隧道工程PPT教学课件1.6道路隧道的运营照明

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1、第五章 道路隧道的运营照明 1、概述 2、道路照明质量 3、亮度曲线的组成 4、减光建筑与植被的减光作用 5、照明设计 第一节 概述 1、目的 把必要的视觉信息传递给司机，提高驾驶的安全性 和增加舒适感 2、隧道照明与道路照明的异同 昼间照明（更加复杂），亮度水平 3、隧道照明设计的主要困难 隧道入口及其相邻区段需要考虑人的视觉适应过程 第一节 概述 4、照明设计应考虑的问题 1）隧道附近的环境 2）隧道状况 3）交通状况 4）附属设备状况 5）维护管理状况 第一节 概述 5、汽车司机从明亮的环境接近、进入、通过、驶 出隧道过程中所产生的视觉问题 1）进入隧道前的视觉问题（白天）：“黑洞效应”

2、 （长隧道），“黑框效应”（短隧道），亮度差异 过分悬殊 2）进入隧道后立即出现的视觉问题（白天）：暗 适应，“适应的滞后现象” 第一节 概述 3）隧道内部的视觉问题(白天，夜间）：废气形成 的烟雾，降低了隧道的能见度 4）隧道出口的视觉问题：白天，长隧道，接近出 口，“亮洞”，眩光，舒适性；夜间，黑洞，看不 清外部道路的线形以及路上的障碍物，行车不安 全 第二节 道路照明质量 1、司机的视觉 2、影响视觉的主要因素 3、道路照明的质量 光的度量 1、光通量：单位时间内光辐射能量的大小，光源 发出光的量。单位：lm（流明），1流明是发光强 度为1cd（坎德拉）的均匀点光源在1sr（球面度） 内

3、发出的光通量。在照明工程中，光通量是说明 光源发光能力的基本量。例如一只220V、40W的 白炽灯的光通量为350lm，而一只220V、40W的荧 光灯的光通量为2100lm，为白炽灯的6倍。 光的度量 2、发光强度（光强） 由于辐射发光体在空间发出的光通量不均匀，大 小也不相等，为了表示辐射体在不同方向上光通 量的分布特征，需引入光通量的（空间）角密度 的概念。S为点状发光体，它向各个方向辐射光通 ，若在某方向上取微小立体角d，在此立体角内 所发出的光通量为d，则两者的比值即为该方向 上的光强。 光的度量 2、发光强度（光强） 光强的单位是坎德拉（cd），国际单位制中基本 单位之一。光强用于

4、说明光源和灯具所发出的光 通量在空间各个方向或在选定方向上的分布密度 。例如一只220V、40W的白炽灯的光通量为350lm ，它的的平均光强为28cd，若在该灯泡上面装一 盏白色搪瓷平板灯罩，则灯的正下方的发光强度 能提高到7080cd。如果配上一个聚焦合适的镜 面反射罩，则灯正下方的光强可达数百cd。 光的度量 3、照度 照度是用来表示被照面上光的强弱，以被照场所 光通的面积密度来表示。取微小面积dA，入射的 光通为d，则照度为两者的比值。平均照度 照度的单位为勒克斯（lx），1lx表示在1m2的面积 上均匀分布1lm光通量的照度值，或者是一个光强 为1cd的均匀发光的点光源，以它为中心，

5、在半径 为1m的球表面上，各点所形成的照度值。 光的度量 3、照度 1lx的照度是比较小的，在此照度下仅能大致地辨 认周围物体。例如，晴朗的满月夜地面照度约为 0.21lx，白天采光良好的室内照度为100500lx， 晴天室外太阳散射光（非直射）下的地面照度约 为1000lx，中午太阳光照射下的地面照度可达 100000lx。 光的度量 4、光出射度（面发光度） 具有一定面积的发光体，其表面上不同点的发光 强弱可能是不一致的。为表示这个辐射光通量的 密度，可在表面任取一微小的单元面积dA，如果 它发出的光通量为d，则该单元面积的平均光出 射度为两者的比值。光出射度就是单位面积发出 的光通量，单

6、位为辐射勒克斯（lx）。光出射度和 照度具有相同的量纲，其区别在于光出射度表示 发光体发出的光通量表面密度，而照度则表示被 照物体所接受的光通量表面密度。 光的度量 5、亮度 光射出度只表示单位面积上发出光通量的多少， 没有考虑光辐射的方向，不能表征发光面在不同 方向上的光学特征。亮度就表示垂直于视线方向 上的单位投影面积的发光强度。亮度是一个具有 方向性的物理量，当人眼从不同的方向观察同一 对象时，能 感觉到在不同观察方向上，对象的亮 暗程度是不相同的。决定亮暗程度的并不是对象 在发光面上的发光强度，而是亮度。单位为尼特 第二节 道路照明质量 质量的评价：获得的视觉信息良好的必要的视 觉条件

7、照明设施（物理过程）、正确发挥视觉 生理和心理过程的作用（生理、心理过程） 司机的视觉 1、视野 2、可见光：肉眼能感觉到的光 3、人的视觉：“亮度适应”，“暗适应”，“亮适应” 4、司机的注视范围：视觉亮度， 第二节 道路照明质量 质量的评价：获得的视觉信息良好的必要的视 觉条件照明设施（物理过程）、正确发挥视觉 生理和心理过程的作用（生理、心理过程） 司机的视觉 1、视野：人眼的视野较广，大约100度范围，上 约50、下约75度 2、可见光：肉眼能感觉到的光 3、人的视觉：视网膜上分布着两种感光细胞，锥 状体和杆状体细胞，根据光强度不同进行工作。“ 亮度适应”，（眼睛对于外界的亮度变化，能

8、适当 地调节锥状体和杆状体细胞使之具有合适的感度 ）“暗适应”（杆状体细胞），“亮适应”（锥状体细胞 ） 司机的视觉 4、司机的注视范围：国际照明委员会（CIE）建议： 司机观察路面的平均视点高度为1.5m，大体相当于汽车司 机的人眼高度，若向前注视的视角约为1则注视的范围约 为正前方60160m左右，在此范围内的路面亮度分布状况 ，对司机视觉直接起作用。 司机的视觉 5、司机的看视条件 路面平均亮度，对隧道来说还有作为背景的墙面 亮度； 路面亮度均匀度 物体的亮度； 物体与背景的亮度对比； 观察物体时的有效时间； 眩光程度等。 司机的视觉 此外，还与物体的形状，轮廓的清晰度、在视野 中的位置

9、，以及是否出现在预料的位置上，或是 突然出现在非预料位置上等有关，视觉是以生理 量度量的，受观察者的精神、视力、身体状况的 影响。还受气象（如雾等）和空气混浊程度的影 响。 影响视觉的主要因素 1、适宜的亮度 1）亮度 2）适宜的亮度是物体在视网膜上成像引起视觉的 基本条件。视觉与亮度的对数成正比关系，“最低 亮度阈”，视觉上限，眩光 影响视觉的主要因素 2、对象的大小 “对象”的定义就是能够看到的事物或者事 物的一部分。能否看清对象，除了依赖于照 明条件外，还决定于对象的大小。 影响视觉的主要因素 3、对象和背景的亮度对比 1）定义（表达式）在观察方向上，若对象的表面 亮度为L0，背景亮度为

10、 Lb，则对象与背景的亮度 对比C可用下式表示 C值表示对象与背景亮度差别的大小，C值越大， 可以识别得越清楚。C值小到某一值以下时就不能 识别对象了。 影响视觉的主要因素 4、颜色对比的影响 1）背景与对象之间应该存在颜色对比（颜色上的 差别） 2）亮度对比是识别对象的主要因素，颜色对比则 为辅助因素 5、环境亮度的影响 1）照明对象以及所在的环境或对象的背景 2）原因 影响视觉的主要因素 对背景亮度的要求是足以识别背景。隧 道内背景主要是路面和墙面，顶棚也可以是 背景。足够亮的背景，才能衬托出对象的轮 廓和相对位置，使司机作出准确的判断，保 证行车安全。 影响视觉的主要因素 6、空气对能见

11、度的影响 空气对光通的衰减作用和光幕 发光（或反光）物体的光通，必须经过空气才 能到达人的眼睛。在传播的过程中受到吸收作用 和散射作用造成光通衰减。空气的散射是造成定 向传播的光通衰减的最主要原因。 空气的散射作用 散射是指空气组成成份把原来向一个方向传播 的光变成向各个方向传播，使原来光线减弱的现 象。 透过率 影响视觉的主要因素 7、观察时间的长短 观察尺寸大的物体只需很短的时间，同 一物体，照度越高（背景亮度越大），识别 时间越短。 道路照明的质量 1、路面平均亮度（Lav）：背景：路面（主要）、 墙面，障碍物，亮度对比度 路面（背景）亮度越高，眼睛的对比灵敏度越 好（亮度对比阈越小）。

12、Dunbar实验表明：平均 亮度升高时，察觉障碍物所必要的亮度对比C变小 。即，障碍物变得更容易看清楚，见图。国外一 些国家的路面平均亮度一般取l2cdm2 。 察觉障碍物的平均亮度Lav和亮度对比C的关系 道路照明的质量 2、路面亮度均匀度： 保证亮度均匀度是为了给司机提供良好的能 见度和视觉上的舒适性。如果亮度高，则均匀度 要求可以不很严格。干燥路面和湿路面的路面亮 度有很大变化，均匀度也相应有很大变化。严格 的均匀度要求，一般限于干燥路面和路面平均亮 度较低的情况。 道路照明的质量 总均匀度（U0） 为了使路面上所有区域都有足够的亮度和对比度，提 供令人满意的能见度，需要规定路面最小亮度

13、和平均亮度 比值的范围。 式中:Lav距车道边缘1/4宽度处(左或右)测得的路面平 均亮度； Lmin距车道边缘1/4宽度处(左或右)测得的路面最低 亮度。 道路照明的质量 对于隧道总均匀度包括路面和两侧2m高 范围内的墙面，昼间U00.7；夜间U00.5。 对于露天道路一般不低于0.4。 道路照明的质量 2）纵向均匀度：为了提供视觉舒适性，要求沿各 车道线中心线有一定的纵向均匀度。纵向均匀度 是沿中心线的局部亮度的最小值和最大值之比。 式中：Lmax从车道线中心线测得的最大亮度； Lmin从车道线中心线测得的最小亮度。 隧道纵向均匀度包括路面两侧2m高范围的墙面， 昼间Ul0.8；夜间Ul0

14、.6。露天道路依道路等级不同， 不低于0.7或0.5。 道路照明的质量 3、眩光限制：失能眩光、不舒适眩光 失能眩光 眩光导致的识别能力的下降，是由光在眼睛里发生散射 过程造成的。表示对照明设施造成的能见度损失方面的评 价，用被试对象物体的亮度对比的阈值增量（TI）表示， 是典型的司机视觉作业。失能眩光是生理上的过程，是表 示由生理眩光导致辨认能力降低的一种度量。 不舒适眩光 眩光造成的不舒适感，目前还没有专门的测量仪器， 是用眩光控制等级（G）表示所感到的不舒适程度的主观 评价。表示在眩光感觉中的动态驾驶条件下，对道路照明 设施的评价,心理上的过程。 道路照明的质量 4、诱导性：为了保证交通

15、安全，道路的走 向，道路的界限，道路交叉点以及特殊地点 都应该清晰可见，要求有良好的诱导性。诱 导性一般来自两个方面：即视见诱导性和光 学诱导性。诱导性通过各种诱导标志和照明 设施获得，与照明设施等一起，共属交通安 全设施范围。 道路照明的质量 视见诱导性 道路视线诱导标志，是沿行车带标明道路边缘和 线形的一种设施，以便昼夜诱导司机的视线，并 根据需要设在某一路段上，如路面中心线、路线 或两侧路面标志、道路护栏与护桩、积雪地区设 置雪标杆等。 隧道内墙面也可以起诱导作用，但隧道内的诱导 作用首先要求有足够的照明，使诱导标志成为可 以视见的。 道路照明的质量 光学诱导性 在道路照明设施中，排列成

16、行的照明器可以指示 出道路走向、弯道、交叉和各种特殊场合，再配 合其它视线诱导标志，能在远距离上使司机明显 地注意到有危险性的地段。 照明器在排列、光色、光强以及设置的方位和间 隔的变化，会有效地起到光学诱导作用。 道路照明的质量 在同一区段内注意保持照明的一致性（照 明系列及光色等），以及在不同区段，尤其 不同等级的道路，采用不同类型的光源、不 同的格调等，都会有效地起到光学诱导作用 。 在规模大、线形复杂、多层次的立体交叉 场合不宜大量装设路灯，这种场合宜采用高 杆照明，在照亮道路的同时也照亮环境，可 以获得与白天相似的良好诱导性。 第三节 亮度曲线的组成 1、照明区段的划分 2、亮度曲线的组成 第三节 亮度曲线的组成 基本要求：视觉信息的不间断性和照明的经济性 ，前者要求有较高的亮度，后者要求有较低的亮 度，照明设计者应把他们统一起来。 解决方法： 提高洞内亮度水平：亮度是基础，不经济，没充分利 用人的视觉适应规律 考虑视觉适应规律，把亮度维持在一个实际情况容许 的最低极限水平上。接近段，入口段、过渡段、中间 段、出口段 照明区段的划分 1、接近段：洞口前，从注视点到适应点之间的