隧道運(yùn)行照明質(zhì)量成套檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種隧道運(yùn)行照明質(zhì)量成套檢測(cè)系統(tǒng)，主要應(yīng)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領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著公路隧道數(shù)量的增多，公路隧道的交通安全也面臨嚴(yán)峻形勢(shì)。但是，目前尚未 有一套完整的隧道運(yùn)行照明質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用于公路隧道運(yùn)行照明質(zhì)量評(píng)價(jià)領(lǐng)域內(nèi)。如何 檢測(cè)隧道運(yùn)行照明質(zhì)量仍然是當(dāng)前從駕駛員角度進(jìn)行公路隧道運(yùn)行安全舒適性評(píng)價(jià)的難 點(diǎn)，尤其是在駕駛員動(dòng)態(tài)視認(rèn)方面檢測(cè)駕駛員行駛在隧道不同照明光源環(huán)境下照明光源質(zhì) 量值。
[0003] 目前檢測(cè)駕駛員行駛在隧道不同照明光源環(huán)境下照明光源質(zhì)量檢測(cè)儀器和檢測(cè) 數(shù)據(jù)離散，沒有系統(tǒng)的供隧道運(yùn)行照明質(zhì)量檢測(cè)的技術(shù)方法和成套設(shè)備。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型通過(guò)提供一種駕駛員行駛在隧道白天入口段、夜間入口段、白天出口 段、夜間出口段及隧道中間段在不同照明光源環(huán)境下照明光源質(zhì)量值的檢測(cè)系統(tǒng)。采集車 輛行駛過(guò)程中要求駕駛員對(duì)隧道內(nèi)目標(biāo)物進(jìn)行視認(rèn)，通過(guò)各類照明質(zhì)量檢測(cè)儀器進(jìn)行統(tǒng)一 性檢測(cè)，檢測(cè)駕駛員行駛在隧道不同照明光源環(huán)境下照明光源質(zhì)量值，得到完整的隧道運(yùn) 行照明質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)值檢測(cè)數(shù)據(jù)。
[0005] 1、檢測(cè)系統(tǒng)組成
[0006] 檢測(cè)系統(tǒng)由機(jī)動(dòng)車非接觸速度儀、分光輻射照度計(jì)、成像式亮度計(jì)及動(dòng)態(tài)眼動(dòng)儀 組成，并與計(jì)算機(jī)相連，機(jī)動(dòng)車非接觸式速度儀與車載電源相連接。在測(cè)試車輛上安裝機(jī)動(dòng) 車非接觸速度儀，在車輛行駛過(guò)程中，以能夠輕松快速視認(rèn)目標(biāo)物為標(biāo)準(zhǔn)，分別記錄采集駕 駛員發(fā)現(xiàn)目標(biāo)物時(shí)車輛的位置與車輛駛過(guò)目標(biāo)物時(shí)的位置，并計(jì)算他們的差值作為視認(rèn)距 離；通過(guò)成像亮度計(jì)采集隧道內(nèi)外亮度信息；利用分光輻射照度計(jì)測(cè)量隧道內(nèi)外色溫與 顯色性。
[0007] 2、檢測(cè)系統(tǒng)的功能
[0008] (1)隧道白天入口段檢測(cè)
[0009] 隧道白天入口段檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)機(jī)動(dòng)車非接觸速度儀實(shí)時(shí)采集車輛的運(yùn)行速度、標(biāo) 記駕駛員視認(rèn)目標(biāo)物的位置以及標(biāo)記目標(biāo)物自身的位置，并采用眼動(dòng)儀實(shí)時(shí)記錄駕駛員注 視點(diǎn)位置。采用分光輻射照度計(jì)及光強(qiáng)檢測(cè)器采集顯色指數(shù)、色溫，采用成像式亮度計(jì)采集 白天入口段洞內(nèi)外平均亮度等光源特性數(shù)據(jù)。通過(guò)采集駕駛員在不同亮度折減系數(shù)條件下 以不同車速駛?cè)胨淼罆r(shí)的視認(rèn)距離，對(duì)視認(rèn)距離與入口段亮度折減系數(shù)、車輛運(yùn)行速度關(guān) 系進(jìn)行定性與定量分析，最終得到視認(rèn)距離與入口段亮度折減系數(shù)的計(jì)算模型：
[0011] 其中：
[0012] K--入口段殼度折減系數(shù)；
[0013] D--視認(rèn)距尚（m)。
[0014] (2)隧道夜間入口段檢測(cè)
[0015] 利用亮度計(jì)測(cè)量隧道夜間入口段內(nèi)外亮度，并計(jì)算亮度差；利用分光輻射照度計(jì) 測(cè)量色溫與顯色性。要求駕駛員在車輛行駛過(guò)程中由隧道外視認(rèn)隧道入口段內(nèi)目標(biāo)物，通 過(guò)機(jī)動(dòng)車非接觸速度儀記錄駕駛員發(fā)現(xiàn)目標(biāo)物時(shí)車輛的位置、目標(biāo)物的位置和運(yùn)行速度， 并計(jì)算它們之間的距離，以此作為視認(rèn)距離，
[0016] 得出視認(rèn)距離與亮度差計(jì)算通用模型，如下所示：
[0017] D=a?AL+67. 441
[0018]其中：
[0019]D--視認(rèn)距離，單位：m，DG[67. 441，266. 3];
[0020] AL--夜間隧道洞內(nèi)外亮度差，單位：cd/m2,ALG[0? 000, 3. 395];
[0021] a一一不同色溫、顯色性組合所對(duì)應(yīng)的不同系數(shù)。
[0022] (3)隧道白天出口段檢測(cè)
[0023] 首先將灰色目標(biāo)物放置在隧道白天出口段外亮度均勻且不受洞內(nèi)亮度影響的位 置，駕駛員佩戴動(dòng)態(tài)眼動(dòng)儀同時(shí)車輛裝配機(jī)動(dòng)車非接觸速度儀，試驗(yàn)員記錄駕駛員在駕駛 過(guò)程中對(duì)灰色目標(biāo)物的視認(rèn)位置。對(duì)視認(rèn)距離與白天出口段亮度差、車輛運(yùn)行速度關(guān)系進(jìn) 行定性與定量分析。當(dāng)目標(biāo)物出現(xiàn)在駕駛員視野內(nèi)時(shí)，駕駛員便會(huì)立即發(fā)現(xiàn)目標(biāo)物。說(shuō)明 白天隧道出口段的照明情況不影響駕駛員在隧道內(nèi)行車過(guò)程中對(duì)目標(biāo)物的視認(rèn)。
[0024] (4)隧道夜間出口段檢測(cè)
[0025] 首先將灰色目標(biāo)物放置在隧道夜間出口段外亮度均勻且不受洞內(nèi)亮度影響的位 置，駕駛員佩戴動(dòng)態(tài)眼動(dòng)儀同時(shí)車輛裝配機(jī)動(dòng)車非接觸速度儀，試驗(yàn)員記錄駕駛員在駕駛 過(guò)程中對(duì)灰色目標(biāo)物的視認(rèn)位置。對(duì)視認(rèn)距離與夜間出口段亮度差、車輛運(yùn)行速度關(guān)系進(jìn) 行定性與定量分析，最終得到當(dāng)車速為60km/h時(shí)，洞內(nèi)外亮度差與視認(rèn)距離呈拋物線曲 線，函數(shù)方程為：
[0026] D= -13. 04AL2+25. 094AL+121. 35
[0027]D--視認(rèn)距尚，單位：m，DG[67. 3，130. 0];
[0028]AL--夜間隧道出口段洞內(nèi)外亮度差，單位：cd/m2，ALG[0. 5,3. 1];
[0029] (5)隧道中間段檢測(cè)
[0030] 利用成像式亮度計(jì)測(cè)量隧道中間段路面平均亮度；利用分光輻射照度計(jì)測(cè)量隧道 中間段洞內(nèi)色溫與顯色性。利用機(jī)動(dòng)車非接觸速度儀記錄駕駛員發(fā)現(xiàn)目標(biāo)物時(shí)車輛的位 置、目標(biāo)物的位置和運(yùn)行速度，并計(jì)算它們之間的距離，以此作為視認(rèn)距離，對(duì)視認(rèn)距離與 中間段亮度、車輛運(yùn)行速度關(guān)系進(jìn)行定性與定量分析，最終得到視認(rèn)距離與中間段亮度的 計(jì)算模型：
[0031] D =e(5. 575-0. 683/L)
[0032]其中：
[0033]L--中間段平均亮度；
[0034] D--視認(rèn)距尚（m)。
【附圖說(shuō)明】
[0035] 圖1本實(shí)用新型隧道運(yùn)行照明質(zhì)量成套檢測(cè)系統(tǒng)框圖；
[0036] 圖2測(cè)量隧道洞外亮度示意圖；
[0037] 圖3夜間隧道出口段視認(rèn)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 1、隧道白天入口段檢測(cè)
[0039] 選取貴馬隧道位于貴州省思劍高速公路K139~K140路段，本隧道設(shè)計(jì)速度 為80km/h;左幅粧號(hào)為K139+435~K139+990,長(zhǎng)度為555m;右幅粧號(hào)為K139+450~ K139+970,長(zhǎng)度為520m，縱坡為4 %，出口在直線段上，坡度為-2. 8 % ;路面寬度為8. 75m， 隧道內(nèi)為瀝青混凝土路面，根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康?，現(xiàn)場(chǎng)采用隨機(jī)抽樣方法選取了身體健康、視力均 正常、被試者無(wú)腰腿病史、也沒有心血管病史的6名駕駛員進(jìn)行視認(rèn)試驗(yàn)，目的是增加試驗(yàn) 結(jié)果規(guī)律性和可靠性。對(duì)大客車而言，小客車視野開闊程度較低，相同環(huán)境下駕駛員對(duì)目標(biāo) 物的視認(rèn)更加困難，按最不利原則選取試驗(yàn)路段上的典型小客車作為試驗(yàn)車型，檢測(cè)系統(tǒng) 由機(jī)動(dòng)車非接觸速度儀、分光輻射照度計(jì)、成像式亮度計(jì)及動(dòng)態(tài)眼動(dòng)儀組成，并與計(jì)算機(jī)相 連，機(jī)動(dòng)車非接觸式速度儀與車載電源相連接，傳感器貼于車門，鏡頭垂直對(duì)準(zhǔn)路面，距路 面50cm，測(cè)試人員實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)測(cè)試主機(jī)，實(shí)時(shí)記錄車輛的運(yùn)行狀態(tài)。并通過(guò)制動(dòng)踏板開關(guān)對(duì)實(shí) 驗(yàn)過(guò)程中的視認(rèn)事件進(jìn)行打點(diǎn)標(biāo)記。分光輻射照度計(jì)安裝在試驗(yàn)車上方實(shí)時(shí)采集洞內(nèi)外顯 色指數(shù)、色度、色溫參數(shù)，駕駛員佩戴動(dòng)態(tài)眼動(dòng)儀實(shí)時(shí)采集動(dòng)態(tài)視覺特征和視野范圍，記錄 隧道路段、交通、環(huán)境信息。（以下隧道各段測(cè)試環(huán)境相同）
[0040] (1)試驗(yàn)人員以停車視距為標(biāo)準(zhǔn)安全距離，在隧道入口前A點(diǎn)距地面1. 5m高度處 架設(shè)成像式亮度計(jì)，如圖2所示，測(cè)量隧道入口洞外亮度，并記錄。
[0041] (2)成像式亮度計(jì)采集在隧道內(nèi)入口段路面不受洞外光線影響亮度均勻的位置的 的亮度，得到入口段路面平均亮度，并記錄。
[0042] (3)調(diào)整洞內(nèi)入口段的平均亮度，在隧道內(nèi)入口段路面不受洞外光線影響亮度均 勻的位置左側(cè)車行道中央標(biāo)記點(diǎn)C放置20cmX20cmX20cm灰色目標(biāo)物；并在隧道入口外距 離目標(biāo)物停車距離位置路側(cè)D點(diǎn)位置分別進(jìn)行標(biāo)記。根據(jù)日本在《高速公路設(shè)計(jì)要領(lǐng)》中 加速度的安全舒適性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，并將較舒適的加減速度下限、設(shè)計(jì)速度和不同設(shè)計(jì)速度對(duì) 應(yīng)的停車視距代入公式（1)，計(jì)算得出不同設(shè)計(jì)速度下被試車輛與目標(biāo)物之間的距離，如表 1所示。
[0044] 式中：VI--被試車輛初速度，m/s ;
[0045] V2--設(shè)計(jì)速度，m/s ;
[0046] a--平均加速度，m/s2;
[0047] S--停車視距，m ;
[0048] L一一被試車輛與目標(biāo)物之間的距離，m。
[0049] 表1被試車輛與目標(biāo)物之間的距離
[0051] (4)駕駛員駕駛車輛由距離目標(biāo)物L(fēng)處開始起步，達(dá)到隧道限速后保持隧道限速 水平行駛，待發(fā)現(xiàn)并看到隧道內(nèi)路面目標(biāo)物及時(shí)告知副駕駛試驗(yàn)人員，試驗(yàn)人員記錄駕駛 員在隧道洞口暗適應(yīng)斷面的感受。通過(guò)機(jī)動(dòng)車非接觸速度儀記錄駕駛員發(fā)現(xiàn)目標(biāo)物時(shí)車輛 的位置、目標(biāo)物的位置和運(yùn)行速度，并計(jì)算它們之間的距離，以此作為視認(rèn)距離。
[0052] (5)分光輻射照度計(jì)安裝在試驗(yàn)車上方實(shí)時(shí)采集洞內(nèi)外顯色指數(shù)、色度、相關(guān)色溫 等參數(shù)，眼動(dòng)儀實(shí)時(shí)采集駕駛員動(dòng)態(tài)視覺特征和視野范圍，記錄隧道路段、交通、環(huán)境信息， 檢測(cè)時(shí)間和注視點(diǎn)不同分布位置對(duì)應(yīng)的時(shí)間在駕駛員前方視野錄像中時(shí)間同步顯示。
[0053] 各類檢測(cè)儀器采集數(shù)據(jù)等信息的時(shí)間精度和頻率不一致，需要對(duì)其進(jìn)行規(guī)一化處 理。如表2所示為各類檢測(cè)儀器采集隧道白天入口段照明環(huán)境質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)。
[0054] 表2隧道白天入口段照明質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)
[0057] 對(duì)視認(rèn)距離與入口段亮度折減系數(shù)關(guān)系進(jìn)行定性與定量分析，最終得到視認(rèn)距離 與入口段亮度折減系數(shù)的計(jì)算模型：
[0059]其中：
[0060] K--入口段殼度折減系數(shù)；
[0061 ] D--視認(rèn)距尚（m)。
[0062] 將設(shè)計(jì)速度為60km/h、80km/h、100km/h時(shí)的停車視距代入公式2,計(jì)算得白天隧 道入口段洞內(nèi)外最小亮度折減系數(shù)閾值為表3所示。
[0063] 表3入口段亮度折減系數(shù)安全閾值
[0065] 建議將隧道白天入口段不同設(shè)計(jì)速度下亮度折減系數(shù)取值調(diào)節(jié)至高于表3所示 不同車速下白天入口段亮度折減系數(shù)閾值以保證白天隧道入口段的行車安全。
[0066] 2、隧道夜間入口段檢測(cè)
[0067] (1)隧道內(nèi)路面亮度
[0068] 由隧道外向隧道內(nèi)，以隧道內(nèi)不受洞外自然光源影響區(qū)域的平均路面亮度值作為 夜間隧道入口段路面平均亮度的表征值。具體測(cè)量方法為：從隧道洞口處每間隔lm測(cè)量車 行道分界線上的路面亮度，尋找到亮度不再變化的均勻區(qū)域，測(cè)量此區(qū)域的平均亮度作為 隧道夜間入口段的路面亮度的表征值。
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