公路隧道洞外適應亮度的確定方法

1、公路隧道洞外適應亮度的確定方法胡英奎陳仲林張青文翁季（重慶大學建筑城規(guī)學院重慶400045）摘要：要：在分析駕駛員在隧道洞外適應亮度內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，介紹了隧道洞外亮度L20的3種確定方法：查表法、環(huán)境簡圖法、黑度法，及等效光幕亮度Lseq的確定方法，并對比分析用L20和Lseq表達隧道洞外亮度的合理性，提出用等效光幕亮度Lseq表達駕駛員駕車接近隧道時的適應亮度更為合理。考慮CIE推薦的計算Lseq的各環(huán)邊界視角為近似值，提出用各環(huán)邊界視

2、角想精確值計算等效光幕亮度Lseq能進一步提高計算精度。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：隧道照明適應亮度洞外亮度等效光幕亮度駕駛員在隧道洞外的適應亮度是指駕駛員駕車接近隧道過程中所感受到并已適應的環(huán)境亮度。駕駛員的適應亮度在接近隧道過程中不斷變化，一般取距隧道一個停車視距處的適應亮度作為隧道照明設計的基礎(chǔ)，并稱之為隧道洞外亮度。洞外亮度的取值直接影響隧道入口段亮度的設計值，進而影響過渡段等后續(xù)照明段的亮度設計值。隧道洞外亮度的合理取值對工程投資和運營過

3、程中的能耗影響很大。日本東京灣海底隧道曾在設計中做過詳細比較，在其他條件（包括設計車速等）相同的情況下，如果洞外亮度分別設定為4000cdm2與6000cdm2，則設備費相差34%，年耗電量（kWh）相差達30%[1]。因此，合理確定隧道洞外亮度是科學確定隧道入口段亮度的前提條件，且對在保證交通安全的前提下實現(xiàn)隧道照明節(jié)能有著重要意義。國際上現(xiàn)行的隧道照明設計規(guī)范多用駕駛員20視場中的平均亮度L20或等效光幕亮度Lseq表達洞外亮度。L

4、20是指在接近段起點處、據(jù)地面1.5m高、正對洞口方向20視場實測得到的平均亮度；等效光幕亮度Lseq是考慮駕駛員開車時眩光源的光入射到駕駛員的眼中發(fā)生散射而產(chǎn)生的光幕亮度，是考慮瞬時適應和大氣、汽車擋風玻璃等透光介質(zhì)中的光學散射等的影響，在駕駛員視網(wǎng)膜上產(chǎn)生的光幕亮度。本文將對比分析用L20和Lseq表達隧道洞外亮度的確定方法及其合理性。1洞外亮度L20Schreuder在1962年進行的實驗室實驗中試圖用L20代表駕駛員駕車接近隧道

5、時的適應亮度。CIE在1973年發(fā)布的26號出版物中建議，在3個不同位置測量駕駛員20視場內(nèi)的平均亮度，然后分別乘以不同的權(quán)重系數(shù)再取平均值作為注：①主要受隧道入口朝向的影響。暗環(huán)境在北半球指南向隧道入口（即駕駛員向北行駛進入隧道）；亮環(huán)境在北半球指北向隧道入口（即駕駛員向南行駛進入隧道）；對于東向或西向隧道入口，取暗環(huán)境和亮環(huán)境對應的中間值。②主要受周圍景物亮度的影響。暗環(huán)境指周圍景物為低反射比的隧道入口；亮環(huán)境指周圍景物為高反射比的

6、隧道入口。③主要受隧道入口朝向的影響。暗環(huán)境在北半球指北向隧道入口（即駕駛員向南行駛進入隧道）；亮環(huán)境在北半球指南向隧道入口（即駕駛員向北行駛進入隧道）；對于東向或西向隧道入口，取暗環(huán)境和亮環(huán)境對應的中間值。④停車視距為60m時，實際不會遇到天空百分比為35%的情況。該方法使用簡單，適用于在設計階段無實測數(shù)據(jù)可以利用的情況，僅需要隧道洞口的幾個基本參數(shù)，就可以通過查表快速得到洞外亮度的參考值，因而在一定時期內(nèi)得到廣泛應用。我國現(xiàn)行隧道照

7、明設計規(guī)范[1]也推薦了該方法，并根據(jù)我國的實際情況，參考其他國家和地區(qū)的相關(guān)規(guī)范給出了類似于表1的表格。但該方法僅簡單的考慮了隧道的幾個基本參數(shù)對洞外亮度的影響，而洞外亮度L20受地理位置、季節(jié)、天氣以及洞口形式、洞外植被種類等眾多因素的影響，且不同地點的天空亮度差別很大，洞外不同景物的反射率差別也很大。顯然，用該方法僅能得到近似的設計參考值，有時用該方法得到的洞外亮度值甚至可能與實際洞外亮度值相差較大。1.2用環(huán)境簡圖法確定L20環(huán)

8、境簡圖法是根據(jù)20視場內(nèi)天空、路面等各種景物的亮度及它們在20視場內(nèi)所占的面積百分比用式（1）計算得到L20：（1）thERC20=τLLρLγLL?式中：為天空所占百分比；為天空亮度；為道路所占百分比；為路面亮度；γCLρRL為景物所占百分比；為景物亮度；為隧道入口所占百分比；為隧道入口?ELτthL段亮度；。1=τργ?值得注意的是，式（1）中的隧道入口段亮度是需要根據(jù)洞外亮度L20確thL定的，即在計算確定L20時，還是一個未知數(shù)