公路隧道照明系统节能技术研究

【摘要】：在经济和社会不断发展的今天,隧道给公路交通带来了极大的便利,为了提供一个良好的视觉环境以确保驾驶员的行车安全,隧道照明设施起着至关重要的作用。由于汽车驾驶员在进、出隧道时存在的视觉适应问题,保障白天和夜间行驶车辆能够以设计的行车速度安全地接近、穿过隧道,是隧道照明设计时必须考虑的问题。隧道照明是隧道内能耗最高的用电设施,在确保行车安全的前提下,对隧道照明系统进行优化设计,最大程度的降低隧道照明的能耗,节约运营成本,具有重要的现实意义。针对现有隧道照明存在能耗过大的问题,本文从光源特性、布灯方式、配光形式和控制方案四方面对公路隧道照明系统节能技术进行了研究。 通过对比各照明光源的性能,分析了各光源应用于隧道照明的适用性;利用DIAlux软件对HPS和LED光源进行了仿真实验,结果证明LED具有更高的光效,在节能方面优势明显且显色性也要好于HPS;将最新的中间视觉理论应用于隧道照明,在提高了路面照明质量的同时,还可以实现一定程度的节能。 研究了对称布置、交错布置和中央布置三种布灯方式的布灯效率,结果显示中央布置的效率最高,交错布置要好于对称布置,在适当的隧道内采用中央布灯方式可以提高光效,节约光源消耗的功率;建立了单灯布置及上述三种布灯方式的数学建模,并对其进行了优化设计。采用照明设计软件DIAlux对横向对称照明、纵向对称照明和逆光照明三种配光形式的照明系统进行了仿真研究,结果表明逆光照明系统适合于入口段照明,同时可以提高隧道内的光照效率,节约能耗;研究还发现纵向对称照明相比于其他两种配光形式具有更好的路面均匀度,可以实现灯具在中间段大间距布置,减少灯具的使用数量;对影响逆光照明的因素进行了研究。 提出了两种隧道照明控制方案,即“基于模糊理论的隧道照明控制方案”和“基于无级调光的隧道照明控制方案”,并对两种控制方案进行了设计;建立了相应的控制模型,设计了程序控制流程,最后通过模拟隧道内外环境状况,对上述两种控制方案与四级控制之间的照明效果进行了比较,结果表明无级调光控制方案的节能效果最好,模糊调光控制方案要好于四级调光控制方案。 【关键词】：隧道照明 节能技术 照明光源 布灯方式 逆光照明 智能控制
【学位授予单位】：华东交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：U453.7
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 课题的研究背景10-11
• 1.2 课题的研究意义11-12
• 1.3 国内外的研究概况12-14
• 1.3.1 国外研究概况12-13
• 1.3.2 国内研究概况13-14
• 1.4 隧道照明发展趋势14-15
• 1.5 课题主要研究内容15-17
• 第二章 公路隧道照明研究基础17-32
• 2.1 隧道照明视觉特点17
• 2.2 隧道照明相关概念17-21
• 2.2.1 光的度量方法17-19
• 2.2.2 人眼视觉特性19-21
• 2.3 隧道照明质量评价21-25
• 2.3.1 路面平均亮度21-22
• 2.3.2 路面亮度均匀度22-23
• 2.3.3 隧道内眩光限制23-24
• 2.3.4 道路照明诱导性24-25
• 2.4 隧道照明设计参数25-26
• 2.4.1 隧道洞外亮度25-26
• 2.4.2 路面反射系数26
• 2.4.3 隧道内交通流26
• 2.5 隧道照明规范设计26-31
• 2.5.1 隧道白天照明27-30
• 2.5.2 隧道夜间照明30-31
• 2.5.3 隧道应急照明31
• 2.6 本章小结31-32
• 第三章 隧道照明光源节能研究32-43
• 3.1 隧道照明光源特性32-33
• 3.2 隧道照明灯具要求33-34
• 3.3 照明仿真设计软件34-35
• 3.4 照明光源仿真实验35-38
• 3.4.1 仿真实验条件35
• 3.4.2 仿真实验方法35-36
• 3.4.3 仿真实验结果36-38
• 3.4.4 实验结果分析38
• 3.5 中间视觉理论应用38-42
• 3.5.1 中间视觉理论38-39
• 3.5.2 仿真实验研究39-42
• 3.6 本章小结42-43
• 第四章 隧道照明布灯节能研究43-54
• 4.1 隧道照明布灯方案43-44
• 4.2 隧道布灯光照效率44-47
• 4.3 照明布灯方案优化47-53
• 4.3.1 单灯优化问题48-49
• 4.3.2 中央布灯优化49-50
• 4.3.3 对称布灯优化50-52
• 4.3.4 交错布灯优化52-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第五章 隧道照明配光节能研究54-60
• 5.1 隧道照明配光形式54-55
• 5.2 配光仿真实验研究55-57
• 5.3 逆光照明影响因素57-59
• 5.3.1 灯具安装倾角57
• 5.3.2 墙面反射系数57-58
• 5.3.3 灯具安装高度58-59
• 5.4 本章小结59-60
• 第六章 隧道照明控制节能研究60-74
• 6.1 模糊理论控制方案60-67
• 6.1.1 模糊控制理论60-61
• 6.1.2 DALI总线系统61-62
• 6.1.3 DALI系统结构62-63
• 6.1.4 模糊控制模型63-67
• 6.2 无级调光控制方案67-72
• 6.2.1 照明控制策略68-71
• 6.2.2 程序控制流程71-72
• 6.3 节能效果仿真分析72-73
• 6.4 本章小结73-74
• 第七章 总结及展望74-76
• 7.1 主要工作回顾74-75
• 7.2 今后工作展望75-76
• 参考文献76-80
• 致谢80-81
• 附录A 在读期间发表的学术论文81

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