隧道照明過渡段人眼適應(yīng)問題研究.pdf

1、本論文是國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目《公路隧道照明察覺對(duì)比設(shè)計(jì)方法研究》(批準(zhǔn)號(hào)51278507)的研究子課題。
　　隧道照明中最亟待解決的問題即視覺適應(yīng)問題,相對(duì)于道路照明來說,隧道結(jié)構(gòu)比較特殊,是一種兩側(cè)和頂部封閉的空間,因此在白晝,機(jī)動(dòng)車駕駛員在接近或者進(jìn)入隧道,會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的視覺狀態(tài)的變化,即視覺暗適應(yīng)過程,這是影響隧道照明行車安全的最重要因素。
　　從接近隧道到進(jìn)入洞口,人眼經(jīng)歷了從洞外亮度到入口段亮度的暗適應(yīng)過程,以洞外亮

2、度為基準(zhǔn),采用科學(xué)的計(jì)算方法獲得入口段照明亮度Lth是保障和維持機(jī)動(dòng)車駕駛員視覺功效的關(guān)鍵因素,這也是通過人工照明的方法提升視覺適應(yīng)水平的過程。
　　隧道照明過渡段是銜接隧道入口段直至中間段(隧道一般照明段)的組成部分,與從洞外到入口段環(huán)境亮度的劇烈變化不同,過渡段是車輛在完全進(jìn)入隧道后,承擔(dān)駕駛員暗適應(yīng)視覺過渡功能的分段,隧道照明設(shè)計(jì)中,在入口段照明水平確定的條件下,過渡段的亮度水平變化及相關(guān)指標(biāo)的確定,可以影響隧道中間段(光源

3、用量一般最大)照明設(shè)計(jì)及計(jì)算,是與隧道內(nèi)部視覺功效水平、舒適度及照明節(jié)能密切相關(guān)的重要因素,本課題主要是針對(duì)隧道照明過渡段的人眼視覺狀態(tài)進(jìn)行研究,以求獲得適應(yīng)條件下各參數(shù)變量之間的關(guān)系,為隧道照明工程建設(shè)實(shí)踐提供參考和指導(dǎo)。
　　現(xiàn)行隧道照明設(shè)計(jì)規(guī)范中,隧道過渡段亮度Ltr是基于CIE推薦的經(jīng)典的暗適應(yīng)曲線進(jìn)行計(jì)算的,而視覺暗適應(yīng)曲線一般是利用暗適應(yīng)計(jì)等醫(yī)學(xué)測(cè)試儀器,在變化的照明環(huán)境中,通過考察被試者在正確感知、識(shí)別特定觀察對(duì)象時(shí)

4、的環(huán)境照明強(qiáng)度來獲得的。交通照明主要關(guān)注的是各種條件下的視覺功效,在已有的道路、隧道照明研究當(dāng)中,反應(yīng)時(shí)間法已被證明是一種成熟、可靠的視覺功效實(shí)驗(yàn)方法,論文采用改進(jìn)的反應(yīng)時(shí)間實(shí)驗(yàn)方法,加入視覺適應(yīng)變化的條件,測(cè)定符合隧道照明適應(yīng)模式的反應(yīng)時(shí)間水平,通過分析獲得以最佳視覺功效為前提的人眼適應(yīng)狀態(tài)變化規(guī)律,是對(duì)以暗適應(yīng)曲線為基礎(chǔ)的計(jì)算方法的修正和補(bǔ)充。
　　隧道照明亮度是影響視覺適應(yīng)水平的主導(dǎo)因素,考慮隧道照明工程實(shí)踐中燈具光源的使用

5、情況,論文同時(shí)也采用了已經(jīng)被廣泛應(yīng)用的視覺顯示終端模擬測(cè)試方法,利用計(jì)算機(jī)編程的方式,實(shí)現(xiàn)光度、色度參數(shù)在視覺終端輸出的可控性,其中視覺功效仍采用符合道路交通照明功能需求的反應(yīng)時(shí)間來評(píng)價(jià),主要考察不同色溫對(duì)視覺適應(yīng)狀態(tài)的影響;首次在程序中加入了模擬動(dòng)態(tài)變化,使得測(cè)定結(jié)果更符合隧道駕駛的視覺特點(diǎn),同時(shí),利用計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)所獲得的視覺功效數(shù)據(jù),對(duì)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn),證明了測(cè)試結(jié)果的科學(xué)性和可信度。
　　論文同時(shí)也考慮了Cirtop

6、ic視覺條件對(duì)視覺適應(yīng)影響,亮度水平?jīng)Q定了瞳孔大小,而Cirtopic視覺的光譜響應(yīng)通過生物節(jié)律效應(yīng)影響著瞳孔變化水平,對(duì)視覺功效的影響是顯著的,基于非視覺效應(yīng)研究理論,通過對(duì)隧道照明人眼的瞳孔尺寸測(cè)定,獲得在視覺適應(yīng)狀態(tài)下,不同光源瞳孔與亮度水平的變化關(guān)系模型,可以方便的計(jì)算隧道內(nèi)部照明各分段中人眼瞳孔尺寸的變化,也可以作為隧道照明光源、色溫選擇及視覺適應(yīng)狀態(tài)的評(píng)價(jià)依據(jù)。
　　論文最后通過分析在隧道內(nèi)部復(fù)雜照明環(huán)境行車時(shí)駕駛員的

7、視覺特點(diǎn),結(jié)合對(duì)影響隧道內(nèi)部視覺適應(yīng)(過渡段)主要影響因素的研究建立關(guān)系模型組,提出合理的隧道照明過渡段的設(shè)計(jì)計(jì)算方法,也可以方便的確定隧道內(nèi)部中間段、出口段的照明設(shè)計(jì)指標(biāo)及區(qū)段劃分方法,在進(jìn)一步優(yōu)化的視覺功能需求的前提下,降低隧道照明能耗的浪費(fèi),對(duì)隧道照明工程建設(shè)具有良好的實(shí)用價(jià)值。
　　通過大量的實(shí)驗(yàn)和理論研究,總結(jié)本論文的創(chuàng)新之處主要在于以下幾個(gè)方面:
　　1、以視覺功效法為基礎(chǔ),引入亮度適應(yīng)為條件的實(shí)驗(yàn)研究方法,針對(duì)

8、目前國(guó)標(biāo)中以CIE標(biāo)準(zhǔn)暗適應(yīng)曲線為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方法提出補(bǔ)充和修正,并提出基于不同照明光源的理論計(jì)算模型及相關(guān)參數(shù)修正。
　　2、考慮非視覺效應(yīng)對(duì)隧道照明視覺適應(yīng)的影響,引入對(duì)人眼瞳孔數(shù)據(jù)的測(cè)定,利用視覺功效法獲得適應(yīng)條件下,Cirtopic視覺效應(yīng)與視覺適應(yīng)水平(亮度)的關(guān)系模型。
　　3、采用了實(shí)驗(yàn)室實(shí)測(cè)與動(dòng)態(tài)計(jì)算機(jī)終端視覺評(píng)價(jià)相結(jié)合的方法,獲得了色溫與視覺適應(yīng)水平、亮度與反應(yīng)時(shí)間的計(jì)算模型,提出科學(xué)的隧道內(nèi)部人工照明計(jì)算方