基于安全视认的白天隧道入口段照明标准测算方法及其系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及基于安全视认的白天隧道入口段照明标准测算方法，包括：（a）设定隧道入口段内光环境参数；（b）确定隧道内特征位置，测量隧道内特征位置的平均路面亮度L；（c）在隧道内特征位置放置目标物，令驾驶员以不同速度从隧道外驾车驶向目标物，获取驾驶员不同速度下发现目标物的视认距离D，测量驾驶员发现目标物时所在位置的路面亮度L20，求取亮度折减系数K为L与L20的值；（d）重新设定隧道入口段平均路面亮度L，重复（b）和（c），获取多组不同的视认距离D和相应的亮度折减系数K；（e）利用Sigmoid函数模型对多组D与K的数据计算拟合，求得D与K的关系模型公式为；（a）将隧道最高限速的安全停车视距D0代入到所述模型公式中，得出白天隧道入口段的最小亮度折减系数K0。本发明还涉及实现本发明方法的系统。
【专利说明】基于安全视认的白天隧道入口段照明标准测算方法及其系 统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及公路隧道照明【技术领域】，特别涉及一种基于安全视认的白天隧道入口 段照明标准的测算方法及系统。
【背景技术】
[0002] 公路隧道照明目的是为安全、高效的隧道交通运行营造良好的光环境，保证隧道 路面能见度和驾驶员的可视性，满足驾驶员从环境中迅速获取大量信息的需要，防止因视 觉信息不足而引发交通事故。白天隧道入口段照明条件对驾驶员的视觉特性产生直接影 响。当照明水平设计不合理时便会导致隧道洞内外光环境变化剧烈，出现"黑洞效应"，使驾 驶员出现视觉滞后现象，导致驾驶视认困难和紧张而采取错误的驾驶行为，易诱发交通事 故。国内外针对这种问题，提出了对白天入口段的照明进行设计，但也存在问题。
[0003] 国内外对白天隧道入口段照明设计存在诸多问题。如只考虑了亮度指标，缺乏对 色温、显指等光源特性指标的考虑，设计指标过于单一，往往不能满足驾驶员在不同色温、 显色指数光源特性照明条件下的实际需要，降低了隧道运行的安全服务水平。研究隧道入 口段照明光源特征和视认小目标物的手段多采用静态检测手段，约束了研究成果的可靠 性，对一定设计速度或限制速度条件下的隧道入口段照明标准至今缺乏一个合理的检测计 算方法，使得隧道的照明设计不能有效消除黑洞效应带来的安全隐患。为了提高公路隧道 的行车的安全性、稳定性和舒适性，需要寻求一种能够用于实际驾驶过程中隧道入口段不 同光源特性照明标准的测算方法及其系统，特别是对于白天隧道入口段。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于解决现有技术存在的上述技术缺陷，提供一种多指标、动态测 量、可靠性高和满足驾驶员实际需要的基于视认安全的隧道入口段照明标准的测算方法， 同时，本发明还提供了一种系统紧凑、操作简易的实现基于视认安全的隧道入口段照明标 准的测算方法的系统，此系统提供多种光环境变量，能够动态测量这些变量，从而克服了传 统测算系统指标单一、静态检测可靠性低、不能满足实际驾驶需要的技术缺陷。
[0005] 为了实现上述目的，本发明的第一方面，提供一种基于安全视认的白天隧道入口 段照明标准的测算方法，所述测算方法包括如下步骤：（a)设定隧道入口段内的光环境参 数，包括设定隧道内色温为?；，设定显色指数为R%和隧道入口段内平均亮度为L ;(b)确 定隧道内特征位置，所述隧道内特征位置是从该特征位置处开始隧道内的路面亮度保持 不变，并测量所述隧道内特征位置的平均路面亮度L ; (c)在所述隧道内特征位置处放 置目标物，令驾驶员以不同速度从隧道外驾驶机动车向所述目标物方向行驶，从而获取驾 驶员不同速度下发现所述目标物所需的视认距离D，并测量驾驶员发现所述目标物时所在 位置的路面亮度L 2(l，求取亮度折减系数K为L与L2(l的比值；（d)重新设定隧道入口段平 均路面亮度L，并重复步骤（b)和（c)，从而获取多组不同平均路面亮度对应的视认距离D 和相应的亮度折减系数κ ; (e)根据获取的多组视认距离D和相应的亮度折减系数K，利 用Sigmoid函数模型对多组D与Κ的数据进行计算拟合，求得D与Κ的关系模型公式为
【权利要求】
1. 一种基于安全视认的白天隧道入口段照明标准测算方法，其包括以下步骤： (a) 设定隧道入口段内的光环境参数，设定隧道内色温为Ttl，设定显色指数为Ratl和隧 道入口段内平均亮度为L; (b) 确定隧道内特征位置，所述隧道内特征位置，所述隧道内特征位置是从该特征位置 处开始隧道内的路面亮度保持不变，并测量所述隧道内特征位置的平均路面亮度L; (c) 在所述隧道内特征位置处放置目标物，令驾驶员以不同速度从隧道外驾驶机动车 向所述目标物方向行驶，从而获取驾驶员不同速度下发现所述目标物所需的视认距离D，并 测量驾驶员发现所述目标物时所在位置的路面亮度L2tl，求取亮度折减系数K为L与L2tl的 值； (d) 重新设定隧道入口段平均路面亮度L，并重复步骤（b)和（c)，从而获取多组不同平 均路面亮度对应的视认距离D和相应的亮度折减系数K; (e) 根据获取的多组视认距离D和相应的亮度折减系数K，利用Sigmoid函数模型对多 组D与K的数据进行计算拟合，求得D与K的关系模型公式为.
(f) 将所述隧道的设计最高限速速度下的安全停车视距Dtl代入到所述模型公式中，得 出所述白天隧道入口段所要求的最小亮度折减系数IV
2. 根据权利要求1所述的基于安全视认的白天隧道入口段照明标准测算方法，其特征 在于，在（f)步骤后，还有如下步骤进一步对于所述白天隧道入口段所要求的最小亮度折减 系数Ktl进行校正： (g) 设定隧道入口段色温为Ttl和显色指数为Ratl ; (h) 确定隧道内特征位置，所述隧道内特征位置是从该特征位置处开始隧道内的光照 亮度保持不变，在所述隧道内特征位置处放置目标物，将机动车停在距所述目标物最高限 速限制速度下的安全停车视距Dtl处； (i) 令所述驾驶员进入所述机动车驾驶室，调节所述隧道入口段平均路面亮度L由小 到大，记录所述驾驶员发现所述目标物所需的最小静态平均路面亮度值Lf，并同时测量隧 道洞口外安全停车视距Dtl处的平均路面亮度值L2tl，求取静态最小亮度折减系数Kf为L与 L2tl的比值； (j) 重新设定隧道入口段的色温与显色指数中的至少一个，重复步骤（h)和（i)，从而 获取不同色温与显色指数对应的静态最小亮度折减系数Kf，将色温为Ttl，显色指数为Ratl对 应的静态最小亮度折减系数Kf为基准J，将不同色温与显色指数对应的静态最小亮度折减 系数Kf与J相比，求得不同色温与显色指数对应的视觉修正系数a，求出不同光环境下隧道 入口段的最小亮度折减系数Ktld为a与Ktl的乘积。
3. 根据权利要求1或2所述的基于安全视认的白天隧道入口段照明标准测算方法，其 特征在于：所述隧道内特征位置的确定是通过从隧道口处向隧道内每间隔Im分别测量路 面的亮度值，当检测到的亮度值不再发生变化时对应的位置即为所述的隧道内特征位置； 所述目标物放置在所述隧道内特征位置所在的道路横断面或者光环境分界的临界断面上。
4. 根据权利要求1或2所述的基于安全视认的白天隧道入口段照明标准测算方法，其 特征在于：所述隧道入口段平均路面亮度为所述隧道内特征位置以内一段区域路面亮度的 平均亮度值。
5. 根据权利要求1或2所述的基于安全视认的白天隧道入口段照明标准测算方法，其 特征在于，所述测量洞外的亮度L2tl的步骤包括，距隧道洞口安全停车视距Dtl，距地面I. 5m 高处架设亮度测量装置，正对隧道洞口方向20°，对所述洞外的亮度L2tl进行测量。
6. 根据权利要求1或2所述的基于安全视认的白天隧道入口段照明标准测算方法，其 特征在于：所述测量视认距离D的步骤采用安装在机动车辆中的非接触速度仪，当所述驾 驶员发现所述目标物时触发非接触速度仪，记录一个位置，当所述驾驶员到达目标物所在 位置时记录另一个位置，所述两个位置之间的距离差为视认距离D。
7. 根据权利要求1所述的基于安全视认的白天隧道入口段照明标准的测算方法，其特 征在于：所述色温与显色性通过分光辐射照度计检测；所述隧道入口段平均亮度L通过亮 度计进行检测或者采用照度计检测，利用平均照度与亮度之间的关系求取亮度；所述测量 洞外亮度L2tl采用光强检测器。
8. 根据权利要求1所述的基于安全视认的白天隧道入口段照明标准的测算方法，所述 驾驶员为多名分布在不同年龄段、不同正常视力段和不同驾龄段的人员。
9. 一种实现基于视认安全的白天隧道入口段照明标准测算方法的系统，包括： 隧道入口段子系统，所述隧道入口段子系统包括安装在隧道入口段的可调节输出功率 的照明装置，用于设置隧道光环境； 测试子系统，所述测试子系统包括机动车、目标物、洞内亮度测量装置、洞外亮度测量 装置、色温测量装置、显色指数测量装置、速度测量装置、距离测量装置组成，用于动态测试 和静态测试及其数据采集； 数据计算子系统，所述数据计算子系统包括计算机系统，用于对于采集数据的拟合与 处理。
10. 根据权利要求9所述的实现基于视认安全的白天隧道入口段照明标准测算方法的 系统，其特征在于，所述隧道段子系统中，所述照明装置可设置为各种照明灯具，通过照明 灯具对光环境参数色温、显色指数进行调整；所述测试子系统中，所述色温测量装置和显色 指数测量装置为分光辐射照度计；所述洞内亮度测量装置为亮度计或照度计；所述机动车 辆为小客车；所述距离测量装置和速度测量装置为非接触式速度仪；所述隧道入口段子系 统包括洞口，所述洞外亮度测量装置的位置为在距所述洞口安全停车视距D0,距地面I. 5m 高处，所述洞外亮度测量装置正对隧道洞口方向20° ;所述洞外亮度测量装置为光强检测 器。
【文档编号】G01M11/00GK104266823SQ201410580369
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年10月26日 优先权日:2014年10月26日
【发明者】胡江碧, 马文倩, 梅世龙, 吕晓舜, 曹建平, 张元峰, 张晓芹, 郭达, 王猛, 李晓宇, 高林熹, 高小娟, 刘峰 申请人:北京工业大学