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原文传递基于等效光幕亮度的隧道照明研究

论文题名：	基于等效光幕亮度的隧道照明研究
关键词：	公路隧道;隧道照明;等效光幕亮度;反射光增量;照明节能
摘要：	在地形复杂区域的采用隧道公路方式可缩短距离,提高交通效率,保护生态。随着公路隧道里程的日益增加,巨大的隧道照明能耗为题也日益突出。隧道入口段是整条隧道的起点,入口段照明参数是隧道过渡段照明的计算基础,因此研究入口段照明对隧道照明安全与节能都有非常重要的意义。　　在本文研究中,主要完成以下工作: 　　 ①针对现行国家标准《公路隧道通风照明设计规范》中计算隧道入口段亮度的K值法的理论缺失,在详细研究、分析比较几种计算入口段亮度的方法后,提出应该将CIE2004最新视觉理论,以及考虑了驾驶员的生理和心理效应的基于等效光幕亮度理论的最小察觉对比度理念,引入公路隧道照明设计中,以便精确地计算隧道入口段亮度,从而奠定各个隧道的设计基准值。并设计出方便实用、计算精度较高的自动读解洞口照片完成计算的“等效光幕亮度计算程序”。　　研究了等效光幕亮度和小目标可见度的关系,通过详细的公式推导与证明,提出了对CIE在隧道照明入口段计算公式的修改意见,为国家标准进一步改进提供参考。　　 ②针对CIE已经提出了隧道照明分析要考虑隧道壁面光反射对照明的影响,但是我国目前现行国标是直接沿用户外道路照明设计理论,只计算了光源的直接照射效果,没有考虑隧道墙面、路面,以及顶棚的光反射带来的亮度增强,这就没有真实反映隧道内部路面亮度实际情况,这对隧道照明节能产生了不利的影响。　　隧道中间段是相对最长,所需照明也最多,处理好中间段节能效果最有价值。针对各地24条隧道照明情况进行实地调研的测量数据,结合1:1隧道模型实验以及实验室的隧道照明模型实验数据,进行分析并得出结论:隧道照明反射增量作用主要与隧道墙面光反射比、墙面光反射比、路面光反射比以及光源的直射光通在路面、墙面和顶棚的分配比直接相关。　　应用先进的蚁群算法,设计出隧道照明反射增量系数计算程序,可以快速准确求出照明反射增量系数。据此可以有依据地对照明设计值进行折减,减少不必要的过高照明消耗,达到科学的节能目的。　　 ③系统分析了隧道内部光的多次反射条件下,隧道照明设计的各个相关参数对基于最小察觉对比法计算式中的道路照明质量系数qc值的影响。　　将隧道壁面视为具沿隧道轴向连续的表面,墙面和拱部的反射特性不变；沿隧道轴向壁面分割的微小样条为连续的漫反射光带,研究分析了隧道照明内部的光能辐射传导,在考虑隧道内部各表面光多次反射条件下,建立隧道内部的参考小目标中心点垂直面照度Ev以及路面路面照度Er的计算模型,并加以程序实现。　　通过该程序,通过变换隧道设计参数的不同取值,分别有针对性的研究这些设计参数的变化对qc影响,联系这些照明设计参数在实际工程中可能的取值加以分析研究,从而确定基于等效光幕亮度下的隧道照明参数的最佳(或较好)组合,达到指导隧道实际照明工程项目的目的。　　 ④根据CIE以及我国隧道照明设计规范,选择适用的JAVA语言,设计编制出界面友好,使用方便的隧道照明辅助设计软件--“基于等效光幕亮度与察觉对比法的隧道照明计算”程序。并以重庆真武山隧道为例,详细应用本文研究成果,从隧道洞外等效光幕亮度计算、入口段亮度计算、过渡段亮度设计、中间段以及出口段,采用不用的照明方式进行了详细分析与计算机辅助设计,不仅验证了本文的相关工作,还通过照明实例应用,带动先进观念与技术在实际工程项目的应用与普及。
作者：	林勇
专业：	建筑技术科学
导师：	陈仲林
授予学位：	博士
授予学位单位：	重庆大学
学位年度：	2010
正文语种：	中文