[發明專利]高速公路長隧道入口段夜間照明優化方法

無效

• 申請號: 201310280250.0
• 申請日: 2013-07-04
• 公開（公告）號: CN103400198A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 趙煒華;劉浩學;林淼;謝陳江;劉瑋蔚
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李婷

技術領域

本發明涉及交通安全領域，具體涉及一種高速公路長隧道入口段夜間照明優化方法

背景技術

隨著我國公路建設逐漸向西部推進，越來越多的公路隧道被建成和投入運營。隧道作為道路上的特殊構造物，具有環境封閉、內外差異大的特點，尤其是照明環境差異極其明顯。受結構、環境特點限制，隧道成為道路上事故高發的黑點或段。一旦發生道路交通事故，又存在救援困難、交通組織復雜、損失較重的問題，對道路的運行效益具有極大影響。在人、車、路和環境的系統中，駕駛人是影響交通安全的決定性因素。而駕駛是以視覺為引導的，相關信息循環加工、產生決策的過程。在上述過程中，視知覺是決定性因素。受人眼生理功能限制，在環境照度發生變化時，會產生明、暗適應問題，造成視覺認知功能短時障礙，嚴重影響行車安全。為提高隧道內外環境一致性，減少上述問題的發生，隧道環境中往往要設置照明設施，以改善視場環境。在我國的隧道通風照明標準中，較為詳細地給出隧道照明相關參數和設計方法，但存在諸多問題未能全面考慮，致使存在很大安全隱患。在實際隧道照明中，考慮設施施工技術和運營管理的簡易性，照度實際值與標準又存在差異，與駕駛人需求相去甚遠，進一步加重環境突變帶來的安全隱患。

與此同時，隧道照明不僅需要配置較多機電設施，而且運營中耗費大量電能，造成運營成本居高不下。按照國家標準規定，長度大于100m的公路隧道應設置照明，每延公里隧道照明負荷應不小于60Kw，照明時間按每日10小時計算，年平均耗電量達21.6萬度（折合成標準煤76噸），導致公路隧道照明成為運營單位的沉重負擔。節能是長期目標，但是不能以降低隧道運營安全為代價來降低能耗，有些運營單位為了降低隧道運營費用，往往采取開啟1/4到1/2左右，有的隧道甚至干脆不開燈，造成隧道內環境照度很低，且亮暗不均勻，很容易導致駕駛人視覺產生疲勞，帶來了嚴重的安全隱患。隧道照明的安全性與節能性存在著此消彼長的矛盾。

針對隧道照明問題，國內外開展了諸多研究并取得一些成果，但均未能明確解決上述問題。趙煒華，劉浩學等，利用眼動儀研究駕駛人在隧道行車過程中視覺特征參數變化規律，并建立模型進行分析。同濟大學利用瞳孔面積變化進行隧道行車安全水平評價，并提出了很多結論。但從研究內容和方法來看，將瞳孔面積變化完全歸因于駕駛人心理緊張程度，而未考慮環境照度和暗適應時間的影響。張亞林對高速公路短隧道照明問題進行研究，但短隧道所產生的暗適應問題并不明顯。同樣，涂耕等研究了短隧道照明參數，但并未涉及長隧道條件下相關數值。近兩年的隧道照明問題研究，則更多的集中于LED的使用問題。國外對于隧道照明的研究，多從駕駛人視覺變化以及明暗適應與交通安全關系角度開展，提出夜間隧道入口段照度值。國外隧道照明標準中所提出的各參數，則主要是基于CIE曲線所定制。但由于行車速度和交通條件不同，加上國內外駕駛人生理和心理差異，其相關參數的計算方法與國內需求存在較大區別。但由于行車速度和交通條件差異，其各段長度計算方法與國內需求存在較大差異。

雖然上述研究取得了一些成果，但均未能明確解決上述相關問題。因此，基于現有隧道照明研究和實踐中的問題，從駕駛人視覺認知和變化規律入手，以隧道環境照度為研究對象，提出了一種高速公路長隧道入口段夜間照明優化方法。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種高速公路長隧道入口段夜間照明優化方法。

為了實現上述任務，本發明采取如下的技術解決方案：

一種高速公路長隧道入口段夜間照明優化方法，該方法包括以下步驟：

步驟一，采集駕駛人瞳孔面積、隧道環境照度、駕駛人視覺適應時間數據；

步驟二，根據步驟一采集的駕駛人瞳孔面積、環境照度和駕駛人視覺適應時間數據分別建立駕駛人瞳孔面積與照度模型，照度與隧道縱深模型和駕駛人視覺適應模型；

其中駕駛人瞳孔面積與照度模型為：

取駕駛人瞳孔面積為Q、隧道環境照度為l，對夜間高速公路隧道入口段數據樣本建立ln(Q×l)與ln(l)的關系圖并進行回歸分析，駕駛人瞳孔面積與環境照度存在如式(1)的關系：

ln(Ql)＝8.286+0.591lnl???(1)

將式(1)進行轉換，整理得到駕駛人瞳孔面積Q與隧道環境照度l的關系函數，如式(2)所示：

Q＝e^8.286l^-0.409???(2)

照度與隧道縱深模型：

隧道環境照度l與隧道縱深d是乘冪關系，擬合的關系式為：

l＝2.838d^0.744???(3)