[发明专利]一种基于逆反射信息的城市下穿短隧道照明系统改善方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于逆反射信息的城市下穿短隧道照明系统的改善方法，通过城市下穿短隧道照明水平及效率的提升，实现视觉诱导与交通安全效益的协调。

背景技术

城市下穿短隧道的道路特征易导致典型交通安全问题。城市交叉口为了减少交通冲突，提升通行能力，经常会设置一些短隧道下穿。这样形成的短隧道路段一般由下穿段与进口段引道、出口段引道组成，下穿段一般长度为50~100m，进出口引道一般长150~200m。而隧道本身的长度由于用地性质、相交道路宽度、渠化尺寸等因素限制，其下穿段长度远小于相应进出口引道的长度，同时考虑到引道纵坡一般在3%~5%，车辆进入隧道时容易加速行驶；对向车道的分隔带较窄，一般以双黄线及分流线分隔，当背景照度较低时导致会车过程中时有发生严重的炫目现象；由于进出口路段的引道纵坡通常是引起行车安全问题的主要路段，且短隧道缺乏车速管理措施，也导致进入隧道的过程容易发生超速，并发生追尾及碰撞侧墙等交通事故；同时隧道环境较为封闭，救助困难，增大了交通事故的危害性，因此亟需城市短隧道的针对性的改善设计。

进出口引道路段的照明设计存在不足，隧道内外照度过渡剧烈，且道路侧墙、路上空间等未充分利用。现状的短隧道照明在城市道路照明及公路照明的相关规范中没有强制性的规定，照明被简单处理，缺少针对性，特别是规范中对于小于100m的城市短隧道照明没有强制性规定，导致有的不设置照明，或者在引道挡墙上设置较短的灯柱，光源高度无渐变，不能很好地诱导隧道及引道线形，使隧道进出口的照度过渡不够顺畅；夜间行车时，在外部照明效果差的隧道引道，由于照度不足、对向车辆远光灯等影响，容易产生炫目，并且由于没有较好的诱导设计，驾驶员在进入隧道引道之前不能迅速发现进出口；白天行车时，在外部照明较亮的情况下，照度过渡剧烈，容易导致视觉的不适感，降低进出隧道下穿段时视觉的辨识能力，增加驾驶员的紧张情绪，影响下穿短隧道的行车安全。由于一般城市下穿隧道侧墙通常设计简单，仅以墙砖、防尘涂料铺装，辅以纹理、浮雕或者植被降低眩光，且引道路面及路上空间尚有开发的余地，因此为城市短隧道视觉诱导和照明改善设计提供了可行性。

基于光流率的车速控制方法得到应用。光流率被认为是影响速度感知的重要视觉因素。光流率是人运动时，空间中各点穿过视野的相对速度。国内外学者通过光流率在交通中“无意识”地进行速度控制的使用来提升公路环境速度知觉，刘兵在硕士论文“基于驾驶员视知觉的车速控制和车道保持机理研究”中（武汉理工大学，2008年）通过心理物理实验得出当光流率小于2Hz，或大于32Hz时，驾驶员会出现速度低估，光流率在4Hz~16Hz时，实验者对速度产生了高估，其中光流率为12Hz高估达到30%以上。

逆反射材料及技术已日趋成熟。近些年，反光膜、反光片、反光漆等逆反射材料的应用越来越广泛，成本越来越低，这就为隧道内部采用“逆反射照明”夯实了基础。逆反射技术最大特点是充分利用车辆前灯的亮光，通过逆反射材料的表面结构，为驾驶人感知，从而改善驾驶者的安全视距，优化道路沿线交通设施视认效果，让驾驶者获得更多的时间、更强化的感受，来判断路况和获取指导信息，以便及时正确的采取安全措施。它是以物理手段调动人的主观能动性，提高行驶安全，是一种节能环保的低成本道路安全解决方案。

城市下穿短隧道由于长度短、其照明及过渡在国家规范中没有强制规定，且对向车道之间分隔带非常窄，难以进行物理隔离，因此在设置照明时常常简化处理，导致照度偏低，进出口照度过渡剧烈，防眩效果差，视机能下降的危害常常被驾驶员低估，容易诱发交通事故。因此亟需在保障交通安全效益的前提下，从视觉诱导系统整体设计出发，利用隧道内外的侧墙及路上空间，设置良好的逆反射照明过渡系统。

发明内容

本发明利用矩形闭合图案的深度视觉效果更好的原理，利用悬索式照明对道路线形适应性好、照明效率高的特点，并结合基于光流率和边缘率的交通心理学控速方法。即空间频率在8~12Hz作用下时，感知速度显著大于物理速度，最高达30%以上，而中频、低频条件下（小于2Hz），感知速度小于物理速度（参见图1）。在行车环境中，理想感知速度应比物理速度略大为宜（小于10%或者5%），因此需要将高频、中频信息结合起来，以达到感知速度与物理速度相协调，并实现速度控制的长效机制（参见图2）。