隧道照明過渡段人眼適應問題研究.pdf

1、本論文是國家自然科學基金項目《公路隧道照明察覺對比設計方法研究》(批準號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問題,相對于道路照明來說,隧道結構比較特殊,是一種兩側(cè)和頂部封閉的空間,因此在白晝,機動車駕駛員在接近或者進入隧道,會產(chǎn)生相應的視覺狀態(tài)的變化,即視覺暗適應過程,這是影響隧道照明行車安全的最重要因素。
　　從接近隧道到進入洞口,人眼經(jīng)歷了從洞外亮度到入口段亮度的暗適應過程,以洞外亮

2、度為基準,采用科學的計算方法獲得入口段照明亮度Lth是保障和維持機動車駕駛員視覺功效的關鍵因素,這也是通過人工照明的方法提升視覺適應水平的過程。
　　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入隧道后,承擔駕駛員暗適應視覺過渡功能的分段,隧道照明設計中,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指標的確定,可以影響隧道中間段(光源

3、用量一般最大)照明設計及計算,是與隧道內(nèi)部視覺功效水平、舒適度及照明節(jié)能密切相關的重要因素,本課題主要是針對隧道照明過渡段的人眼視覺狀態(tài)進行研究,以求獲得適應條件下各參數(shù)變量之間的關系,為隧道照明工程建設實踐提供參考和指導。
　　現(xiàn)行隧道照明設計規(guī)范中,隧道過渡段亮度Ltr是基于CIE推薦的經(jīng)典的暗適應曲線進行計算的,而視覺暗適應曲線一般是利用暗適應計等醫(yī)學測試儀器,在變化的照明環(huán)境中,通過考察被試者在正確感知、識別特定觀察對象時

4、的環(huán)境照明強度來獲得的。交通照明主要關注的是各種條件下的視覺功效,在已有的道路、隧道照明研究當中,反應時間法已被證明是一種成熟、可靠的視覺功效實驗方法,論文采用改進的反應時間實驗方法,加入視覺適應變化的條件,測定符合隧道照明適應模式的反應時間水平,通過分析獲得以最佳視覺功效為前提的人眼適應狀態(tài)變化規(guī)律,是對以暗適應曲線為基礎的計算方法的修正和補充。
　　隧道照明亮度是影響視覺適應水平的主導因素,考慮隧道照明工程實踐中燈具光源的使用

5、情況,論文同時也采用了已經(jīng)被廣泛應用的視覺顯示終端模擬測試方法,利用計算機編程的方式,實現(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時間來評價,主要考察不同色溫對視覺適應狀態(tài)的影響;首次在程序中加入了模擬動態(tài)變化,使得測定結果更符合隧道駕駛的視覺特點,同時,利用計算機模擬實驗所獲得的視覺功效數(shù)據(jù),對實驗室測試結果進行檢驗,證明了測試結果的科學性和可信度。
　　論文同時也考慮了Cirtop

6、ic視覺條件對視覺適應影響,亮度水平?jīng)Q定了瞳孔大小,而Cirtopic視覺的光譜響應通過生物節(jié)律效應影響著瞳孔變化水平,對視覺功效的影響是顯著的,基于非視覺效應研究理論,通過對隧道照明人眼的瞳孔尺寸測定,獲得在視覺適應狀態(tài)下,不同光源瞳孔與亮度水平的變化關系模型,可以方便的計算隧道內(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狀態(tài)的評價依據(jù)。
　　論文最后通過分析在隧道內(nèi)部復雜照明環(huán)境行車時駕駛員的

7、視覺特點,結合對影響隧道內(nèi)部視覺適應(過渡段)主要影響因素的研究建立關系模型組,提出合理的隧道照明過渡段的設計計算方法,也可以方便的確定隧道內(nèi)部中間段、出口段的照明設計指標及區(qū)段劃分方法,在進一步優(yōu)化的視覺功能需求的前提下,降低隧道照明能耗的浪費,對隧道照明工程建設具有良好的實用價值。
　　通過大量的實驗和理論研究,總結本論文的創(chuàng)新之處主要在于以下幾個方面:
　　1、以視覺功效法為基礎,引入亮度適應為條件的實驗研究方法,針對

8、目前國標中以CIE標準暗適應曲線為基礎的設計方法提出補充和修正,并提出基于不同照明光源的理論計算模型及相關參數(shù)修正。
　　2、考慮非視覺效應對隧道照明視覺適應的影響,引入對人眼瞳孔數(shù)據(jù)的測定,利用視覺功效法獲得適應條件下,Cirtopic視覺效應與視覺適應水平(亮度)的關系模型。
　　3、采用了實驗室實測與動態(tài)計算機終端視覺評價相結合的方法,獲得了色溫與視覺適應水平、亮度與反應時間的計算模型,提出科學的隧道內(nèi)部人工照明計算方