论文部分内容阅读
隧道侧壁装饰材料中，蓄能发光反光材料具有优越的物理光学性能与应急救援功能，但人们对蓄能发光反光材料关注与应用不足，本文通过调研对比隧道侧壁装饰材料进行了隧道侧壁装饰材料适应性分析研究；建立DIALux隧道照明仿真模型，通过物理评价指标路面平均照度及路面照度均匀度，在模型能耗相同条件下探究影响因素灯具布置方式、灯具配光曲线、灯具安装角度及高度对隧道照明效果的提升，得到能耗相同条件下多种因素影响下最优的隧道照明环境，以之完成隧道照明效果的优化并达到节约能源的目的；开展隧道侧壁蓄能发光反光材料照明仿真模型试验，探究侧壁蓄能发光反光材料铺设范围、颜色、及LED光源色温变化如何影响物理指标路面平均照度、路面照度均匀度；开展基于“自主试验仿真平台”的驾驶员眼动特性室内感知试验，探究灯具布置方式、侧壁蓄能发光反光材料铺设范围、颜色、及LED光源色温如何影响生物量指标瞳孔直径变化，得到主要结论如下：
（1）调研部分隧道侧壁装饰材料，可以看到不同的隧道环境对隧道侧壁装饰材料的要求各不相同，城市隧道中，在满足规范的基础之上，更多地考虑景观性的需求，而在山岭隧道中，在满足规范的基础之上，更多考虑造价的因素。蓄能发光反光材料具有优越的物理光学性能，能为驾驶员提供良好的视觉诱导作用，其余辉效果能给人员逃生起到指示作用，但工程实际运用还很不理想。
（2）分析本次模型试验选用的配光曲线，得到在C90-C270剖面上（90度和270度组成的面，与隧道纵向一致），发光角度为45°到75°的区间上，发光角度增大有助于提高照明效果，在C0-C180剖面上（0度和180度组成的面，与隧道横向一致），发光角度过大对照明效果提升不利。模型试验选择配光曲线2，其在C0-C180剖面的发光角为45?+45?，在C90-C270剖面内的发光角为75?+75?。
（3）通过控制模型能耗相同保证模型具有相似性，在此基础上探究各类参数对隧道环境的影响，以之实现隧道照明效果的优化，综合比较得出4类灯具布置方式下公路隧道照明效果优化方案分别为中线布灯+配光曲线2+安装高度7m、中线偏侧布灯+配光曲线2+安装高度6.5m+安装角度20°、两侧交错布灯+配光曲线2+安装高度6.5m+安装角度20°、两侧对称布灯+配光曲线2+安装高度5m+安装角度25°。
（4）隧道侧壁材料布设高度与路面平均照度的增长呈现出线性关系，侧壁材料布设高度每提升一米，路面平均照度增长约1%。隧道侧壁材料布设高度对路面照度均匀度影响方面，隧道侧壁材料布设高度增加，中线布灯与中线偏侧布灯情况下，U3m＞U3.5m＞U2m＞U2.5m，两侧交错布灯与两侧对称布灯情况下，U3.5m＞U2.5m＞U3m＞U2m，综合考虑路面平均照度与经济性，建议中线布灯与中线偏侧布灯情况下侧壁材料铺设高度值取3m，两侧交错布灯与两侧对称布灯情况下侧壁材料铺设高度值取2.5m。
（5）不同侧壁材料颜色与LED光源色温的变化对路面平均照度与路面照度均匀度的影响非常小。在不同灯具布置方式下，通过改变侧壁材料颜色，路面平均照度与路面照度均匀度的改变一般不超过0.1%。铺设深色低反射率侧壁材料时，光源色温对隧道照明环境物理指标几乎不产生影响。在不同灯具布置方式下，通过改变色温，路面平均照度与路面照度均匀度的改变不会超过1‰。
（6）分析试验人员在模拟行车试验中的瞳孔直径变化，四类因素影响强弱依次为：灯具布置方式＞LED光源色温＞蓄能发光反光材料颜色＞蓄能发光反光材料布设高度，四类因素各自对放大瞳孔直径指标的影响上，不同灯具布置方式中，两侧交错＞两侧对称＞中线偏侧＞中线对称，不同蓄能发光反光材料布设高度条件下,3m＞3.5m＞2.5m＞2m。不同蓄能发光反光材料颜色条件下，绿色＞蓝色＞黄色＞白色。不同LED光源色温条件下，6500K＞3500K＞5500K＞4500K。
（7）综合比较“自主试验仿真平台”进行的实际感知试验结果与DIALux仿真模型分析结果，可知实际感知试验与理论模型分析存在差异，理论模型分析仅能反映物理量变化在隧道照明环境中的影响，特别在蓄能发光反光材料颜色、光源色温上，不能反映生物量即驾驶员的实际驾驶体验，故理论模型分析存在缺陷，需要与实际感知测试相结合。结合DIALux模型仿真试验与室内感知试验，蓄能发光反光材料实际应用可选用中线的灯具布置方式，蓄能发光反光材料布设高度为3m，蓄能发光反光材料颜色为白色，LED光源色温为4500K。
（8）本文控制模型能耗相同，探究多种因素影响下最优的隧道照明环境，以之完成隧道照明效果的优化，从而节约能源，提升驾驶员隧道行车过程中的驾驶体验。基于本文的DIALux模型仿真试验与室内感知试验数据，得到隧道蓄能发光反光材料的理想应用条件为：中线布灯+配光曲线2+安装高度7m+蓄能发光反光材料布设高度3m+蓄能发光反光材料颜色白色+LED光源色温4500K。最优组合情况下节能效果约为20%。
（1）调研部分隧道侧壁装饰材料，可以看到不同的隧道环境对隧道侧壁装饰材料的要求各不相同，城市隧道中，在满足规范的基础之上，更多地考虑景观性的需求，而在山岭隧道中，在满足规范的基础之上，更多考虑造价的因素。蓄能发光反光材料具有优越的物理光学性能，能为驾驶员提供良好的视觉诱导作用，其余辉效果能给人员逃生起到指示作用，但工程实际运用还很不理想。
（2）分析本次模型试验选用的配光曲线，得到在C90-C270剖面上（90度和270度组成的面，与隧道纵向一致），发光角度为45°到75°的区间上，发光角度增大有助于提高照明效果，在C0-C180剖面上（0度和180度组成的面，与隧道横向一致），发光角度过大对照明效果提升不利。模型试验选择配光曲线2，其在C0-C180剖面的发光角为45?+45?，在C90-C270剖面内的发光角为75?+75?。
（3）通过控制模型能耗相同保证模型具有相似性，在此基础上探究各类参数对隧道环境的影响，以之实现隧道照明效果的优化，综合比较得出4类灯具布置方式下公路隧道照明效果优化方案分别为中线布灯+配光曲线2+安装高度7m、中线偏侧布灯+配光曲线2+安装高度6.5m+安装角度20°、两侧交错布灯+配光曲线2+安装高度6.5m+安装角度20°、两侧对称布灯+配光曲线2+安装高度5m+安装角度25°。
（4）隧道侧壁材料布设高度与路面平均照度的增长呈现出线性关系，侧壁材料布设高度每提升一米，路面平均照度增长约1%。隧道侧壁材料布设高度对路面照度均匀度影响方面，隧道侧壁材料布设高度增加，中线布灯与中线偏侧布灯情况下，U3m＞U3.5m＞U2m＞U2.5m，两侧交错布灯与两侧对称布灯情况下，U3.5m＞U2.5m＞U3m＞U2m，综合考虑路面平均照度与经济性，建议中线布灯与中线偏侧布灯情况下侧壁材料铺设高度值取3m，两侧交错布灯与两侧对称布灯情况下侧壁材料铺设高度值取2.5m。
（5）不同侧壁材料颜色与LED光源色温的变化对路面平均照度与路面照度均匀度的影响非常小。在不同灯具布置方式下，通过改变侧壁材料颜色，路面平均照度与路面照度均匀度的改变一般不超过0.1%。铺设深色低反射率侧壁材料时，光源色温对隧道照明环境物理指标几乎不产生影响。在不同灯具布置方式下，通过改变色温，路面平均照度与路面照度均匀度的改变不会超过1‰。
（6）分析试验人员在模拟行车试验中的瞳孔直径变化，四类因素影响强弱依次为：灯具布置方式＞LED光源色温＞蓄能发光反光材料颜色＞蓄能发光反光材料布设高度，四类因素各自对放大瞳孔直径指标的影响上，不同灯具布置方式中，两侧交错＞两侧对称＞中线偏侧＞中线对称，不同蓄能发光反光材料布设高度条件下,3m＞3.5m＞2.5m＞2m。不同蓄能发光反光材料颜色条件下，绿色＞蓝色＞黄色＞白色。不同LED光源色温条件下，6500K＞3500K＞5500K＞4500K。
（7）综合比较“自主试验仿真平台”进行的实际感知试验结果与DIALux仿真模型分析结果，可知实际感知试验与理论模型分析存在差异，理论模型分析仅能反映物理量变化在隧道照明环境中的影响，特别在蓄能发光反光材料颜色、光源色温上，不能反映生物量即驾驶员的实际驾驶体验，故理论模型分析存在缺陷，需要与实际感知测试相结合。结合DIALux模型仿真试验与室内感知试验，蓄能发光反光材料实际应用可选用中线的灯具布置方式，蓄能发光反光材料布设高度为3m，蓄能发光反光材料颜色为白色，LED光源色温为4500K。
（8）本文控制模型能耗相同，探究多种因素影响下最优的隧道照明环境，以之完成隧道照明效果的优化，从而节约能源，提升驾驶员隧道行车过程中的驾驶体验。基于本文的DIALux模型仿真试验与室内感知试验数据，得到隧道蓄能发光反光材料的理想应用条件为：中线布灯+配光曲线2+安装高度7m+蓄能发光反光材料布设高度3m+蓄能发光反光材料颜色白色+LED光源色温4500K。最优组合情况下节能效果约为20%。