隧道运行照明质量成套检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种隧道运行照明质量成套检测系统，主要应用于公路隧道照明 工程、城市道路照明工程及地下通道照明工程等人工照明工程领域。
【背景技术】
[0002] 随着公路隧道数量的增多，公路隧道的交通安全也面临严峻形势。但是，目前尚未 有一套完整的隧道运行照明质量检测系统应用于公路隧道运行照明质量评价领域内。如何 检测隧道运行照明质量仍然是当前从驾驶员角度进行公路隧道运行安全舒适性评价的难 点，尤其是在驾驶员动态视认方面检测驾驶员行驶在隧道不同照明光源环境下照明光源质 量值。
[0003] 目前检测驾驶员行驶在隧道不同照明光源环境下照明光源质量检测仪器和检测 数据离散，没有系统的供隧道运行照明质量检测的技术方法和成套设备。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型通过提供一种驾驶员行驶在隧道白天入口段、夜间入口段、白天出口 段、夜间出口段及隧道中间段在不同照明光源环境下照明光源质量值的检测系统。采集车 辆行驶过程中要求驾驶员对隧道内目标物进行视认，通过各类照明质量检测仪器进行统一 性检测，检测驾驶员行驶在隧道不同照明光源环境下照明光源质量值，得到完整的隧道运 行照明质量评价指标值检测数据。
[0005] 1、检测系统组成
[0006] 检测系统由机动车非接触速度仪、分光辐射照度计、成像式亮度计及动态眼动仪 组成，并与计算机相连，机动车非接触式速度仪与车载电源相连接。在测试车辆上安装机动 车非接触速度仪，在车辆行驶过程中，以能够轻松快速视认目标物为标准，分别记录采集驾 驶员发现目标物时车辆的位置与车辆驶过目标物时的位置，并计算他们的差值作为视认距 离；通过成像亮度计采集隧道内外亮度信息；利用分光辐射照度计测量隧道内外色温与 显色性。
[0007] 2、检测系统的功能
[0008] (1)隧道白天入口段检测
[0009] 隧道白天入口段检测系统通过机动车非接触速度仪实时采集车辆的运行速度、标 记驾驶员视认目标物的位置以及标记目标物自身的位置，并采用眼动仪实时记录驾驶员注 视点位置。采用分光辐射照度计及光强检测器采集显色指数、色温，采用成像式亮度计采集 白天入口段洞内外平均亮度等光源特性数据。通过采集驾驶员在不同亮度折减系数条件下 以不同车速驶入隧道时的视认距离，对视认距离与入口段亮度折减系数、车辆运行速度关 系进行定性与定量分析，最终得到视认距离与入口段亮度折减系数的计算模型：
[0011] 其中：
[0012] K--入口段壳度折减系数；
[0013] D--视认距尚（m)。
[0014] (2)隧道夜间入口段检测
[0015] 利用亮度计测量隧道夜间入口段内外亮度，并计算亮度差；利用分光辐射照度计 测量色温与显色性。要求驾驶员在车辆行驶过程中由隧道外视认隧道入口段内目标物，通 过机动车非接触速度仪记录驾驶员发现目标物时车辆的位置、目标物的位置和运行速度， 并计算它们之间的距离，以此作为视认距离，
[0016] 得出视认距离与亮度差计算通用模型，如下所示：
[0017] D=a?AL+67. 441
[0018]其中：
[0019]D--视认距离，单位：m，DG[67. 441，266. 3];
[0020] AL--夜间隧道洞内外亮度差，单位：cd/m2,ALG[0? 000, 3. 395];
[0021] a一一不同色温、显色性组合所对应的不同系数。
[0022] (3)隧道白天出口段检测
[0023] 首先将灰色目标物放置在隧道白天出口段外亮度均匀且不受洞内亮度影响的位 置，驾驶员佩戴动态眼动仪同时车辆装配机动车非接触速度仪，试验员记录驾驶员在驾驶 过程中对灰色目标物的视认位置。对视认距离与白天出口段亮度差、车辆运行速度关系进 行定性与定量分析。当目标物出现在驾驶员视野内时，驾驶员便会立即发现目标物。说明 白天隧道出口段的照明情况不影响驾驶员在隧道内行车过程中对目标物的视认。
[0024] (4)隧道夜间出口段检测
[0025] 首先将灰色目标物放置在隧道夜间出口段外亮度均匀且不受洞内亮度影响的位 置，驾驶员佩戴动态眼动仪同时车辆装配机动车非接触速度仪，试验员记录驾驶员在驾驶 过程中对灰色目标物的视认位置。对视认距离与夜间出口段亮度差、车辆运行速度关系进 行定性与定量分析，最终得到当车速为60km/h时，洞内外亮度差与视认距离呈抛物线曲 线，函数方程为：
[0026] D= -13. 04AL2+25. 094AL+121. 35
[0027]D--视认距尚，单位：m，DG[67. 3，130. 0];
[0028]AL--夜间隧道出口段洞内外亮度差，单位：cd/m2，ALG[0. 5,3. 1];
[0029] (5)隧道中间段检测
[0030] 利用成像式亮度计测量隧道中间段路面平均亮度；利用分光辐射照度计测量隧道 中间段洞内色温与显色性。利用机动车非接触速度仪记录驾驶员发现目标物时车辆的位 置、目标物的位置和运行速度，并计算它们之间的距离，以此作为视认距离，对视认距离与 中间段亮度、车辆运行速度关系进行定性与定量分析，最终得到视认距离与中间段亮度的 计算模型：
[0031] D =e(5. 575-0. 683/L)
[0032]其中：
[0033]L--中间段平均亮度；
[0034] D--视认距尚（m)。
【附图说明】
[0035] 图1本实用新型隧道运行照明质量成套检测系统框图；
[0036] 图2测量隧道洞外亮度示意图；
[0037] 图3夜间隧道出口段视认示意图。
【具体实施方式】
[0038] 1、隧道白天入口段检测
[0039] 选取贵马隧道位于贵州省思剑高速公路K139~K140路段，本隧道设计速度 为80km/h;左幅粧号为K139+435~K139+990,长度为555m;右幅粧号为K139+450~ K139+970,长度为520m，纵坡为4 %，出口在直线段上，坡度为-2. 8 % ;路面宽度为8. 75m， 隧道内为沥青混凝土路面，根据试验目的，现场采用随机抽样方法选取了身体健康、视力均 正常、被试者无腰腿病史、也没有心血管病史的6名驾驶员进行视认试验，目的是增加试验 结果规律性和可靠性。对大客车而言，小客车视野开阔程度较低，相同环境下驾驶员对目标 物的视认更加困难，按最不利原则选取试验路段上的典型小客车作为试验车型，检测系统 由机动车非接触速度仪、分光辐射照度计、成像式亮度计及动态眼动仪组成，并与计算机相 连，机动车非接触式速度仪与车载电源相连接，传感器贴于车门，镜头垂直对准路面，距路 面50cm，测试人员实时监测测试主机，实时记录车辆的运行状态。并通过制动踏板开关对实 验过程中的视认事件进行打点标记。分光辐射照度计安装在试验车上方实时采集洞内外显 色指数、色度、色温参数，驾驶员佩戴动态眼动仪实时采集动态视觉特征和视野范围，记录 隧道路段、交通、环境信息。（以下隧道各段测试环境相同）
[0040] (1)试验人员以停车视距为标准安全距离，在隧道入口前A点距地面1. 5m高度处 架设成像式亮度计，如图2所示，测量隧道入口洞外亮度，并记录。
[0041] (2)成像式亮度计采集在隧道内入口段路面不受洞外光线影响亮度均匀的位置的 的亮度，得到入口段路面平均亮度，并记录。
[0042] (3)调整洞内入口段的平均亮度，在隧道内入口段路面不受洞外光线影响亮度均 匀的位置左侧车行道中央标记点C放置20cmX20cmX20cm灰色目标物；并在隧道入口外距 离目标物停车距离位置路侧D点位置分别进行标记。根据日本在《高速公路设计要领》中 加速度的安全舒适性评价标准，并将较舒适的加减速度下限、设计速度和不同设计速度对 应的停车视距代入公式（1)，计算得出不同设计速度下被试车辆与目标物之间的距离，如表 1所示。
[0044] 式中：VI--被试车辆初速度，m/s ;
[0045] V2--设计速度，m/s ;
[0046] a--平均加速度，m/s2;
[0047] S--停车视距，m ;
[0048] L一一被试车辆与目标物之间的距离，m。
[0049] 表1被试车辆与目标物之间的距离
[0051] (4)驾驶员驾驶车辆由距离目标物L处开始起步，达到隧道限速后保持隧道限速 水平行驶，待发现并看到隧道内路面目标物及时告知副驾驶试验人员，试验人员记录驾驶 员在隧道洞口暗适应断面的感受。通过机动车非接触速度仪记录驾驶员发现目标物时车辆 的位置、目标物的位置和运行速度，并计算它们之间的距离，以此作为视认距离。
[0052] (5)分光辐射照度计安装在试验车上方实时采集洞内外显色指数、色度、相关色温 等参数，眼动仪实时采集驾驶员动态视觉特征和视野范围，记录隧道路段、交通、环境信息， 检测时间和注视点不同分布位置对应的时间在驾驶员前方视野录像中时间同步显示。
[0053] 各类检测仪器采集数据等信息的时间精度和频率不一致，需要对其进行规一化处 理。如表2所示为各类检测仪器采集隧道白天入口段照明环境质量检测数据。
[0054] 表2隧道白天入口段照明质量检测数据
[0057] 对视认距离与入口段亮度折减系数关系进行定性与定量分析，最终得到视认距离 与入口段亮度折减系数的计算模型：
[0059]其中：
[0060] K--入口段壳度折减系数；
[0061 ] D--视认距尚（m)。
[0062] 将设计速度为60km/h、80km/h、100km/h时的停车视距代入公式2,计算得白天隧 道入口段洞内外最小亮度折减系数阈值为表3所示。
[0063] 表3入口段亮度折减系数安全阈值
[0065] 建议将隧道白天入口段不同设计速度下亮度折减系数取值调节至高于表3所示 不同车速下白天入口段亮度折减系数阈值以保证白天隧道入口段的行车安全。
[0066] 2、隧道夜间入口段检测
[0067] (1)隧道内路面亮度
[0068] 由隧道外向隧道内，以隧道内不受洞外自然光源影响区域的平均路面亮度值作为 夜间隧道入口段路面平均亮度的表征值。具体测量方法为：从隧道洞口处每间隔lm测量车 行道分界线上的路面亮度，寻找到亮度不再变化的均匀区域，测量此区域的平均亮度作为 隧道夜间入口段的路面亮度的表征值。
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