给公路行车安全带来极大的威胁。因此，公路隧道照明除了要改善隧道内的视觉环境，设置和公路照明相同的“基础照明”；还要在公路隧道的出入12进行“加强照明”，使司乘人员的眼睛可以适应隧道外较强光强到隧道内较弱光强的变化，从2基于PV-LED的隧道直接照明系统的研究而消除由于公路隧道内外光强差引起的“黑洞效应”和“白洞效应"以保证行车安全。由此可以得出：加强照明必须做好亮度的