高速公路隧道照明測量方法研究

緱 龍

(山西省交通建設工程質量檢測中心(有限公司)，山西 太原 030012)

0 引言

高速公路隧道洞口內外環境差異較大，洞內外亮度差異極大，由于人眼的明暗視覺特性決定了駕駛員在從亮度高的洞外駛入隧道洞口時，眼睛有短暫的視覺失明，視覺失明的時間和程度由隧道洞口內外的亮度差決定。高速公路內隧道行車安全的決定因素是隧道內的亮度指標[1]。長度超過100 m的隧道基本都設置隧道照明設施來滿足隧道內亮度需求[2]。隧道內照明設施主要分為高壓鈉燈和LED燈，高壓鈉燈亮度低、能耗高，正逐步被LED燈取代。LED燈具前期亮度高，隨著使用時間的增加，光效衰減明顯。由于隧道內環境惡劣，煙塵較大，使LED燈罩上積塵嚴重，LED發光元器件老化嚴重，這些都使LED燈具的光效降低，使高速公路隧道內亮度降低，影響高速公路隧道行車安全[3-5]。

高速公路隧道內照明燈具的測量是隧道內照明設施養護、更新換代的科學依據，是隧道內行車安全的有利保障[6]。

1 隧道內照明測量方法

高速公路隧道內照明燈具的測量主要分為照度測量法、亮度計測量法和CCD測量法三種。

1.1 照度測量方法

利用照度計測量隧道內路面的照度，根據路面材料特性換算成隧道內路面亮度。照度測量法根據布點方法的不同分為中心布點法和四周布點法，本文以中心布點法為例進行研究。

利用30 m卷尺，根據測試區域的長度和寬度，將測試區域內的每條車道縱向間距M等分(M通常取10，當縱向測試距離大于50 m時，M的取值應保證縱向等分間距不大于5 m)；橫向間距N等分(N通常取3)，使測試區域內每條車道形成M×N的網格，整個測試區域共形成k×M×N個網格(k為測試區域內包含的車道數)，在每個網格中心測量照度。隧道內中心布點如圖1所示。

圖1 隧道內中心布點法照度測量

1.2 亮度計測量法

在道路每條車道的中心線上，離地高度1.5 m處架設亮度計，亮度計的縱向觀測位置應距第一排觀測點60 m，縱向測量長度為100 m。測量區域內布點方式參照照度測量方法的中心布點法。

1.3 CCD測量法

利用CCD成像技術，對測量區域進行一次性拍照，利用計算軟件將照片上任一像素點的亮度值計算出來。

2 現場實測

選取正常通車高速公路隧道內基本段為實測路段，隧道內為雙車道單向行駛隧道，路面為混凝土路面，燈具為雙側對稱布設，兩側有電纜溝。

基本段中長度為100 m的一段作為照明實測試驗段，選取中間相鄰兩組燈為照度測試區域。

先利用30 m卷尺，根據要求現場布點，然后利用照度計進行現場實測，并記錄數據，如圖2所示。同理，現場布置亮度測量點并進行標記，然后利用亮度計進行現場實測，并記錄數據。在CCD計算區域4個角做標記，然后進行拍攝。

圖2 現場照度計測量照片

3 實測結果對比及分析

照度計照度測量結果如表1所示，照度與亮度的換算系數取10 lx/(cd·m-2)。

表1 照度計照度測量結果 lx

亮度計亮度測量結果如表2所示。

表2 亮度計亮度測量結果 cd/m2

CCD拍照軟件處理亮度測量結果如表3所示。

通過分析表1～表3可知：

表3 CCD亮度測量結果

(1)用照度計測量平均照度換算得到的平均亮度與亮度計測量的平均亮度數值有差異，照度換算亮度換算系數取10 lx/(cd·m-2)，而實際路面的真實系數與10 lx/(cd·m-2)有差異。

(2)用CCD成像測量的平均亮度是按計算面積積分得到的，不需要畫點計算；如果需要計算均勻度，則在圖像上取點，按單點的亮度值計算。

(3)照度計測量法和亮度計測量法需要現場布設多個測量點，測量速度慢，單點測量值離散性大。

4 總結

本文介紹了高速公路隧道內照明燈具亮度的三種測量方法，這三種方法的適用場合不同，精確度也不同。通過實測得出以下結論：CCD成像亮度測量法，測量速度快，測量精度最高;亮度計布點測量法現場實測難度大，不僅需要按要求布置多個測量點，每個測量點的測量過程也比較復雜。