[发明专利]一种用于隧道照明的中央布灯方案设计方法

说明书

本发明提供了一种用于隧道照明的中央布灯方案设计方法，包括步骤：确定目标隧道和预选灯具的参数；根据上述参数建立中央布灯方案空间模型；根据空间模型中的几何关系，得到相邻两灯间的道路边线中点A的水平照度E_A关于布灯间距l的计算式；根据设计标准及要求得到E_A的最小值，代入上述计算式可以求得布灯间距l的最大值。本发明可以在满足《公路隧道照明设计细则》的要求和确保隧道行车安全的同时，降低了隧道照明系统的总能耗；避免了经验值的过多使用和对工程模拟软件的依赖，通过具有严格理论依据的方法指导工程中的实际布灯问题，具有良好的可操作性、准确性与合理性。

技术领域

本发明涉及道路照明技术领域，尤其涉及一种用于隧道照明的中央布灯方案设计方法。

背景技术

我国公路隧道正向着特长、特高快速发展。为了保障公路隧道的运营安全，以便行驶车辆能以规定的行车速度安全通过，整个隧道的照明系统将处于长期工作状态，这意味着每年仅隧道照明系统的电费成本就将是一个天文数字。以四川徐岭关特大隧道为例，经计算，徐岭关隧道照明系统电费占隧道运行成本的60％以上。因此，在满足《公路隧道照明设计细则》的要求和确保隧道行车安全的同时，降低隧道照明系统的能耗已经成为亟需解决的问题。

目前关于隧道照明节能的研究主要从三个方面考虑：1、节能灯具；2、灯具安装参数的布置；3、照明控制。近些年来，专家和学者对隧道照明的节能研究主要集中在照明控制方面，而在布灯参数优化方面的研究相对较少。隧道照明灯具的布灯参数会直接影响灯具光通量的利用系数。通过优化不同布灯方式的布灯参数(如单灯功率、安装高度、角度、间距等)可以最大化利用灯具的光通量，避免光通量的不必要浪费，从而达到节能的目的。华东交通大学的范士娟利用仿真实验对比中央布灯、对称布灯以及交错布灯方式对照明系统的影响。从照明效果看，在隧道环境和灯具都相同的情况下，采用交错布灯时的路面照度会略好于对称布灯的路面照度，且其路面亮度总均匀度高于对称布灯，总的来说交错布灯优于对称布灯；而采用中央布灯时，无论在路面照度(最小照度、最大照度和平均照度)、亮度(最小亮度、最大亮度和平均亮度)，还是在路面亮度总均匀度和路面亮度纵向均匀度这几项指标上，都好于交错布灯方式和对称布灯方式。

灯具安装参数中，对道路照明效果和系统整体能耗相关度最高的参数未灯具安装间距，也即布灯间距，在关于该参数的现有设计方法中，大多采用经验法，即采用经验值如5m,7m,10m等经验参数，然后由布灯间距反推灯具的单灯功率。这样的方法存在容易出现“斑马现象(道路忽明忽暗)”、整体能耗并非最优解的问题。另一种常用方法为通过DIALux软件结合工程经验，通过有限次的重复设置来寻找复合要求的布灯参数，这种方法存在的问题为：布灯方案没有理论依据，更多的依赖于技术人员的经验和对软件的操作。

在灯具安装参数中，另一个重要参数为单灯功率。公开号为CN107038283A的专利公开了一种通过非线性规划模型对隧道布灯参数进行优化的方法，但是由于非线性规划问题的求解方式复杂，求解出的单灯功率参数并不存在于实际的模组商品中，并且其解值为集合状态，技术人员很难得出其中哪一个才是最优解。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明旨在提供一种用于隧道照明的具有坚实的理论依据，并且便于技术人员使用的中央布灯方案设计方法，可以在满足交通安全要求的前提下，寻找最满足节能要求的布灯方案。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

一种用于隧道照明的中央布灯方案设计方法，包括步骤：

确定目标隧道和预选灯具的参数；

根据上述参数建立中央布灯方案空间模型；

根据所述空间模型中的几何关系，得到相邻两灯间的道路边线中点A的水平照度E_A关于布灯间距l的计算式；

根据设计标准及要求得到E_A的最小值，代入上述计算式可以求得布灯间距l的最大值。