公路隧道的营运照明.ppt
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1、,第二十一章 公路隧道的营运照明,1、概述 2、照明质量 3、亮度曲线的组成 4、减光建筑与植被的减光作用 5、照明设计,第一节 概述,1、目的 把必要的视觉信息传递给司机,提高驾驶的安全性和增加舒适感 2、隧道照明与道路照明的异同 昼间照明(更加复杂),亮度水平 3、隧道照明设计的主要困难 隧道入口及其相邻区段需要考虑人的视觉适应过程,第一节 概述,4、照明设计应考虑的问题 1)隧道附近的环境 2)隧道状况 3)交通状况 4)附属设备状况 5)维护管理状况,第一节 概述,5、汽车司机从明亮的环境接近、进入、通过、驶出隧道过程中所产生的视觉问题 1)进入隧道前的视觉问题(白天):“黑洞效应”(
2、长隧道),“黑框效应”(短隧道),亮度差异过分悬殊 2)进入隧道后立即出现的视觉问题(白天):暗适应,“适应的滞后现象”,第一节 概述,3)隧道内部的视觉问题(白天,夜间):废气形成的烟雾,降低了隧道的能见度 4)隧道出口的视觉问题:白天,长隧道,接近出口,“亮洞”,眩光,舒适性;夜间,黑洞,看不清外部道路的线形以及路上的障碍物,行车不安全,第二节 道路照明质量,1、司机的视觉 2、影响视觉的主要因素 3、道路照明的质量,光的度量,1、光通量:单位时间内光辐射能量的大小,光源发出光的量。单位:lm(流明),1流明是发光强度为1cd(坎德拉)的均匀点光源在1sr(球面度)内发出的光通量。在照明工
3、程中,光通量是说明光源发光能力的基本量。例如一只220V、40W的白炽灯的光通量为350lm,而一只220V、40W的荧光灯的光通量为2100lm,为白炽灯的6倍。,光的度量,2、发光强度(光强) 由于辐射发光体在空间发出的光通量不均匀,大小也不相等,为了表示辐射体在不同方向上光通量的分布特征,需引入光通量的(空间)角密度的概念。S为点状发光体,它向各个方向辐射光通,若在某方向上取微小立体角d,在此立体角内所发出的光通量为d,则两者的比值即为该方向上的光强。,光的度量,2、发光强度(光强) 光强的单位是坎德拉(cd),国际单位制中基本单位之一。光强用于说明光源和灯具所发出的光通量在空间各个方向
4、或在选定方向上的分布密度。例如一只220V、40W的白炽灯的光通量为350lm,它的的平均光强为28cd,若在该灯泡上面装一盏白色搪瓷平板灯罩,则灯的正下方的发光强度能提高到7080cd。如果配上一个聚焦合适的镜面反射罩,则灯正下方的光强可达数百cd。,光的度量,3、照度 照度是用来表示被照面上光的强弱,以被照场所光通的面积密度来表示。取微小面积dA,入射的光通为d,则照度为两者的比值。平均照度 照度的单位为勒克斯(lx),1lx表示在1m2的面积上均匀分布1lm光通量的照度值,或者是一个光强为1cd的均匀发光的点光源,以它为中心,在半径为1m的球表面上,各点所形成的照度值。,光的度量,3、照
5、度 1lx的照度是比较小的,在此照度下仅能大致地辨认周围物体。例如,晴朗的满月夜地面照度约为0.21lx,白天采光良好的室内照度为100500lx,晴天室外太阳散射光(非直射)下的地面照度约为1000lx,中午太阳光照射下的地面照度可达100000lx。,光的度量,4、光出射度(面发光度) 具有一定面积的发光体,其表面上不同点的发光强弱可能是不一致的。为表示这个辐射光通量的密度,可在表面任取一微小的单元面积dA,如果它发出的光通量为d,则该单元面积的平均光出射度为两者的比值。光出射度就是单位面积发出的光通量,单位为辐射勒克斯(lx)。光出射度和照度具有相同的量纲,其区别在于光出射度表示发光体发
6、出的光通量表面密度,而照度则表示被照物体所接受的光通量表面密度。,光的度量,5、亮度 光射出度只表示单位面积上发出光通量的多少,没有考虑光辐射的方向,不能表征发光面在不同方向上的光学特征。亮度就表示垂直于视线方向上的单位投影面积的发光强度。亮度是一个具有方向性的物理量,当人眼从不同的方向观察同一对象时,能 感觉到在不同观察方向上,对象的亮暗程度是不相同的。决定亮暗程度的并不是对象在发光面上的发光强度,而是亮度。单位为尼特,第二节 道路照明质量,质量的评价:获得的视觉信息良好的必要的视觉条件照明设施(物理过程)、正确发挥视觉生理和心理过程的作用(生理、心理过程),司机的视觉,1、视野 2、可见光
7、:肉眼能感觉到的光 3、人的视觉:“亮度适应”,“暗适应”,“亮适应” 4、司机的注视范围:视觉亮度,,第二节 道路照明质量,质量的评价:获得的视觉信息良好的必要的视觉条件照明设施(物理过程)、正确发挥视觉生理和心理过程的作用(生理、心理过程),司机的视觉,1、视野:人眼的视野较广,大约100度范围,上约50、下约75度 2、可见光:肉眼能感觉到的光 3、人的视觉:视网膜上分布着两种感光细胞,锥状体和杆状体细胞,根据光强度不同进行工作。“亮度适应”,(眼睛对于外界的亮度变化,能适当地调节锥状体和杆状体细胞使之具有合适的感度)“暗适应”(杆状体细胞),“亮适应”(锥状体细胞),司机的视觉,4、司
8、机的注视范围:国际照明委员会(CIE)建议:司机观察路面的平均视点高度为1.5m,大体相当于汽车司机的人眼高度,若向前注视的视角约为1则注视的范围约为正前方60160m左右,在此范围内的路面亮度分布状况,对司机视觉直接起作用。,司机的视觉,5、司机的看视条件 路面平均亮度,对隧道来说还有作为背景的墙面亮度; 路面亮度均匀度 物体的亮度; 物体与背景的亮度对比; 观察物体时的有效时间; 眩光程度等。,司机的视觉,此外,还与物体的形状,轮廓的清晰度、在视野中的位置,以及是否出现在预料的位置上,或是突然出现在非预料位置上等有关,视觉是以生理量度量的,受观察者的精神、视力、身体状况的影响。还受气象(如
9、雾等)和空气混浊程度的影响。,影响视觉的主要因素,1、适宜的亮度 1)亮度 2)适宜的亮度是物体在视网膜上成像引起视觉的基本条件。视觉与亮度的对数成正比关系,“最低亮度阈”,视觉上限,眩光,影响视觉的主要因素,2、对象的大小 “对象”的定义就是能够看到的事物或者事物的一部分。能否看清对象,除了依赖于照明条件外,还决定于对象的大小。,影响视觉的主要因素,3、对象和背景的亮度对比 1)定义(表达式)在观察方向上,若对象的表面亮度为L0,背景亮度为 Lb,则对象与背景的亮度对比C可用下式表示,C值表示对象与背景亮度差别的大小,C值越大,可以识别得越清楚。C值小到某一值以下时就不能识别对象了。,影响视
10、觉的主要因素,4、颜色对比的影响 1)背景与对象之间应该存在颜色对比(颜色上的差别) 2)亮度对比是识别对象的主要因素,颜色对比则为辅助因素 5、环境亮度的影响 1)照明对象以及所在的环境或对象的背景 2)原因,影响视觉的主要因素,对背景亮度的要求是足以识别背景。隧道内背景主要是路面和墙面,顶棚也可以是背景。足够亮的背景,才能衬托出对象的轮廓和相对位置,使司机作出准确的判断,保证行车安全。,影响视觉的主要因素,6、空气对能见度的影响 空气对光通的衰减作用和光幕 发光(或反光)物体的光通,必须经过空气才能到达人的眼睛。在传播的过程中受到吸收作用和散射作用造成光通衰减。空气的散射是造成定向传播的光
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