公路隧道的營(yíng)運(yùn)照明

第二十一章公路隧道的營(yíng)運(yùn)照明1、概述2、照明質(zhì)量3、亮度曲線的組成4、減光建筑與植被的減光作用5、照明設(shè)計(jì)第一節(jié)概述1、目的把必要的視覺信息傳遞給司機(jī)，提高駕駛的安全性和增加舒適感2、隧道照明與道路照明的異同晝間照明（更加復(fù)雜），亮度水平3、隧道照明設(shè)計(jì)的主要困難隧道入口及其相鄰區(qū)段需要考慮人的視覺適應(yīng)過程第一節(jié)概述4、照明設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問題1）隧道附近的環(huán)境2）隧道狀況3）交通狀況4）附屬設(shè)備狀況5）維護(hù)管理狀況第一節(jié)概述5、汽車司機(jī)從明亮的環(huán)境接近、進(jìn)入、通過、駛出隧道過程中所產(chǎn)生的視覺問題1）進(jìn)入隧道前的視覺問題（白天）：“黑洞效應(yīng)”（長(zhǎng)隧道），“黑框效應(yīng)”（短隧道），亮度差異過分懸殊2）進(jìn)入隧道后立即出現(xiàn)的視覺問題（白天）：暗適應(yīng)，“適應(yīng)的滯后現(xiàn)象”第一節(jié)概述3）隧道內(nèi)部的視覺問題(白天，夜間）：廢氣形成的煙霧，降低了隧道的能見度4）隧道出口的視覺問題：白天，長(zhǎng)隧道，接近出口，“亮洞”，眩光，舒適性；夜間，黑洞，看不清外部道路的線形以及路上的障礙物，行車不安全第二節(jié)道路照明質(zhì)量1、司機(jī)的視覺2、影響視覺的主要因素3、道路照明的質(zhì)量光的度量1、光通量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)光輻射能量的大小，光源發(fā)出光的量。單位：lm（流明），1流明是發(fā)光強(qiáng)度為1cd（坎德拉）的均勻點(diǎn)光源在1sr（球面度）內(nèi)發(fā)出的光通量。在照明工程中，光通量是說明光源發(fā)光能力的基本量。例如一只220V、40W的白熾燈的光通量為350lm，而一只220V、40W的熒光燈的光通量為2100lm，為白熾燈的6倍。光的度量2、發(fā)光強(qiáng)度（光強(qiáng)）由于輻射發(fā)光體在空間發(fā)出的光通量不均勻，大小也不相等，為了表示輻射體在不同方向上光通量的分布特征，需引入光通量的（空間）角密度的概念。S為點(diǎn)狀發(fā)光體，它向各個(gè)方向輻射光通，若在某方向上取微小立體角dω，在此立體角內(nèi)所發(fā)出的光通量為dφ，則兩者的比值即為該方向上的光強(qiáng)。光的度量2、發(fā)光強(qiáng)度（光強(qiáng)）光強(qiáng)的單位是坎德拉（cd），國(guó)際單位制中基本單位之一。光強(qiáng)用于說明光源和燈具所發(fā)出的光通量在空間各個(gè)方向或在選定方向上的分布密度。例如一只220V、40W的白熾燈的光通量為350lm，它的的平均光強(qiáng)為28cd，若在該燈泡上面裝一盞白色搪瓷平板燈罩，則燈的正下方的發(fā)光強(qiáng)度能提高到70～80cd。如果配上一個(gè)聚焦合適的鏡面反射罩，則燈正下方的光強(qiáng)可達(dá)數(shù)百cd。光的度量3、照度照度是用來表示被照面上光的強(qiáng)弱，以被照?qǐng)鏊馔ǖ拿娣e密度來表示。取微小面積dA，入射的光通為dφ，則照度為兩者的比值。平均照度照度的單位為勒克斯（lx），1lx表示在1m2的面積上均勻分布1lm光通量的照度值，或者是一個(gè)光強(qiáng)為1cd的均勻發(fā)光的點(diǎn)光源，以它為中心，在半徑為1m的球表面上，各點(diǎn)所形成的照度值。光的度量3、照度1lx的照照度是比較較小的，在在此照度下下僅能大致致地辨認(rèn)周周圍物體。。例如，晴晴朗的滿月月夜地面照照度約為0.21lx，白天天采光良好好的室內(nèi)照照度為100～500lx，，晴天室外外太陽(yáng)散射射光（非直直射）下的的地面照度度約為1000lx，中午太太陽(yáng)光照射射下的地面面照度可達(dá)達(dá)100000lx。光的度量4、光出射射度（面發(fā)發(fā)光度）具有一定面面積的發(fā)光的度量5、亮度光射出度只只表示單位位面積上發(fā)發(fā)出光通量量的多少，，沒有考慮慮光輻射的的方向，不不能表征發(fā)發(fā)光面在不不同方向上上的光學(xué)特特征。亮度度就表示垂垂直于視線線方向上的的單位投影影面積的發(fā)發(fā)光強(qiáng)度。。亮度是一一個(gè)具有方方向性的物物理量，當(dāng)當(dāng)人眼從不不同的方向向觀察同一一對(duì)象時(shí)，，能感覺覺到在不同同觀察方向向上，對(duì)象象的亮暗程程度是不相相同的。決決定亮暗程程度的并不不是對(duì)象在在發(fā)光面上上的發(fā)光強(qiáng)強(qiáng)度，而是是亮度。單單位為尼特特第二節(jié)道道路照明質(zhì)質(zhì)量質(zhì)量的評(píng)價(jià)價(jià)：獲得的的視覺信息息良好的必必要的視覺覺條件照照明設(shè)施（（物理過程程）、正確確發(fā)揮視覺覺生理和心心理過程的的作用（生生理、心理理過程）司機(jī)的視覺覺1、視野2、可見光光：肉眼能能感覺到的的光3、人的視視覺：“亮亮度適應(yīng)””，“暗適適應(yīng)”，““亮適應(yīng)””4、司機(jī)的的注視范圍圍：視覺亮度，第二節(jié)道道路照明質(zhì)質(zhì)量質(zhì)量的評(píng)價(jià)價(jià)：獲得的的視覺信息息良好的必必要的視覺覺條件照照明設(shè)施（（物理過程程）、正確確發(fā)揮視覺覺生理和心心理過程的的作用（生生理、心理理過程）司機(jī)的視覺覺1、視野：：人眼的視野野較廣，大大約100度范圍，，上約50、下約75度2、可見光光：肉眼能能感覺到的的光3、人的視視覺：視網(wǎng)膜上分分布著兩種種感光細(xì)胞胞，錐狀體體和桿狀體體細(xì)胞，根根據(jù)光強(qiáng)度度不同進(jìn)行行工作?！傲炼冗m應(yīng)應(yīng)”，（眼眼睛對(duì)于外外界的亮度度變化，能能適當(dāng)?shù)卣{(diào)調(diào)節(jié)錐狀體體和桿狀體細(xì)細(xì)胞使之具具有合適的的感度）“暗適應(yīng)應(yīng)”（桿狀體細(xì)胞胞），“亮適適應(yīng)”（錐狀體細(xì)胞胞）司機(jī)的視覺覺4、司機(jī)的的注視范圍圍：國(guó)際照明委委員會(huì)（CIE）建建議：司機(jī)機(jī)觀察路面面的平均視視點(diǎn)高度為為1.5m，大體相相當(dāng)于汽車車司機(jī)的人人眼高度，，若向前注注視的視角角約為1°°則注視的的范圍約為為正前方60~160m左右，在此此范圍內(nèi)的的路面亮度度分布狀況況，對(duì)司機(jī)機(jī)視覺直接接起作用。司機(jī)的視覺覺5、司機(jī)的的看視條件件●路面平均亮亮度，對(duì)隧隧道來說還還有作為背背景的墻面面亮度；●路面亮度均均勻度●物體的亮度度；●物體與背景景的亮度對(duì)對(duì)比；●觀察物體時(shí)時(shí)的有效時(shí)時(shí)間；●眩光程度等等。司機(jī)的視覺覺此外，還與與物體的形形狀，輪廓廓的清晰度度、在視野野中的位置置，以及是是否出現(xiàn)在在預(yù)料的位位置上，或或是突然出出現(xiàn)在非預(yù)預(yù)料位置上上等有關(guān)，，視覺是以生生理量度量量的，受觀觀察者的精精神、視力力、身體狀狀況的影響響。還受氣象象（如霧等等）和空氣氣混濁程度度的影響。。影響視覺的的主要因素素1、適宜的的亮度1）亮度2）適宜的的亮度是物物體在視網(wǎng)網(wǎng)膜上成像像引起視覺覺的基本條條件。視覺覺與亮度的的對(duì)數(shù)成正正比關(guān)系，，“最低亮亮度閾”，，視覺上限限，眩光影響視覺的主要要因素2、對(duì)象的大小小“對(duì)象”的定義義就是能夠看到到的事物或者事事物的一部分。。能否看清對(duì)象象，除了依賴于于照明條件外，，還決定于對(duì)象象的大小。影響視覺的主要要因素3、對(duì)象和背景景的亮度對(duì)比1）定義（表達(dá)達(dá)式）在觀察方向上，，若對(duì)象的表面面亮度為L(zhǎng)0，背景亮度為L(zhǎng)b，則對(duì)象與背景景的亮度對(duì)比C可用下式表示示C值表示對(duì)象與與背景亮度差別別的大小，C值值越大，可以識(shí)識(shí)別得越清楚。。C值小到某一一值以下時(shí)就不不能識(shí)別對(duì)象了了。影響視覺的主要要因素4、顏色對(duì)比的的影響1）背景與對(duì)象象之間應(yīng)該存在在顏色對(duì)比（顏顏色上的差別））2）亮度對(duì)比是是識(shí)別對(duì)象的主主要因素，顏色色對(duì)比則為輔助助因素5、環(huán)境亮度的的影響1）照明對(duì)象以以及所在的環(huán)境境或?qū)ο蟮谋尘熬?）原因影響視覺的主要要因素對(duì)背景亮度的要要求是足以識(shí)別別背景。隧道內(nèi)內(nèi)背景主要是路路面和墻面，頂頂棚也可以是背背景。足夠亮的的背景，才能襯襯托出對(duì)象的輪輪廓和相對(duì)位置置，使司機(jī)作出出準(zhǔn)確的判斷，，保證行車安全全。影響視覺的主要要因素6、空氣對(duì)能見見度的影響●空氣對(duì)光通通的衰減作用和和光幕發(fā)光（或反光））物體的光通，，必須經(jīng)過空氣氣才能到達(dá)人的的眼睛。在傳播播的過程中受到到吸收作用和散散射作用造成光光通衰減?？諝鈿獾纳⑸涫窃斐沙啥ㄏ騻鞑サ墓夤馔ㄋp的最主主要原因?！窨諝獾纳⑸渖渥饔蒙⑸涫侵缚諝饨M組成成份把原來來向一個(gè)方向傳傳播的光變成向向各個(gè)方向傳播播，使原來光線線減弱的現(xiàn)象。?！裢高^率影響視覺的主要要因素7、觀察時(shí)間的的長(zhǎng)短觀察尺寸大的物物體只需很短的的時(shí)間，同一物物體，照度越高高（背景亮度越越大），識(shí)別時(shí)時(shí)間越短。道路照明的質(zhì)量量1、路面平均亮亮度（Lav）：背景：路面面（主要）、墻墻面，障礙物，，亮度對(duì)比度路面（背景）亮亮度越高，眼睛睛的對(duì)比靈敏度度越好（亮度對(duì)對(duì)比閾ε越小））。Dunbar實(shí)驗(yàn)表明：：平均亮度升高高時(shí)，察覺障礙礙物所必要的亮亮度對(duì)比C變小小。即，障礙物物變得更容易看看清楚，見圖。。國(guó)外一些國(guó)家家的路面平均亮亮度一般取l～2cd／m2。察覺障礙物的平平均亮度Lav和亮度對(duì)比C的關(guān)系道路照明的質(zhì)量量2、路面亮度均均勻度：保證亮度均勻度度是為了給司機(jī)提供良好好的能見度和視視覺上的舒適性性。如果亮度高，，則均勻度要求求可以不很嚴(yán)格格。干燥路面和和濕路面的路面面亮度有很大變變化，均勻度也也相應(yīng)有很大變變化。嚴(yán)格的均均勻度要求，一一般限于干燥路路面和路面平均均亮度較低的情情況。道路照明的質(zhì)量量⑴總均勻度（（U0）為了使路面上所所有區(qū)域都有足足夠的亮度和對(duì)對(duì)比度，提供令令人滿意的能見見度，需要規(guī)定定路面最小亮度度和平均亮度比比值的范圍。式中:Lav———距車道邊緣緣1/4寬度處處(左或右)測(cè)測(cè)得的路面平均均亮度；Lmin——距距車道邊緣1/4寬度處(左左或右)測(cè)得的的路面最低亮度度。道路照明的質(zhì)量量對(duì)于隧道總均勻勻度包括路面和和兩側(cè)2m高范范圍內(nèi)的墻面，，晝間U0≥0.7；夜間間U0≥0.5。對(duì)于于露天道路一般般不低于0.4。道路照明的質(zhì)量量2）縱向均勻度度：為了提供視覺舒舒適性，要求沿沿各車道線中心心線有一定的縱縱向均勻度?？v縱向均勻度是沿沿中心線的局部部亮度的最小值值和最大值之比比。式中：Lmax—從車道線中中心線測(cè)得的最最大亮度；Lmin—從車車道線中心線測(cè)測(cè)得的最小亮度度。隧道縱向均勻度度包括路面兩側(cè)側(cè)2m高范圍的的墻面，晝間Ul≥0.8；夜間間Ul≥0.6。露天天道路依道路等等級(jí)不同，不低低于0.7或0.5。道路照明的質(zhì)量量3、眩光限制：：失能眩光、不不舒適眩光⑴失能眩光眩光導(dǎo)致的識(shí)別別能力的下降，，是由光在眼睛里發(fā)生散散射過程造成的的。表示對(duì)照明設(shè)設(shè)施造成的能見度損失方面的評(píng)價(jià)，用用被試對(duì)象物體體的亮度對(duì)比的的閾值增量（TI）表示，是是典型的司機(jī)視視覺作業(yè)。失能眩光是生理上的過程程，是表示由生理眩光導(dǎo)致致辨認(rèn)能力降低低的一種度量。來自眩光光源源的光在視網(wǎng)膜膜方向上的散射射會(huì)引起光幕（（等效光幕）作作用，在視網(wǎng)膜膜方向上的散射射程度越大，光光幕作用越大。。在眩光條件下下的總視感，必必須把光幕亮度度疊加在無(wú)眩光光時(shí)景物成像亮亮度上。等效光光幕亮度可按以以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)計(jì)算：道路照明的質(zhì)量量3、眩光限制：：失能眩光、不不舒適眩光⑴失能眩光眩光導(dǎo)致的識(shí)別別能力的下降，，是由光在眼睛里發(fā)生散散射過程造成的的。表示對(duì)照明設(shè)設(shè)施造成的能見度損失方面的評(píng)價(jià)，用用被試對(duì)象物體體的亮度對(duì)比的的閾值增量（TI）表示，是是典型的司機(jī)視視覺作業(yè)。失能眩光是生理上的過程程，是表示由生理眩光導(dǎo)致致辨認(rèn)能力降低低的一種度量。⑵不舒適眩光光眩光造成的不舒舒適感，目前還還沒有專門的測(cè)測(cè)量?jī)x器，是用用眩光控制等級(jí)級(jí)（G）表示所所感到的不舒適適程度的主觀評(píng)評(píng)價(jià)。表示在眩眩光感覺中的動(dòng)動(dòng)態(tài)駕駛條件下下，對(duì)道路照明明設(shè)施的評(píng)價(jià),心理上的過程。道路照明的質(zhì)量量4、誘導(dǎo)性：為了保證交通安安全，道路的走走向，道路的界界限，道路交叉叉點(diǎn)以及特殊地地點(diǎn)都應(yīng)該清晰晰可見，要求有良好的誘誘導(dǎo)性。誘導(dǎo)性一般來來自兩個(gè)方面：：即視見誘導(dǎo)性和光光學(xué)誘導(dǎo)性。誘導(dǎo)性通過各各種誘導(dǎo)標(biāo)志和和照明設(shè)施獲得得，與照明設(shè)施施等一起，共屬屬交通安全設(shè)施施范圍。道路照明的質(zhì)量量⑴視見誘導(dǎo)性性●道路視線誘導(dǎo)標(biāo)志，是沿行車帶標(biāo)標(biāo)明道路邊緣和和線形的一種設(shè)施，以便晝夜誘導(dǎo)導(dǎo)司機(jī)的視線，，并根據(jù)需要設(shè)設(shè)在某一路段上上，如路面中心心線、路線或兩兩側(cè)路面標(biāo)志、、道路護(hù)欄與護(hù)護(hù)樁、積雪地區(qū)區(qū)設(shè)置雪標(biāo)桿等等。●隧道內(nèi)墻面面也可以起誘導(dǎo)導(dǎo)作用，但隧道道內(nèi)的誘導(dǎo)作用用首先要求有足足夠的照明，使使誘導(dǎo)標(biāo)志成為為可以視見的。。道路照明的質(zhì)量量⑵光學(xué)誘導(dǎo)性性●在道路照明明設(shè)施中，排列成行的照明明器可以指示出道路路走向、彎道、、交叉和各種特特殊場(chǎng)合，再配配合其它視線誘誘導(dǎo)標(biāo)志，能在在遠(yuǎn)距離上使司機(jī)機(jī)明顯地注意到到有危險(xiǎn)性的地地段?！裾彰髌髟谂帕小⒐馍?、光光強(qiáng)以及設(shè)置的方位和間隔的變化，會(huì)有效效地起到光學(xué)誘誘導(dǎo)作用。道路照明的質(zhì)量量●在同一區(qū)段段內(nèi)注意保持照照明的一致性（（照明系列及光光色等），以及及在不同區(qū)段，尤其不同等級(jí)級(jí)的道路，采用用不同類型的光光源、不同的格調(diào)等，都會(huì)有效地地起到光學(xué)誘導(dǎo)導(dǎo)作用?！裨谝?guī)模大、、線形復(fù)雜、多多層次的立體交交叉場(chǎng)合不宜大大量裝設(shè)路燈，，這種場(chǎng)合宜采采用高桿照明，在照亮道路的的同時(shí)也照亮環(huán)環(huán)境，可以獲得得與白天相似的的良好誘導(dǎo)性。。第三節(jié)亮度曲曲線的組成1、照明區(qū)段的的劃分2、亮度曲線的的組成第三節(jié)亮度曲曲線的組成基本要求：視覺覺信息的不間斷斷性和照明的經(jīng)經(jīng)濟(jì)性，前者要要求有較高的亮亮度，后者要求求有較低的亮度度，照明設(shè)計(jì)者者應(yīng)把他們統(tǒng)一一起來。解決方法：提高洞內(nèi)亮度水水平：亮度是基基礎(chǔ)，不經(jīng)濟(jì)，，沒充分利用人人的視覺適應(yīng)規(guī)規(guī)律考慮視覺適應(yīng)規(guī)規(guī)律，把亮度維維持在一個(gè)實(shí)際際情況容許的最最低極限水平上上。接近段，入入口段、過渡段段、中間段、出出口段照明區(qū)段的劃分分1、接近段：洞洞口前，從注視視點(diǎn)到適應(yīng)點(diǎn)之之間的一段道路路。車速，洞外外亮度2、入口段：進(jìn)進(jìn)入洞口的第一一段。入口段在在洞口處的最高高亮度應(yīng)該怎么么取值3、過渡段：介介于入口段與中中間段之間。其其任務(wù)是從入口口段高亮度到中中間段低亮度的的劇烈變化給司司機(jī)造成的不適適應(yīng)現(xiàn)象，使之之有充分的適應(yīng)應(yīng)時(shí)間根據(jù)適應(yīng)時(shí)間與與設(shè)計(jì)車速，可可以求出過渡段段所需長(zhǎng)度，以以漸變的加強(qiáng)照照明來實(shí)現(xiàn)這種種過渡照明區(qū)段的劃分分4、中間段：基基本任務(wù)是保證證停車視距，中中間段的亮度水水平與空氣透過過率（即通風(fēng)條條件）、行車速速度以及交通量量等因素有關(guān)。。5、出口段：?jiǎn)螁蜗蚪煌ǎ壕徍秃桶锥船F(xiàn)象帶來來的不利影響；；對(duì)向交通：入入口和出口亮度曲線的組成成1、亮度曲線：：沿道路軸線，由由入口洞外的接接近段經(jīng)入口段段、過渡段、中中間段直至出口口段，司機(jī)在白天所需需要的路面亮度度變化曲線，稱稱為亮度曲線，見圖，其中的的亮度包括自然光在路面反射引起起的亮度和人工照明在路面反射引起起的亮度，是綜綜合的亮度。2、綜合亮度：：自然光，人工工照明3、人工亮度曲曲線:人工照明在路面反射引起起的亮度是因自自然光不足或根根本影響不到而而需用人工照明明加以彌補(bǔ)的亮亮度，人工亮度度沿路軸的變化化曲線稱為人工工亮度曲線。亮度曲線的組成成亮度曲線的組成成由于目前人們對(duì)對(duì)視覺適應(yīng)能力力的估算不一致致，所以在入口口（包括入口段段和過渡段）亮亮度曲線的劃法法上相差甚遠(yuǎn)。。我國(guó)的《公路路隧道通風(fēng)照明明設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)對(duì)各區(qū)段的長(zhǎng)度度與亮度作了具具體規(guī)定。第四節(jié)減光建筑筑與植被的減光光作用1、設(shè)置減光建建筑的原因：洞洞外亮度隨季節(jié)節(jié)、時(shí)間而變化化，并且因隧道道所處環(huán)境和所所在地區(qū)而不同同2、目的：把洞洞外亮度減少到到較低