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LED光源光色对隧道中间段驾驶员的反应时间影响的研究
| 论文题名： | LED光源光色对隧道中间段驾驶员的反应时间影响的研究 |
| 关键词： | 隧道;显色指数;LED光源光色;驾驶员;反应时间 |
| 摘要： | 由于隧道能够缩短运输距离，提高运输效率，因此隧道是公路交通的重要组成部分，数量也在逐渐增加。隧道为人们带来便利的同时，也提高了事故发生的风险。隧道中间段在隧道中占比最长，具有发生事故概率较高，救援工作较难开展，易发生二次事故的特点，而改善隧道中间段的照明环境可以有效降低事故发生的概率，因此研究隧道中间段照明十分有必要。传统隧道照明（例如荧光灯）的光谱是固定的，只能调节其亮度参数。大功率LED（发光二极管）发光效率高，寿命长，近年来被广泛应用于隧道照明中，并且LED光谱不固定，因此其色温和显色性对于隧道驾驶安全的影响也逐渐引起学者的关注。 本文根据《公路隧道照明设计细则》与隧道中间段的结构分析了驾驶员在隧道中间段的视觉特点。然后根据驾驶员的视觉特点分析了驾驶员的视觉任务，并根据驾驶员的视觉任务定义了反应时间，分析了反应时间的长短对隧道中间段驾驶安全的影响。本文认为反应时间受到目标背景对比度与色差的影响。根据目标背景对比度与色差的定义和公式能分析出反应时间的影响因素为照明光源的光谱功率分布、目标与背景表面的光谱功率分布和光谱光视效率函数。 为了计算LED色温与显色指数对目标背景对比度与色差的影响。第一步，使用CS-2000（一种测量光谱功率分布的仪器）测量出LED光谱功率分布，第二步，使用CS-2000测量出目标与背景的光谱功率分布，考虑到隧道中间段存在多种颜色信息，因此使用了6种目标颜色，第三步，基于中间视觉模型计算出中间视觉光谱光视效率函数。最后计算出LED色温和显色指数与目标背景对比度和色差之间的关系。 本文根据驾驶员的视觉特点与视觉任务在实验室搭建了模拟隧道中间段驾驶的视觉环境和实验流程，实验参数选择4种显色指数，7种色温，5种亮度和6种目标颜色。受试者在实验中通过扫视模拟路面模拟驾驶任务中的注意过程，发现目标所在位置模拟驾驶任务中的察觉过程，识别出目标的细节模拟驾驶任务中的识别过程。记录察觉时间与识别时间之和为反应时间，以衡量LED色温和显色指数对于驾驶员反应时间的影响。实验结果表明，低色温（约3000K左右）高显色指数（高于90）的LED照明环境有助于降低受试者的反应时间。且目标颜色、年龄对于反应时间也有较大的影响，有限的提高照明亮度能够缩短反应时间，建议在隧道中涂抹银色或者白色作为指示标志。 |
| 作者： | 娄琦 |
| 专业： | 电子与通信工程 |
| 导师： | 董丽丽 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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