[發明專利]一種隧道照明燈具布設優化方法

有效

• 申請號: 201510589360.4
• 申請日: 2015-09-16
• 公開（公告）號: CN105205321B
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 李曙光;凃崗;折勝軍
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李婷

1.一種隧道照明燈具布設優化方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，建立隧道照明燈具優化設計的目標函數

隧道照明燈具優化設計的目標函數為：

PT＝PJ+PG+PP+PN+PF；

上式中，PJ為燈具的建安費用，PG為供電電纜費用，PP為配電電纜的費用，PN為能源消耗費用，PF為其他附屬費用，其他附屬費用包括燈具的養護費用、燈具的更換費用；

步驟二，隧道照明燈具布設的需求亮度和長度計算

在本方案中，隧道沿行車方向劃分為兩個入口段、三個過渡段、一個中間段、兩個出口段；

步驟S20，交通量計算

步驟S20-1，將隧道設計年份平均日交通量換算成標準小客車高峰小時交通量，公式為：

AAHT＝AADT*D；

上式中，AAHT表示標準小客車高峰小時交通量，AADT表示平均日交通量，D表示日高峰小時系數，取值為0.1；

步驟S20-2，根據各種車型與標準小客車的換算系數和車輛統計時各種車輛所占比例，將各車型的標準小客車高峰小時交通量換算成混合車型高峰小時交通量，公式為：

T A = A A T H . Σ i p i . A I ; ]]>

上式中，TA為混合車型高峰小時交通量，i為隧道段數，Pi為隧道的第i段所占標準小客車高峰小時交通量，AI為隧道中車型相對于標準小客車的折算系數；

步驟S20-3，根據隧道類型與方向分布系數計算單向混合車型高峰小時交通量：

N＝TA.F；

上式中，N為隧道單向混合車型高峰小時交通量，F為隧道的方向分布系數，取值為0.55；

步驟S21，隧道中各段需求亮度計算

步驟S21-1，根據《公路隧道通風照明設計規范》和隧道的設計速度要求，選取設計所需的洞外亮度；

步驟S21-2，根據隧道設計小時交通量和設計速度選取隧道入口段亮度折減系數，計算隧道的兩個入口段TH1、TH2的需求亮度：

Lth1＝k×L20(S)；

Lth2＝0.5×k×L20(S)；

在上面兩個式子中，Lth1為TH1段的需求亮度，Lth2為TH2段的需求亮度，k為入口段亮度折減系數，取值為0.01～0.07；L20(S)為洞外亮度；

步驟S21-3，根據步驟S21-2計算出的入口段需求亮度，計算隧道的三個過渡段TR1、TR2、TR3的需求亮度：

Ltr1＝0.15×Lth1；

Ltr2＝0.05×Lth1；

Ltr3＝0.02×Lth1；

上面三個式中，Ltr1為TR1的亮度，Ltr2為TR2的亮度，Ltr3為TR3的亮度；

步驟S21-4，根據步驟S20-3中計算得到的交通量N和步驟S21-1中的設計速度要求，在《公路隧道通風照明設計規范》中選取對應的隧道中間段需求亮度；

步驟S21-5，根據步驟S21-4選取的隧道中間段需求亮度，計算隧道出口段EX1、EX2的需求亮度：

Lex1＝3×Lin；

Lex2＝5×Lin；

在上式中，Lex1、Lex2分別為出口段EX1、EX2的需求亮度，Lin為隧道中間段需求亮度；

步驟S22，隧道各需求段長度計算

步驟S22-1，計算隧道入口段TH1、TH2的需求長度：

D t h 1 = D t h 2 = 0.5 × ( 1.154 D s - h - 1.5 tan 10 ) ; ]]>

上式中，Dth1為入口段TH1的需求長度，Dth2為入口段TH2的需求長度，Ds為照明停車視距，h為隧道中凈空高度；

步驟S22-2，計算過渡段的需求長度，公式如下：

D t r 1 = D t h 1 + D t h 2 3 + v t 1.8 ; ]]>

D l r 2 = 2 v t 1.8 ; ]]>

D t r 2 = 3 v t 1.8 ; ]]>

上式中，Dtr1、Dtr2、Dtr3分別為過渡段TR1、TR2、TR3的需求長度，vt為隧道的設計速度；

步驟S22-3，隧道出口段的總需求長度設置為60m，隧道中間段的需求長度為隧道總長度與入口段、過渡段、出口段長度之差；

步驟三，隧道照明燈具的布設方案

步驟S30，在隧道各需求段中進行燈具的布設，燈具的布設間隔為：

當隧道的設計速度不超過80km/h時，燈具布設間隔為9～14m；

當隧道的設計速度為80～100km/h時，燈具的布設間隔為11.5m～14m；

燈具的布設方式為：在隧道頂部沿中線布設、在隧道頂部兩側對稱布設、隧道頂部兩側交錯布設；

步驟S31，計算隧道各需求段布設燈具后的實際設計亮度，若隧道中各需求段的設計亮度均大于各段的需求亮度，則執行步驟四；若隧道中某需求段的設計亮度小于其需求亮度，則在該需求段已經布設燈具的基礎上增加新的燈具，增加燈具后再計算設計亮度，直至設計亮度大于需求亮度；

步驟四，目標函數的優化

在步驟三中選擇不同規格的燈具、布設方式，給出多套隧道照明燈具的布設方案，然后計算每套布設方案的目標函數值，取目標函數值最小的設計方案為最終方案。