高速公路隧道照明测量方法探析

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摘要：由于山西省特殊的地域特点，导致高速公路隧道里程占比较高，长隧道、特长隧道数量较多，高速公路重载货车流量较大；隧道内亮度较低，烟尘较大，机电设施运行环境差，元器件老化较快。运营期隧道内照明灯具衰减较快，隧道内亮度不够是导致山西省高速公路交通事故的主要原因。介绍了三种隧道内照明测量方法，并通过现场实测对这三种方法进行了对比分析。

关键词：隧道照明设施；照度测量法；亮度计测量法；CCD测量法

0引言

高速公路隧道洞口内外环境差异较大，洞内外亮度差异极大，由于人眼的明暗视觉特性决定了驾驶员在从亮度高的洞外驶入隧道洞口时，眼睛有短暂的视觉失明，视觉失明的时间和程度由隧道洞口内外的亮度差决定。高速公路内隧道行车安全的决定因素是隧道内的亮度指标［1］。长度超过100m的隧道基本都设置隧道照明设施来满足隧道内亮度需求［2］。隧道内照明设施主要分为高压钠灯和LED灯，高压钠灯亮度低、能耗高，正逐步被LED灯取代。LED灯具前期亮度高，随着使用时间的增加，光效衰减明显。由于隧道内环境恶劣，烟尘较大，使LED灯罩上积尘严重，LED发光元器件老化严重，这些都使LED灯具的光效降低，使高速公路隧道内亮度降低，影响高速公路隧道行车安全［3－5］。高速公路隧道内照明灯具的测量是隧道内照明设施养护、更新换代的科学依据，是隧道内行车安全的有利保障［6］。

1隧道内照明测量方法

高速公路隧道内照明灯具的测量主要分为照度测量法、亮度计测量法和CCD测量法三种。

1．1照度测量方法

利用照度计测量隧道内路面的照度，根据路面材料特性换算成隧道内路面亮度。照度测量法根据布点方法的不同分为中心布点法和四周布点法，本文以中心布点法为例进行研究。利用30m卷尺，根据测试区域的长度和宽度，将测试区域内的每条车道纵向间距M等分（M通常取10，当纵向测试距离大于50m时，M的取值应保证纵向等分间距不大于5m）；横向间距N等分（N通常取3），使测试区域内每条车道形成M×N的网格，整个测试区域共形成k×M×N个网格（k为测试区域内包含的车道数），在每个网格中心测量照度。隧道内中心布点如图1所示。

1．2亮度计测量法

在道路每条车道的中心线上，离地高度1．5m处架设亮度计，亮度计的纵向观测位置应距第一排观测点60m，纵向测量长度为100m。测量区域内布点方式参照照度测量方法的中心布点法。

1．3CCD测量法

利用CCD成像技术，对测量区域进行一次性拍照，利用计算软件将照片上任一像素点的亮度值计算出来。

2现场实测

选取正常通车高速公路隧道内基本段为实测路段，隧道内为双车道单向行驶隧道，路面为混凝土路面，灯具为双侧对称布设，两侧有电缆沟。基本段中长度为100m的一段作为照明实测试验段，选取中间相邻两组灯为照度测试区域。先利用30m卷尺，根据要求现场布点，然后利用照度计进行现场实测，并记录数据，如图2所示。同理，现场布置亮度测量点并进行标记，然后利用亮度计进行现场实测，并记录数据。在CCD计算区域4个角做标记，然后进行拍摄。

3实测结果对比及分析

照度计照度测量结果如表1所示，照度与亮度的换算系数取10lx／（cd·m－2）。通过分析表1～表3可知：（1）用照度计测量平均照度换算得到的平均亮度与亮度计测量的平均亮度数值有差异，照度换算亮度换算系数取10lx／（cd·m－2），而实际路面的真实系数与10lx／（cd·m－2）有差异。（2）用CCD成像测量的平均亮度是按计算面积积分得到的，不需要画点计算；如果需要计算均匀度，则在图像上取点，按单点的亮度值计算。（3）照度计测量法和亮度计测量法需要现场布设多个测量点，测量速度慢，单点测量值离散性大。

4总结

本文介绍了高速公路隧道内照明灯具亮度的三种测量方法，这三种方法的适用场合不同，精确度也不同。通过实测得出以下结论：CCD成像亮度测量法，测量速度快，测量精度最高；亮度计布点测量法现场实测难度大，不仅需要按要求布置多个测量点，每个测量点的测量过程也比较复杂。

参考文献：

［1］杜志刚，潘晓东，杨粉，等．高速公路隧道进出口视觉震荡与行车安全研究［J］．中国公路学报，2007，20（5）：101－104．

［2］张亚林．高速公路中短隧道照明研究［D］．长沙：湖南大学，2008：16－18．

［3］王辉，刘浩学，赵坤华，等．公路隧道环境中交通事故特征分析［J］．公路，2009（11）：144－147．

［4］张生瑞，马壮，林石强．高速公路隧道群交通事故分布特点及预防对策［J］．长安大学学报：自然科学版，2007，27（1）：63－66．

［5］谢海丽．公路暖道照明系统的分析与实现［D］．西安：长安大学，2007：25－28．

［6］谭小刚．基于模糊评价法和层次分析法的高速公路隧道机电设施综合评价模型［J］．公路交通科技，2016（7）：140－143．

作者:缑龙 单位:山西省交通建设工程质量检测中心