CN106594666A - 隧道入口段采光照明系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种隧道入口段采光照明系统，包括遮光棚(1)、导光装置(2)、反射镜(3)和洞内配光系统(4)，遮光棚位于隧道入口外侧公路延长线方向，导光装置嵌入安装在遮光棚顶，反射镜设置于导光装置的正下方，洞内配光系统设置于隧道(5)洞顶，反射镜将经过导光装置后的出射光反射至位于隧道拱顶的洞内配光系统，洞内配光系统将光能按需分布在隧道墙面和地面，以实现隧道照明。本发明通过光学系统的补光作用，可解决遮光棚采光方式长度过长导致的成本高和影响通风问题，以及常规反射照明的安装局限性及控制问题。

Description

隧道入口段采光照明系统
技术领域
本发明涉及隧道照明领域，具体涉及一种隧道入口段采光照明系统。
背景技术
隧道入口段是隧道内部密闭黑暗空间与外部明亮空间的交界处，因隧道内外巨大的亮度差异，导致驾驶者进入隧道时产生巨大的视觉明暗突变，形成白天与夜间进洞时的“黑洞效应”与“白洞效应”，极易引发行车安全事故。因此，公路隧道入口段的照明指标必须与隧道洞外亮度、设计车速、隧道线型结构等因素匹配，而且还必须满足非常特殊的空间光场分布标准，以确保隧道内的行车安全。
由于入口段是“加强照明”区段，以缓解隧道内外的巨大亮度差。这就导致隧道入口段加强照明的建设成本与营运成本都要翻番，其平均建设成本约占总投资的30％，而平均能耗更占了照明总能耗的40％左右。此外，要使“公路隧道入口段的照明指标必须与隧道洞外亮度匹配”，还必须在加强照明区段额外增加自适应控制系统，使其随洞外亮度的变化而自动改变亮度，这更进一步增加了入口段加强照明的技术难度与建设成本。
目前已有多种被动式的阳光利用方法，如光纤照明、导光管照明和反射式照明，以及在隧道结构上进行改进，在洞外设置渐变遮光棚，从而等效于延伸入口段长度。其中，光纤导光式照明光传递效率极低且成本极高，几乎无法推广。而反射式补光照明因涉及多面反射的问题导致布光困难，同一系统中每个镜架的控制都不一样，增加了额外的设计和控制成本。此外，在实际工程中需要设立反光镜架，对洞外地形地貌有较高要求，在一些桥隧相连的特殊地段难以使用。遮光棚式方案通过合理设计在采光效果上具有很好优势，目前在一些实际隧道工程中已开始应用，但该方法不存在隧道内的补光，完全依靠增加洞外的隧道长度，将原本在洞内的入口段延伸在洞外，因此往往需要较长的附加结构才能实现符合标准的照明效果，从而需要较高的工程成本，且增加隧道长度不利于洞内通风。如在设计时速80km的隧道中，其入口段1和入口段2的长度将达到79m，对应的遮光棚长度也非常长。
发明内容
鉴于此，本发明的目的是提供一种隧道入口段采光照明系统，解决遮光棚自然采光照明方式长度过长导致的成本和通风问题，以及常规反射照明的安装局限性及控制问题，该系统同样也能用于出口段的采光照明。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种隧道入口段采光照明系统，包括遮光棚1、导光装置2、反射镜3和洞内配光系统4，遮光棚位于隧道入口外侧公路延长线方向，导光装置嵌入安装在遮光棚顶，反射镜设置于导光装置的正下方，洞内配光系统设置于隧道5洞顶，反射镜将经过导光装置后的出射光反射至位于隧道拱顶的洞内配光系统，洞内配光系统将光能按需分布在隧道墙面和地面，以实现隧道照明。
进一步，所述遮光棚内的亮度随着深入棚内距离的增加而逐渐变低。
进一步，所述导光装置的设置方式为固定式，固定式导光装置为具有减小阳光出射角功能的光学元件或光学系统。
进一步，所述导光装置为棱镜片或者菲涅尔透镜及其组合的装置。
或所述导光装置的设置方式为可动式，可动式导光装置为利用可动结构将不同入射角的太阳光引导至同样方向出射的装置。
进一步，所述导光装置为阳光定向器。
进一步，所述反射镜为具有高反射率的镜面，可根据光学系统的需要进行面型设计。
进一步，所述洞内配光系统具有将接收的入射光能按需分配至路面和墙面的功能。
进一步，所述洞内配光系统为具有表面结构的反射元件，或直接通过在隧道洞顶设置反射涂层。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：
本发明通过在隧道入口的外延方向搭建遮光棚，光学系统嵌入遮光棚顶，经过光学系统后的出射光线经过反射镜作用后投射到具有发散作用的洞内配光系统，使得光线在路面能够均匀分布，以达到路面照明效果。本发明通过光学系统的补光作用，使得遮光棚的长度大大缩短，可以大大减小遮光棚的建设成本。而遮光棚本身的结构，可为反射照明系统提供有效的安装条件，便于洞内补光。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明实施例一的结构简图；
图2为本发明实施例二的结构简图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
一种隧道入口段采光照明系统，包括遮光棚1、导光装置2、反射镜3和洞内配光系统4，遮光棚位于隧道入口外侧公路延长线方向，导光装置嵌入安装在遮光棚顶，反射镜设置于导光装置的正下方，洞内配光系统设置于在隧道5洞顶，反射镜将经过导光装置后的出射光反射至位于隧道拱顶的洞内配光系统，洞内配光系统将光能按需分布在隧道墙面和地面，以实现隧道照明。
本发明通过光学系统的补光作用，使得遮光棚的长度大大缩短，可以大大减小遮光棚的建设成本。
在本发明中，所述遮光棚位于隧道入口外侧公路延长线方向，通过对其透光和挡光部分的设计以达到棚内亮度随着深入棚内距离的增加而逐渐变低的效果；所述遮光棚可以采用拱形或者方形的搭建方式，其透光部分可以采用透明材料或者直接什么都不装，遮光部分可以采用铝合金、太阳能电池板等不透光的材料，通过对其遮透光比例的设计，使得棚内亮度随着进入深度逐渐降低。
在本发明中，所述导光装置可分为固定式和可动式，其作用是将各个方向的太阳光经过导光装置后尽可能的缩小出射光的角度范围；固定式导光装置为棱镜片或者菲涅尔透镜等能够起到聚光作用的光学器件；所述可动式导光装置为利用可动结构将不同入射角的太阳光引导至同样方向出射的装置，如阳光定向器等。
在本发明中，所述反光镜安装在导光装置的正下方，其作用是将经过导光装置后的出射光经过反射镜的作用反射至隧道拱顶。所述反射镜可以采用具有高反射率的镜面。
在本发明中，所述洞内配光系统安装在隧道洞顶，其作用是将投射进洞内的太阳光经过洞内配光系统作用将光能按需分布在隧道墙面和地面，以实现隧道照明。所述的洞内配光系统可以是在墙面和洞顶涂上反射涂层，或者是一些特定分布的具有发散光线的装置；
实施例一：
如图1所示，本实施例采有遮光棚+组合棱镜板+反射镜+隧道洞顶墙面反光涂料的技术方案。
遮光棚：遮光棚具有将隧道入口段外延的作用，通过遮光棚的遮光与透光部分的分配，可以使得洞外到洞内亮度逐渐减小。
组合棱镜板：组合棱镜板嵌于遮光棚上，棱镜板可减小阳光的出射角，阳光从早到晚的方位角不同，即相对于棱镜板的入射角不同，通过减小遮光棚上的出射角，降低不同时刻不同入射角的阳光经过后续光学系统后的光分布变化，使得不同时刻洞内照明分布变化较小。
反射镜：反射镜的作用是将组合棱镜板的出射光反射至隧道内洞顶。
反光涂料：将反射至洞顶的反射光经过散射作用，使得光线能够均匀分布于地面进行照明。
实施例二
如图2所示，本实施例采用遮光棚+阳光定向器+反射镜+鳞甲反光板的技术方案。
遮光棚：遮光棚具有将隧道入口段外延的作用，通过遮光棚的遮光与透光部分的分配，可以使得洞外到洞内亮度逐渐减小。
阳光定向器：阳光定向器为可动结构，安装于遮光棚上，其功能是将不同方向的入射光经过装置后朝相同方向出射，使得不同时刻不同入射角的阳光始终定向出射，从而保持洞内光分布的稳定不变，便于后续配光。
反射镜：反射镜的作用是将导光系统的出射光反射至隧道内洞顶。
鳞甲反光板：洞顶设置具有表面凸起阵列排布结构的鳞甲反光板，可将反射至洞顶的阳光经过再次反射作用，使得光线能够按需分布于洞内地面和墙面进行照明。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种隧道入口段采光照明系统，其特征在于：包括遮光棚(1)、导光装置(2)、反射镜(3)和洞内配光系统(4)，遮光棚位于隧道入口外侧公路延长线方向，导光装置嵌入安装在遮光棚顶，反射镜设置于导光装置的正下方，洞内配光系统设置于隧道(5)洞顶，反射镜将经过导光装置后的出射光反射至位于隧道洞顶的洞内配光系统，洞内配光系统将光能按需分布在隧道墙面和地面，以实现隧道照明。
2.根据权利要求1所述的一种隧道入口段采光照明系统，其特征在于：遮光棚内的亮度随着深入棚内距离的增加而逐渐变低。
3.根据权利要求1所述的一种隧道入口段采光照明系统，其特征在于：所述导光装置的设置方式为固定式，固定式导光装置为具有减小阳光出射角功能的光学元件或光学系统。
4.根据权利要求3所述的一种隧道入口段采光照明系统，其特征在于：所述导光装置为棱镜片或者菲涅尔透镜及其组合的装置。
5.根据权利要求1所述的一种隧道入口段采光照明系统，其特征在于：所述导光装置的设置方式为可动式，可动式导光装置为利用可动结构将不同入射角的太阳光引导至同样方向出射的装置。
6.根据权利要求5所述的一种隧道入口段采光照明系统，其特征在于：所述导光装置为阳光定向器。
7.根据权利要求1所述的一种隧道入口段采光照明系统，其特征在于：所述反射镜为具有高反射率的镜面，可根据光学系统的需要进行面型设计。
8.根据权利要求7所述的一种隧道入口段采光照明系统，其特征在于：所述洞内配光系统为具有表面结构的反射元件，或直接通过在隧道洞顶设置反射涂层。
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