高速公路隧道照明測量方法探析

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摘要：由于山西省特殊的地域特點，導致高速公路隧道里程占比較高，長隧道、特長隧道數(shù)量較多，高速公路重載貨車流量較大；隧道內亮度較低，煙塵較大，機電設施運行環(huán)境差，元器件老化較快。運營期隧道內照明燈具衰減較快，隧道內亮度不夠是導致山西省高速公路交通事故的主要原因。介紹了三種隧道內照明測量方法，并通過現(xiàn)場實測對這三種方法進行了對比分析。

關鍵詞：隧道照明設施；照度測量法；亮度計測量法；CCD測量法

0引言

高速公路隧道洞口內外環(huán)境差異較大，洞內外亮度差異極大，由于人眼的明暗視覺特性決定了駕駛員在從亮度高的洞外駛入隧道洞口時，眼睛有短暫的視覺失明，視覺失明的時間和程度由隧道洞口內外的亮度差決定。高速公路內隧道行車安全的決定因素是隧道內的亮度指標［1］。長度超過100m的隧道基本都設置隧道照明設施來滿足隧道內亮度需求［2］。隧道內照明設施主要分為高壓鈉燈和LED燈，高壓鈉燈亮度低、能耗高，正逐步被LED燈取代。LED燈具前期亮度高，隨著使用時間的增加，光效衰減明顯。由于隧道內環(huán)境惡劣，煙塵較大，使LED燈罩上積塵嚴重，LED發(fā)光元器件老化嚴重，這些都使LED燈具的光效降低，使高速公路隧道內亮度降低，影響高速公路隧道行車安全［3－5］。高速公路隧道內照明燈具的測量是隧道內照明設施養(yǎng)護、更新?lián)Q代的科學依據(jù)，是隧道內行車安全的有利保障［6］。

1隧道內照明測量方法

高速公路隧道內照明燈具的測量主要分為照度測量法、亮度計測量法和CCD測量法三種。

1．1照度測量方法

利用照度計測量隧道內路面的照度，根據(jù)路面材料特性換算成隧道內路面亮度。照度測量法根據(jù)布點方法的不同分為中心布點法和四周布點法，本文以中心布點法為例進行研究。利用30m卷尺，根據(jù)測試區(qū)域的長度和寬度，將測試區(qū)域內的每條車道縱向間距M等分（M通常取10，當縱向測試距離大于50m時，M的取值應保證縱向等分間距不大于5m）；橫向間距N等分（N通常取3），使測試區(qū)域內每條車道形成M×N的網格，整個測試區(qū)域共形成k×M×N個網格（k為測試區(qū)域內包含的車道數(shù)），在每個網格中心測量照度。隧道內中心布點如圖1所示。

1．2亮度計測量法

在道路每條車道的中心線上，離地高度1．5m處架設亮度計，亮度計的縱向觀測位置應距第一排觀測點60m，縱向測量長度為100m。測量區(qū)域內布點方式參照照度測量方法的中心布點法。

1．3CCD測量法

利用CCD成像技術，對測量區(qū)域進行一次性拍照，利用計算軟件將照片上任一像素點的亮度值計算出來。

2現(xiàn)場實測

選取正常通車高速公路隧道內基本段為實測路段，隧道內為雙車道單向行駛隧道，路面為混凝土路面，燈具為雙側對稱布設，兩側有電纜溝?；径沃虚L度為100m的一段作為照明實測試驗段，選取中間相鄰兩組燈為照度測試區(qū)域。先利用30m卷尺，根據(jù)要求現(xiàn)場布點，然后利用照度計進行現(xiàn)場實測，并記錄數(shù)據(jù)，如圖2所示。同理，現(xiàn)場布置亮度測量點并進行標記，然后利用亮度計進行現(xiàn)場實測，并記錄數(shù)據(jù)。在CCD計算區(qū)域4個角做標記，然后進行拍攝。

3實測結果對比及分析

照度計照度測量結果如表1所示，照度與亮度的換算系數(shù)取10lx／（cd·m－2）。通過分析表1～表3可知：（1）用照度計測量平均照度換算得到的平均亮度與亮度計測量的平均亮度數(shù)值有差異，照度換算亮度換算系數(shù)取10lx／（cd·m－2），而實際路面的真實系數(shù)與10lx／（cd·m－2）有差異。（2）用CCD成像測量的平均亮度是按計算面積積分得到的，不需要畫點計算；如果需要計算均勻度，則在圖像上取點，按單點的亮度值計算。（3）照度計測量法和亮度計測量法需要現(xiàn)場布設多個測量點，測量速度慢，單點測量值離散性大。

4總結

本文介紹了高速公路隧道內照明燈具亮度的三種測量方法，這三種方法的適用場合不同，精確度也不同。通過實測得出以下結論：CCD成像亮度測量法，測量速度快，測量精度最高；亮度計布點測量法現(xiàn)場實測難度大，不僅需要按要求布置多個測量點，每個測量點的測量過程也比較復雜。

參考文獻：

［1］杜志剛，潘曉東，楊粉，等．高速公路隧道進出口視覺震蕩與行車安全研究［J］．中國公路學報，2007，20（5）：101－104．

［2］張亞林．高速公路中短隧道照明研究［D］．長沙：湖南大學，2008：16－18．

［3］王輝，劉浩學，趙坤華，等．公路隧道環(huán)境中交通事故特征分析［J］．公路，2009（11）：144－147．

［4］張生瑞，馬壯，林石強．高速公路隧道群交通事故分布特點及預防對策［J］．長安大學學報：自然科學版，2007，27（1）：63－66．

［5］謝海麗．公路暖道照明系統(tǒng)的分析與實現(xiàn)［D］．西安：長安大學，2007：25－28．

［6］譚小剛．基于模糊評價法和層次分析法的高速公路隧道機電設施綜合評價模型［J］．公路交通科技，2016（7）：140－143．

作者:緱龍 單位:山西省交通建設工程質量檢測中心