一種隧道入口遮陽棚漸變光環境設計方法技術

本發明專利技術公開了一種隧道入口遮陽棚漸變光環境設計方法，包括以下步驟：步驟一：確定遮陽棚的長度Lc：步驟二：根據隧道洞口斷面形狀尺寸和初步確定的遮陽棚長度Lc，在CAD中構建隧道和遮陽棚模型；步驟三：將隧道和遮陽棚模型導入Ecotect?Analysis軟件中進行光環境仿真，通過確定不同透光率遮光板的組合使遮陽棚內光環境漸變滿足隧道入口駕駛員視覺暗適應需求，并修正遮陽棚總長度。本發明專利技術的方法操作簡單、結果可靠準確。

Design method of gradual light environment for awning of tunnel entrance

The invention discloses a tunnel entrance awning gradient light environment design method comprises the following steps: determining the awning length Lc: step two: according to the tunnel cross-section shape and size and determine the initial awning length Lc, construction of tunnel and awning model in CAD; step three: tunnel and the awning model into Ecotect Analysis software for optical environment simulation, by determining the combination of different light transmittance of the shading plate so that the sunshade shed light environment gradually to meet the needs of dark adaptation of the tunnel entrance and correction of the total length of the driver's vision and sunshade. The method of the invention has simple operation and reliable and accurate results.

【技術實現步驟摘要】
一種隧道入口遮陽棚漸變光環境設計方法
本專利技術屬于公路隧道交通安全設施領域，特別涉及一種隧道入口遮陽棚漸變光環境設計方法。
技術介紹
隨著我國公路隧道建設的發展，隧道入口處行車安全問題越來越引起人們的重視。研究表明，隧道入口內外光照度差異大，是隧道入口發生交通事故的主要原因。因此，在隧道入口處設置一定長度的減光構件，實現隧道洞口內外的照度差合理過渡非常必要。目前國內關于隧道入口減光構件的研究主要有兩個方向：一種是通過改變梁肋板間距來改變透光率的遮光棚；另一種是頂部采用同一種材料遮擋的遮陽棚。分析兩種不同的減光構件可知，遮光棚雖然在一定的程度上緩解了隧道入口的交通事故，但晴天遮光棚下的眩光、路面上出現黑白相間的陰影等會對駕駛員的視覺產生一定的影響，不能有效地保證行車安全；同時鋼筋混凝土拱形結構的變間距肋板型遮光棚施工工藝繁瑣、進度慢，對其他施工行為干擾大。而國內現有的隧道入口遮陽棚設計選用的遮擋材料的透光率單一，雖然降低了外界環境與隧道洞內的亮度差，但這種單次亮度降低依舊不能消除隧道入口的“黑洞效應”，與駕駛員適應亮度差的視覺特性吻合性較低，其方法的科學性不足，改善隧道入口的行車安全收效不大。因此，在上述相關實踐的基礎上，研究一種光環境漸變的公路隧道入口遮陽棚的設計方法，通過確定遮陽棚的長度以及在不同位置使用多種透光率遮光板的組合，實現遮陽棚整體透光率的變化沿著行車方向由大到小，把洞口亮度劇變通過設置遮陽棚合理降低到駕駛員的視覺變化能適應的范圍內，對于降低隧道入口交通事故發生率具有重要意義。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種隧道入口遮陽棚漸變光環境設計方法，以克服現有遮光棚設計方法的不足，以更加有效地保證隧道入口的行車安全。為實現上述目的，本專利技術采用以下技術方案：一種隧道入口遮陽棚漸變光環境設計方法，包括以下步驟：步驟一：確定遮陽棚的長度Lc：其中，v為設計車速；t為駕駛員隧道入口處暗適應時間；步驟二：根據隧道洞口斷面形狀尺寸和初步確定的遮陽棚長度Lc，在CAD中構建隧道和遮陽棚模型；步驟三：將隧道和遮陽棚模型導入EcotectAnalysis軟件中進行光環境仿真，通過確定不同透光率遮光板的組合使遮陽棚內光環境漸變滿足隧道入口駕駛員視覺暗適應需求，并修正遮陽棚總長度。進一步的，駕駛員隧道入口處暗適應時間t的計算過程如下：隧道所處地區全年太陽光照強度最大值Lmax，該隧道駕駛員視場中的平均亮度L(S)，該隧道的入口段亮度折減系數為k，得出隧道入口段亮度Lth1：Lth1＝k×L(S)(2)駕駛員在隧道入口處的暗適應時間其中Lin為隧道加強照明段光照強度實測值；若無實測值，用Lth1代替。進一步的，對于已建隧道，駕駛員視場中的平均亮度L(S)和隧道入口段亮度Lth1均利用亮度計觀測得到；對于未建隧道，利用路面平均亮度與平均照度的換算率K，通過洞外、洞內照度進行換算，換算公式如下：Eout＝K·L(S)Ein＝K·Lth1(4)式中：Eout—隧道洞外平均照度，單位為lux；Ein—隧道洞內平均照度，單位為lux；K—路面平均亮度與平均照度換算系數，lux/(cd·m-2)；平均亮度與平均照度間的換算系數K通過實測確定；無實測條件時，黑色瀝青路面取15lux/(cd·m-2)，水泥混凝土路面取10lux/(cd·m-2)。進一步的，所述遮陽棚模型斷面輪廓大于隧道洞口，且遮陽棚底部鋼拱架不侵入路面行車道。進一步的，在EcotectAnalysis中選擇隧道所處地區經度、緯度，仿真日期以及洞口方向這幾個參數，并輸入仿真的太陽光照強度值Lmax；遮陽棚模型沿行車方向每2m設置一道鋼拱架，遮光板的規格為2m×2m，在兩鋼拱架間沿鋼拱架圓弧外邊緣鋪設；通過EcotectAnalysis改變透光率參數；預設透光率70％、60％和50％遮光板沿車輛進入隧道方向所占環數分別為n1、n2、n3，根據3種基礎遮光板透光率降低的數值，令n1:n2:n3＝3:2:5，且滿足2×(n1+n2+n3)＝Lc。進一步的，從最靠近隧道入口處的一環開始調節，先將兩鋼拱架間最頂端一塊遮光板設置為不透明，運行軟件進行光環境仿真，輸出遮陽棚最后一環內路面照度值以及隧道洞口處照度值，取遮陽棚最后一環內路面光照強度L1和隧道洞口內路面光照強度L0,，代入公式(3)中計算出駕駛員由光照強度L1過渡到L0所需暗適應時間t1，令t0為車輛以設計速度行駛過一環遮光板的時間，若t1>t0，則此段光照強度突變較大，駕駛員難以適應，需在已設置不透光板的兩端各添加一塊不透光板，然后重復以上計算直至t1<t0，則此時的不透光板和透光板的組合滿足設計要求；然后對每環遮光板的組合重復以上過程，直至當外界光照強度Lmax與第n環遮陽棚內路面的光照強度Ln代入公式(3)滿足tn<t0，則第n環為遮陽棚最后一段，遮陽棚最終設計總長度Lz＝2×n。與現有技術相比，本專利技術有以下技術效果：本專利技術先通過暗適應曲線公式初步確定遮陽棚的長度，再運用EcotectAnalysis光環境仿真功能結合多種透光率遮光板組合方法來確定遮陽棚整體光環境漸變，并修正遮陽棚長度，方法操作簡單、結果可靠準確，并且使遮陽棚內光照強度變化曲線更加平滑，有效地保證隧道入口的行車安全。附圖說明圖1為遮陽棚鋼拱架示意圖；圖2為遮陽棚整體側視圖；圖3為遮陽棚整體俯視圖；圖4為遮陽棚遮光板組合圖；其中：1、遮陽棚遮光板；2、遮陽棚鋼拱架。具體實施方式以下結和附圖對本專利技術進一步說明：一種隧道入口遮陽棚漸變光環境設計方法，包括以下步驟：步驟一：確定遮陽棚的長度Lc：其中，v為設計車速；t為駕駛員隧道入口處暗適應時間；駕駛員隧道入口處暗適應時間t的計算過程如下：隧道所處地區全年太陽光照強度最大值Lmax，該隧道駕駛員視場中的平均亮度L(S)，該隧道的入口段亮度折減系數為k，得出隧道入口段亮度Lth1：Lth1＝k×L(S)(2)駕駛員在隧道入口處的暗適應時間其中Lin為隧道加強照明段光照強度實測值；若無實測值，用Lth1代替。對于已建隧道，駕駛員視場中的平均亮度L(S)和隧道入口段亮度Lth1均利用亮度計觀測得到；對于未建隧道，利用路面平均亮度與平均照度的換算率K，通過洞外、洞內照度進行換算，換算公式如下：Eout＝K·L(S)Ein＝K·Lth1(4)式中：Eout—隧道洞外平均照度，單位為lux；Ein—隧道洞內平均照度，單位為lux；K—路面平均亮度與平均照度換算系數，lux/(cd·m-2)；平均亮度與平均照度間的換算系數K通過實測確定；無實測條件時，黑色瀝青路面取15lux/(cd·m-2)，水泥混凝土路面取10lux/(cd·m-2)。步驟二：根據隧道洞口斷面形狀尺寸和初步確定的遮陽棚長度Lc，在CAD中構建隧道和遮陽棚模型；所述遮陽棚模型斷面輪廓大于隧道洞口，且遮陽棚底部鋼拱架不侵入路面行車道。步驟三：將隧道和遮陽棚模型導入EcotectAnalysis軟件中進行光環境仿真，通過確定不同透光率遮光板的組合使遮陽棚內光環境漸變滿足隧道入口駕駛員視覺暗適應需求，并修正遮陽棚總長度。在EcotectAnalysis中選擇隧道所處地區經度、緯度，仿真日期以及洞口方向這幾個參數，并輸入仿真的太本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種隧道入口遮陽棚漸變光環境設計方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟一：確定遮陽棚的長度L

【技術特征摘要】
1.一種隧道入口遮陽棚漸變光環境設計方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟一：確定遮陽棚的長度Lc：其中，v為設計車速；t為駕駛員隧道入口處暗適應時間；步驟二：根據隧道洞口斷面形狀尺寸和初步確定的遮陽棚長度Lc，在CAD中構建隧道和遮陽棚模型；步驟三：將隧道和遮陽棚模型導入EcotectAnalysis軟件中進行光環境仿真，通過確定不同透光率遮光板的組合使遮陽棚內光環境漸變滿足隧道入口駕駛員視覺暗適應需求，并修正遮陽棚總長度。2.根據權利要求1所述的一種隧道入口遮陽棚漸變光環境設計方法，其特征在于，駕駛員隧道入口處暗適應時間t的計算過程如下：隧道所處地區全年太陽光照強度最大值Lmax，該隧道駕駛員視場中的平均亮度L(S)，該隧道的入口段亮度折減系數為k，得出隧道入口段亮度Lth1：Lth1＝k×L(S)(2)駕駛員在隧道入口處的暗適應時間t其中Lin為隧道加強照明段光照強度實測值；若無實測值，用Lth1代替。3.根據權利要求2所述的一種隧道入口遮陽棚漸變光環境設計方法，其特征在于，對于已建隧道，駕駛員視場中的平均亮度L(S)和隧道入口段亮度Lth1均利用亮度計觀測得到；對于未建隧道，利用路面平均亮度與平均照度的換算率K，通過洞外、洞內照度進行換算，換算公式如下：Eout＝K·L(S)Ein＝K·Lth1(4)式中：Eout—隧道洞外平均照度，單位為lux；Ein—隧道洞內平均照度，單位為lux；K—路面平均亮度與平均照度換算系數，lux/(cd·m-2)；平均亮度與平均照度間的換算系數K通過實測確定；無實測條件時，黑色瀝青路面取15lux/(cd·m-2)，水泥混凝土路面取10lux/(cd·...

【專利技術屬性】
技術研發人員：彭余華，李俊鋒，唐鵬飛，楊可，
申請(專利權)人：長安大學，云南省交通運輸廳工程質量監督局，
類型：發明
國別省市：陜西,61