CN112287549B - 曲线隧道中间段布灯方式的优化方法 - Google Patents

曲线隧道中间段布灯方式的优化方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种曲线隧道中间段布灯方式的优化方法，包括步骤：S1.确定布灯方式的照明盲区面积；S2.确定所述布灯方式的布灯间距；S3.判断所述布灯间距是否满足隧道照明设计要求，若是，则将布灯间距最大或照明盲区面积最小的布灯方式作为最优布灯方式；若否，则将不存在照明盲区面积的布灯方式作为最优布灯方式。本发明的一种曲线隧道中间段布灯方式的优化方法，能够有效、可靠地筛选出最优的布灯方式，降低了人工测算成本，提高了筛选布灯方式的效率。

Description

曲线隧道中间段布灯方式的优化方法
技术领域
本发明涉及隧道照明领域，具体涉及一种曲线隧道中间段布灯方式的优化方法。
背景技术
我国交通行业标准《公路隧道照明设计细则》(JTG/T D702-01-2014)虽然对隧道照明设计进行了相应的规定，但未涉及布灯方式、灯具间距、隧道曲率半径以及光线盲区之间的关系。而且现阶段隧道照明的成果都是研究公路隧道布灯方式以及灯具规格对于照明的影响，但却少有研究曲线隧道照明，特别缺少对曲线隧道在布灯方式方面的研究。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供曲线隧道中间段布灯方式的优化方法，能够有效、可靠地筛选出最优的布灯方式，降低了人工测算成本，提高了筛选布灯方式的效率。
本发明的曲线隧道中间段布灯方式的优化方法，包括如下步骤：
S1.确定布灯方式的照明盲区面积；
S2.确定所述布灯方式的布灯间距；
S3.判断所述布灯间距是否满足隧道照明设计要求，若是，则将布灯间距最大或照明盲区面积最小的布灯方式作为最优布灯方式；若否，则将不存在照明盲区面积的布灯方式作为最优布灯方式。
进一步，所述步骤S1，具体包括：
若布灯方式为曲线隧道弯道内侧布灯，则所述曲线隧道弯道内侧布灯的照明盲区面积S盲1：
Figure GDA0003729035190000021
其中，S1为曲线隧道弯道内侧布灯的布灯间距；R为曲线隧道的曲率半径；w为曲线隧道的宽度；
若布灯方式为曲线隧道弯道外侧布灯，则所述曲线隧道弯道外侧布灯的照明盲区面积S盲2：
Figure GDA0003729035190000022
其中，S2为曲线隧道弯道外侧布灯的布灯间距；R为曲线隧道的曲率半径；w为曲线隧道的宽度；
若布灯方式为曲线隧道弯道双侧对称布灯，则所述曲线隧道弯道双侧对称布灯的照明盲区面积S盲3：
Figure GDA0003729035190000023
其中，S3为曲线隧道弯道双侧对称布灯的布灯间距；R为曲线隧道的曲率半径；w为曲线隧道的宽度；
若布灯方式为曲线隧道弯道双侧交错布灯，则所述曲线隧道弯道双侧交错布灯的照明盲区面积S盲4：
Figure GDA0003729035190000024
其中，S4为曲线隧道弯道双侧交错布灯的布灯间距；L为交错布灯的两个灯具之间的距离；α为L1与L2的夹角，所述L1为交错布灯的两个灯具所在处之间的连线，所述L2为曲线隧道弯道外侧的灯具所在处与曲线隧道的曲率中心之间的连线；R为曲线隧道的曲率半径；w为曲线隧道的宽度。
进一步，所述步骤S2，具体包括：
若布灯方式为曲线隧道弯道内侧布灯，则根据如下公式确定所述曲线隧道弯道内侧布灯的布灯间距S1：
Figure GDA0003729035190000031
其中，L为标准车身车长；R为曲线隧道的曲率半径；w为曲线隧道的宽度；
若布灯方式为曲线隧道弯道外侧布灯，则根据如下公式确定所述曲线隧道弯道外侧布灯的布灯间距S2：
Figure GDA0003729035190000032
其中，L为标准车身车长；W为标准车身车宽；R为曲线隧道的曲率半径；w为曲线隧道的宽度；
若布灯方式为曲线隧道弯道双侧对称布灯，则根据如下公式确定所述曲线隧道弯道双侧对称布灯的布灯间距S3：
Figure GDA0003729035190000033
其中，R为曲线隧道的曲率半径；w为曲线隧道的宽度；
若布灯方式为曲线隧道弯道双侧交错布灯，则根据如下公式确定所述曲线隧道弯道双侧交错布灯的布灯间距S4：
Figure GDA0003729035190000034
其中，L为标准车身车长；R为曲线隧道的曲率半径；w为曲线隧道的宽度；α为交错布灯夹角。
进一步，步骤S3中，所述隧道照明设计要求为：v/S<Z1或v/S>Z2；其中，v为隧道照明设计速度；S为隧道布灯方式的布灯间距；Z1以及Z2均为照明灯具的闪烁频率。
本发明的有益效果是：本发明公开的一种曲线隧道中间段布灯方式的优化方法，通过确定布灯方式的照明盲区面积，并得到所述布灯方式的布灯间距，从而判断所述布灯间距是否隧道照明设计要求，进而得到符合要求的最优布灯方式，本发明能够有效、可靠地筛选出最优的布灯方式，降低了人工测算成本，提高了筛选布灯方式的效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的方法结构示意图；
图2为本发明的曲线隧道弯道内侧布灯方式分析图；
图3为本发明的曲线隧道弯道外侧布灯方式分析图；
图4为本发明的曲线隧道弯道双侧对称布灯方式分析图；
图5为本发明的曲线隧道弯道双侧交错布灯方式分析图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明做出进一步的说明，如图所示：
本发明的曲线隧道中间段布灯方式的优化方法，如图1所示，包括如下步骤：
S1.确定布灯方式的照明盲区面积；
S2.确定所述布灯方式的布灯间距；
S3.判断所述布灯间距是否满足隧道照明设计要求，若是，则将布灯间距最大或照明盲区面积最小的布灯方式作为最优布灯方式；若否，则将不存在照明盲区面积的布灯方式作为最优布灯方式。
本实施例中，步骤S1中，确定布灯方式的照明盲区面积，具体包括：
若布灯方式为曲线隧道弯道内侧布灯，如图2所示，B1、B2表示灯具安装位置，O为曲线隧道对应的曲率中心；OB1、OB2的延长线分别与曲线隧道中线的交汇点为B1'、B2'，B1'与B2'形成的弧长表示灯具间距S1。B1处的灯具照射面积为B11与B12形成的弦域面积，其中，B11与B12为以B1为切点的曲线隧道弯道内侧曲线的切线与曲线隧道弯道外侧曲线的两个交汇点；B2处的灯具照射面积为B21与B22形成的弦域面积，其中，点B21与点B22为以B2为切点的曲线隧道弯道内侧曲线的切线与曲线隧道弯道外侧曲线的两个交汇点；B1、C以及B2形成的区域为这两个灯具的照明盲区，其中，C为过点B1的切线与过点B2的切线的交汇点；所述照明盲区形成的照明盲区面积S盲1：
Figure GDA0003729035190000051
其中，S1为B1'与B2'形成的弧长；R为曲线隧道的曲率半径；w为曲线隧道的宽度；
若布灯方式为曲线隧道弯道外侧布灯，如图3所示，A1、A2表示灯具安装位置，O为曲线隧道对应的曲率中心；OA1、OA2分别与曲线隧道中线的交汇点为A′1、A′2，A′1与A′2形成的弧长表示灯具间距S2。A1处的灯具照射面积为A11与A12所形成的弧域面积，其中，A11与A12分别为过A1向曲线隧道弯道内侧曲线做的两条切线的切点；A2处的灯具照射面积为A21和A22所形成的弧域面积，其中，A21与A22分别为过A2向曲线隧道弯道内侧曲线做的两条切线的切点；A1、B、A2所形成的区域为两个照明盲区，其中，B为A1A12与A2A21的交汇点。则所述曲线隧道弯道外侧布灯的照明盲区面积S盲2：
Figure GDA0003729035190000052
其中，S2为A′1与A′2形成的弧长；R为曲线隧道的曲率半径；w为曲线隧道的宽度；
若布灯方式为曲线隧道弯道双侧对称布灯，如图4所示，C1处的灯具与D1处的灯沿曲线隧道中线对称，C2处的灯具与D2处的灯具沿曲线隧道中线对称，其中，C1、C2位于曲线隧道弯道外侧，D1、D2位于曲线隧道弯道内侧；O为曲线隧道对应的曲率中心；OD1、OD2的延长线与曲线隧道中线的交汇点分别为D′1、D′2，D′1与D′2形成的弧长表示D1、D2处灯具的间距S3，同时S3也是C1、C2处灯具的间距。C1处的灯具照射面积为C11与C12形成的弧域面积，其中，C11与C12分别为过C1向曲线隧道弯道内侧曲线做的两条切线的切点；C2处的灯具照射面积为C21与C22形成的弧域面积，其中，C21与C22分别为过C2向曲线隧道弯道内侧曲线做的两条切线的切点；D1处的灯具照射面积为D11与D12形成的弦域面积，其中，D11与D12分别为以D1为切点的曲线隧道弯道内侧曲线的切线与曲线隧道弯道外侧曲线的交汇点；D2处的灯具照射面积为D21与D22形成的弦域面积，其中，D21与D22分别为以D2为切点的曲线隧道弯道内侧曲线的切线与曲线隧道弯道外侧曲线的交汇点；A、B、C、D所围成的区域为照明盲区，其中，A为C1D2与D11D12的交汇点，B为D11D12与D21D22的交汇点，C为D21D22与C2D1的交汇点，D为C1D2与C2D1的交汇点。则所述曲线隧道弯道双侧对称布灯的照明盲区面积S盲3：
Figure GDA0003729035190000061
其中，S3为D′1与D′2形成的弧长；R为曲线隧道的曲率半径；w为曲线隧道的宽度；
若布灯方式为曲线隧道弯道双侧交错布灯，如图5所示，E1处的灯具与F1处的灯具交错，E2处的灯具与F2处的灯具交错，其中E1、E2位于曲线隧道弯道外侧，F1、F2位于曲线隧道弯道内侧，E1、E2形成的弧长与F1、F2形成的弧长相等；O为曲线隧道对应的曲率中心；OE1、OE2与曲线隧道中线的交汇点分别为E′1、E′2，E′1与E′2形成的弧长表示E1、E2处灯具的间距；OF1、OF2的延长线与曲线隧道中线的交汇点为F′1、F′2，F′1与F′2形成的弧长表示F1、F2处灯具的间距；其中，E1、E2处灯具的间距与F1、F2处灯具的间距可通过几何关系进行相互转换。E1处的灯具照射面积为E11与E12所形成的弧域面积，其中，E11与E12分别为过E1向曲线隧道弯道内侧曲线做的两条切线的切点；E2处的灯具照射面积为E21与E22所形成的弧域面积，其中，E21与E22分别为过E2向曲线隧道弯道内侧曲线做的两条切线的切点；F1处的灯具照射面积为F11与F12所形成的弦域面积，其中，F11与F12分别为以F1为切点的曲线隧道弯道内侧曲线的切线与曲线隧道弯道外侧曲线的交汇点；F2处的灯具照射面积为F21与F22所形成的弦域面积，其中，F21与F22分别为以F2为切点的曲线隧道弯道内侧曲线的切线与曲线隧道弯道外侧曲线的交汇点；A、B、C、D所围成的区域为照明盲区，其中，A为F11F12与F21F22的交汇点，B为F11F12与E1F2的交汇点，C为E1F2与E2F1的交汇点，D为E2F1与F21F22的交汇点。则所述曲线隧道弯道双侧交错布灯的照明盲区面积S盲4：
Figure GDA0003729035190000071
其中，S4为F′1与F′2形成的弧长；Ld为E1与F1之间的距离；α为L1与L2的夹角，所述L1为交错布灯的两个灯具所在处E1、F1之间的连线，所述L2为曲线隧道弯道外侧的灯具所在处E1与曲线隧道的曲率中心O之间的连线；R为曲线隧道的曲率半径；w为曲线隧道的宽度。
本实施例中，所述步骤S2，具体包括：
若布灯方式为曲线隧道弯道内侧布灯，在存在照明盲区面积的情况下，根据如下公式确定所述曲线隧道弯道内侧布灯的布灯间距S1：
Figure GDA0003729035190000072
其中，L为标准车身车长；R为曲线隧道的曲率半径；w为曲线隧道的宽度；
若布灯方式为曲线隧道弯道外侧布灯，在存在照明盲区面积的情况下，根据如下公式确定所述曲线隧道弯道外侧布灯的布灯间距S2：
Figure GDA0003729035190000081
其中，L为标准车身车长；W为标准车身车宽；R为曲线隧道的曲率半径；w为曲线隧道的宽度；
若布灯方式为曲线隧道弯道双侧对称布灯，在存在照明盲区面积的情况下，根据如下公式确定所述曲线隧道弯道双侧对称布灯的布灯间距S3：
Figure GDA0003729035190000082
其中，R为曲线隧道的曲率半径；w为曲线隧道的宽度；
若布灯方式为曲线隧道弯道双侧交错布灯，在存在照明盲区面积的情况下，根据如下公式确定所述曲线隧道弯道双侧交错布灯的布灯间距S4：
Figure GDA0003729035190000083
其中，L为标准车身车长；R为曲线隧道的曲率半径；w为曲线隧道的宽度；α为交错布灯夹角。
本实施例中，步骤S3中，所述隧道照明设计要求为：v/S<Z1或v/S>Z2；其中，v为隧道照明设计速度；S为隧道布灯方式的布灯间距；Z1以及Z2均为照明灯具的闪烁频率。曲线隧道中间段可以采用不同类型的灯具进行照明，所述曲线隧道所使用的照明灯具类型不同，所述闪烁频率Z1以及Z2的取值也不同。以LED灯照明为例，所述Z1为2.5Hz，所述Z2为15Hz；在使用LED灯进行照明的情况下，可得到不同设计速度下的布灯间距范围，如表1所示：
表1
Figure GDA0003729035190000084
对于曲线隧道弯道内侧布灯：当照明盲区面积S盲1存在时，也即是S盲1>0时，在标准车身车长L确定的情况下，曲线隧道的曲率半径R越大，S1越大；在曲线隧道的曲率半径R确定的情况下，标准车身车长L越大，S1越大；且S1均符合隧道照明设计要求。
对于曲线隧道弯道外侧布灯：当照明盲区面积S盲2存在时，也即是S盲2>0时，在标准车身车长L与标准车身车宽W确定的情况下，S2随曲线隧道的曲率半径R的增大而增大；在曲线隧道的曲率半径R与标准车身车长L确定的情况下，S2随标准车身车宽W的增大而减小；在曲线隧道的曲率半径R与标准车身车宽W确定的情况下，S2随标准车身车长L的增大而增大；且S2均符合隧道照明设计要求。
所述曲线隧道弯道内侧布灯与所述曲线隧道弯道外侧布灯在布灯间距方面相比，有S1>S2，则从节约成本方面考虑，将所述曲线隧道弯道内侧布灯作为最优布灯方式；所述曲线隧道弯道内侧布灯与所述曲线隧道弯道外侧布灯在照明盲区面积方面相比，有S盲1<S盲2，则从行车安全方面考虑，将所述曲线隧道弯道内侧布灯作为最优布灯方式。
对于曲线隧道弯道双侧对称布灯：当照明盲区面积S盲3存在时，也即是S盲3>0时，曲线隧道的曲率半径R<1000m，而解得的布灯间距S3>152.19m；但是，S3>152.19m明显不符合隧道照明设计要求，也就是说，所述曲线隧道弯道双侧对称布灯不存在照明盲区面积；则从行车安全方面考虑，将所述曲线隧道弯道双侧对称布灯作为最优布灯方式。
对于曲线隧道弯道双侧交错布灯：当照明盲区面积S盲4存在时，也即是S盲4>0时，曲线隧道的曲率半径R<1000m，而解得的布灯间距S4>162.08m；但是，S4>162.08m明显不符合隧道照明设计要求，也就是说，所述曲线隧道弯道双侧交错布灯不存在照明盲区面积；则从行车安全方面考虑，将所述曲线隧道弯道双侧交错布灯作为最优布灯方式。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种曲线隧道中间段布灯方式的优化方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1.确定布灯方式的照明盲区面积；
所述步骤S1，具体包括：
若布灯方式为曲线隧道弯道内侧布灯，则所述曲线隧道弯道内侧布灯的照明盲区面积S盲1：
Figure FDA0003729035180000011
其中，S1为曲线隧道弯道内侧布灯的布灯间距；R为曲线隧道的曲率半径；w为曲线隧道的宽度；
若布灯方式为曲线隧道弯道外侧布灯，则所述曲线隧道弯道外侧布灯的照明盲区面积S盲2：
Figure FDA0003729035180000012
其中，S2为曲线隧道弯道外侧布灯的布灯间距；R为曲线隧道的曲率半径；w为曲线隧道的宽度；
若布灯方式为曲线隧道弯道双侧对称布灯，则所述曲线隧道弯道双侧对称布灯的照明盲区面积S盲3：
Figure FDA0003729035180000013
其中，S3为曲线隧道弯道双侧对称布灯的布灯间距；R为曲线隧道的曲率半径；w为曲线隧道的宽度；
若布灯方式为曲线隧道弯道双侧交错布灯，则所述曲线隧道弯道双侧交错布灯的照明盲区面积S盲4：
Figure FDA0003729035180000021
其中，S4为曲线隧道弯道双侧交错布灯的布灯间距；L为交错布灯的两个灯具之间的距离；α为L1与L2的夹角，所述L1为交错布灯的两个灯具所在处之间的连线，所述L2为曲线隧道弯道外侧的灯具所在处与曲线隧道的曲率中心之间的连线；R为曲线隧道的曲率半径；w为曲线隧道的宽度；
S2.确定所述布灯方式的布灯间距；
S3.判断所述布灯间距是否满足隧道照明设计要求，若是，则将布灯间距最大或照明盲区面积最小的布灯方式作为最优布灯方式；若否，则将不存在照明盲区面积的布灯方式作为最优布灯方式。
2.根据权利要求1所述的曲线隧道中间段布灯方式的优化方法，其特征在于：所述步骤S2，具体包括：
若布灯方式为曲线隧道弯道内侧布灯，则根据如下公式确定所述曲线隧道弯道内侧布灯的布灯间距S1：
Figure FDA0003729035180000022
其中，L为标准车身车长；R为曲线隧道的曲率半径；w为曲线隧道的宽度；
若布灯方式为曲线隧道弯道外侧布灯，则根据如下公式确定所述曲线隧道弯道外侧布灯的布灯间距S2：
Figure FDA0003729035180000023
其中，L为标准车身车长；W为标准车身车宽；R为曲线隧道的曲率半径；w为曲线隧道的宽度；
若布灯方式为曲线隧道弯道双侧对称布灯，则根据如下公式确定所述曲线隧道弯道双侧对称布灯的布灯间距S3：
Figure FDA0003729035180000031
其中，R为曲线隧道的曲率半径；w为曲线隧道的宽度；
若布灯方式为曲线隧道弯道双侧交错布灯，则根据如下公式确定所述曲线隧道弯道双侧交错布灯的布灯间距S4：
Figure FDA0003729035180000032
其中，L为标准车身车长；R为曲线隧道的曲率半径；w为曲线隧道的宽度；α为交错布灯夹角。
3.根据权利要求1所述的曲线隧道中间段布灯方式的优化方法，其特征在于：步骤S3中，所述隧道照明设计要求为：v/S<Z1或v/S>Z2；其中，v为隧道照明设计速度；S为隧道布灯方式的布灯间距；Z1以及Z2均为照明灯具的闪烁频率。
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