基于安全视认的夜间隧道入口段照明标准测算方法及其系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于安全视认的夜间隧道入口段照明标准测算方法， 通过设定不同的隧道内光环境并确定隧道内特征位置，令驾驶员以不同速度从隧道外驾驶机动车向设置的目标物方向直线行驶，获取驾驶员发现目标物所需的视认距离D，并记录下所述隧道内特征位置的路面亮度与驾驶员发现所述目标物时所在位置的路面亮度之间的差值△L。利用多组视认距离D和亮度差△L数据建立模型并将模型应用于实际隧道夜间入口段路面亮度的测算，将隧道的设计最高限速速度下的停车视距代入到所述模型公式中，即可得出所述隧道夜间入口段所要求的最小亮度差△L值。

【技术实现步骤摘要】
基于安全视认的夜间隧道入口段照明标准测算方法及其系统本专利技术涉及一种不同光源特性下的照明标准测算方法及其系统，特别涉及一种基于安全视认的夜间隧道入口段照明标准测算方法及其系统。
技术介绍
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。隧道光环境是指由隧道外自然光源、隧道内人工光源及主动、被动发光的标志标识、减光防眩构造物等设施营造的，受光源特性如亮度、光色等综合因素影响的动态系统环境。国内外对于夜间隧道入口段光环境的研究主要集中于隧道入口段与中间段的环境差异，并未考虑到当车辆进入隧道时，对驾驶员造成影响的主要是隧道外与隧道内的环境差异，而在夜间这种差异主要表现在光环境上。光环境的差异又具体体现在光的色温、显色性以及亮度上。对于色温和显色性的安全性评价还处于定性阶段，并没有在实际驾驶过程中进行安全视认的研究。因此，需要一种能够用于实际驾驶过程中隧道入口段照明标准的测算方法及其系统，特别是对于夜间隧道。
技术实现思路
一方面，本专利技术提供一种基于安全视认的夜间隧道入口段照明标准测算方法，其包括如下步骤：（a）设定隧道内的光环境参数，所述光环境的参数包括色温、显色指数和平均路面亮度；（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，从而获取不同速度下驾驶员发现所述目标物所需的视认距离D，并记录下所述隧道内特征位置的路面亮度与驾驶员发现所述目标物时所在位置的路面亮度之间的差值△L；（d）重新设定隧道内光环境参数中的一个或多个参数的数值，并重复步骤（b）和（c），从而获取多组不同光环境参数下对应的视认距离D和相应的亮度差值△L；（e）根据获取的多组视认距离D和相应的亮度差值△L数据建立回归分析模型D=a△L+b，得到a和b的值，其中a为与隧道内色温和显色性相关的系数，b为隧道内外都没有照明情况的视认距离；（f）将所述隧道的设计最高限速速度下的停车视距代入到所述模型公式中，得出所述隧道夜间入口段在不同光环境参数下安全识认所要求的最小亮度差△L值。进一步地，在步骤（d）中，重新设定隧道内平均路面亮度L，并重复步骤（b）、（c），从而在设定色温与显色指数下获取多组不同路面亮度下对应的视认距离D和相应的亮度差值△L；在步骤（e）中，首先，根据获取的多组不同平均路面亮度L的视认距离D和相应的亮度差值△L数据建立回归分析模型D=a△L+b，得到a和b的值，其中a为与隧道内光环境所设定的色温和显色性相关的系数，b为隧道内外都没有照明情况的视认距离，然后，变化设定隧道光环境的色温、显色性参数的数值，重复步骤（b）、（c），获得不同光环境参数下对应的视认距离D和相应的亮度差值△L，通过模型D=a△L+b得到a和b的值，所述a为与隧道内光环境不同色温、显色性相关的系数，b为隧道内外都没有照明情况的视认距离；在步骤（f）中，将所述隧道的设计最高限速速度下的停车视距代入到所述不同光环境参数下的模型公式D=a△L+b中，得出所述隧道夜间入口段所要求的不同光环境参数下安全识认的最小亮度差△L值。进一步地，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1m分别测量路面处的亮度值，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。进一步地，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。进一步地，所述隧道内特征位置的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。进一步地，所述驾驶员驾驶的机动上安装有非接触速度仪，用于记录所述机动车的运行速度和具体位置信息；所述色温与显色性通过分光辐射照度计检测；所述路面亮度通过亮度计进行检测；。进一步地，所述目标物选取边长为20cmΧ20cmΧ20cm、反射率为20%的灰色立方体。进一步地，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。另一方面，本专利技术还提供一种实现基于安全视认的夜间隧道入口段照明标准测算方法的系统，包括，隧道段子系统，所述隧道段子系统包括安装在隧道中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测试的机动车、目标物、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，用于进行测试，得出测试数据；数据处理子系统，所述处理数据子系统包括计算机系统，用于测试数据的拟合与处理。进一步的，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；所述测试子系统中，亮度测量装置为亮度计或为照度仪，所述速度测量装置和距离测量装置为非接触式速度仪；所述机动车辆为小客车。本专利技术不仅考虑隧道内的光环境信息，还综合考虑了驾驶员的因素。通过本专利技术的测算方法可以有效地测算出夜间隧道入口段的最小亮度差值，不仅提高了夜间隧道入口段驾驶员行车的安全性，也为隧道照明的节能运行和道路交通安全研究提供了参考依据。附图说明参考随附的附图，本专利技术更多的目的、功能和优点将通过本专利技术实施方式的如下描述得以阐明，其中：图1(a)示意性示出根据本专利技术实施方式中计算模型的检测试验的示意图；图1(b)为图1(a)的计算模型的检测试验环境的剖面图；图2示意性示出本专利技术方法的流程图。附图标记100隧道101隧道入口102隧道内特征103目标物104机动车105隧道外特征位置106照明装置107车行道分界线108车行道边缘线109车行道中间线110位置点。具体实施方式下面结合附图，对于本专利技术的具体实施方式予以具体的描述如下。实施例一在下文中，将参考附图描述本专利技术的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。图1(a)和图1(b)示出了本专利技术提供的基于安全视认的夜间隧道入口段照明标准测算方法的实施方式的示意图。本专利技术的目的在于通过提供一种夜间隧道入口段的照明标准测算方法，以计算出不同光环境下满足安全视认的夜间隧道入口段与隧道外部的亮度差，即隧道内外环境的亮度差。进而，可以根据不同隧道的行驶设计要求测算隧道入口段的路面亮度，确保驾驶者的行驶安全。夜间隧道外路面亮度一般小于0.03cd/m2，隧道内的人工照明光源一般提供1~10cd/m2的亮度，较白天而言隧道内外差异不大。在有照明的情况下，隧道内的明亮环境优于隧道外的漆黑环境。由于驾驶员在行驶过程中环境发生改变，驾驶员的认知特性和行为特性都与其它路段不同。结合如图1(a)和图1(b)所示，本专利技术的方法的具体测算是这样进行的：首先，设定隧道100内的光环境参数，所述的光环境参数包括色温、显色指数、平均路面亮度；然后确定特征断面，利用亮度计测量隧道内亮度，从隧道口101处向隧道内每间隔1m分别测量路面处的亮度值，当检测到的亮度值不再发生变化时记录下该位置，该位置即为隧道内特征102。隧道内特征102的位置所在道路横断面是隧道内外光环境分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于安全视认的夜间隧道入口段照明标准测算方法，其包括如下步骤：（a）设定隧道内的光环境参数，所述光环境的参数包括色温、显色指数和平均路面亮度；（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，从而获取不同速度下驾驶员发现所述目标物所需的视认距离D，并记录下所述隧道内特征位置的路面亮度与驾驶员发现所述目标物时所在位置的路面亮度之间的差值△L；（d）重新设定隧道内光环境参数中的一个或多个参数的数值，并重复步骤（b）和（c），从而获取多组不同光环境参数下对应的视认距离D和相应的亮度差值△L；（e）根据获取的多组视认距离D和相应的亮度差值△L数据建立回归分析模型D= a△L + b，得到a和b的值，其中a为与隧道内色温与显色性相关的系数，b为隧道内外都没有照明情况的视认距离；（f）将所述隧道的设计最高限速速度下的停车视距代入到所述模型公式中，得出所述隧道夜间入口段在不同光环境参数下安全识认所要求的最小亮度差△L值。...

【技术特征摘要】
1.一种基于安全视认的夜间隧道入口段照明标准测算方法，其包括如下步骤：(a)设定隧道内的光环境参数，所述光环境参数包括色温、显色指数和平均路面亮度；(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，从而获取不同速度下驾驶员发现所述目标物所需的视认距离D，并记录下所述隧道内特征位置的路面亮度与驾驶员发现所述目标物时所在位置的路面亮度之间的差值△L；(d)重新设定隧道内光环境参数中的一个或多个参数的数值，并重复步骤(b)和(c)，从而获取多组不同光环境参数下对应的视认距离D和相应的亮度差值△L；(e)根据获取的多组视认距离D和相应的亮度差值△L数据建立回归分析模型D＝a△L+b，得到a和b的值，其中a为与隧道内色温与显色性相关的系数，b为隧道内外都没有照明情况的视认距离；(f)将所述隧道的设计最高限速速度下的停车视距代入到所述模型公式中，得出所述隧道夜间入口段在不同光环境参数下安全识认所要求的最小亮度差△L值。2.根据权利要求1所述的测算方法，其特征在于：在步骤(d)中，重新设定隧道内平均路面亮度L，并重复步骤(b)、(c)，从而在设定色温与显色指数下获取多组不同路面亮度下对应的视认距离D和相应的亮度差值△L；在步骤(e)中，首先，根据获取的多组不同平均路面亮度L的视认距离D和相应的亮度差值△L数据建立回归分析模型D＝a△L+b，得到a和b的值，其中a为与隧道内光环境所设定的色温和显色性相关的系数，b为隧道内外都没有照明情况的视认距离，然后，变化设定隧道光环境的色温、显色性参数的数值，重复步骤(b)、(c)，获得不同光环境参数下对应的视认距离D和相应的亮度差值△L，通过模型D＝a△L+b得到a和b的值，所述a为与隧道内光环境不同色温、显色性相关的系数，b为隧道内外都没有照明情况的视认距离；在步骤(f)中，将所述隧道的设计最高限速速度下的停车视距代入到所述不同光环境参数下的模型公式D＝a△L+b中，得出所述隧道夜间入...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡江壁，郭达，任仁，陈尚江，李然，李晓宇，张元峰，张晓芹，马文倩，王猛，高林熹，高小娟，刘峰，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11