CN108035734A - 公路隧道洞外减光棚及减光方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种公路隧道洞外减光棚及减光方法，其中公路隧道洞外减光棚包括基座和设置于基座上的弧形减光棚盖；所述弧形减光棚盖由中间弧形段和位于中间弧形段横向两侧的左弧形段及右弧形段；所述中间弧形段为不透光板，左弧形段及右弧形段均为部分透光板；通过将弧形减光棚盖的横向中间段设置为不透光，而横向两侧的弧形段设置为部分透光，能合理利用自然光，实现设定透光率，避免路面眩光现象，防止雨水洒向路面，同时避免正午时分过多的自然光而影响通行安全性、舒适性。
Description
技术领域
本发明涉及道路设计领域，具体涉及一种公路隧道洞外减光棚及减光方法。
背景技术
隧道照明系统在运营过程中消耗大量的电能，特别是高速公路隧道，高额的电费支出已经成为运营企业沉重的负担。节约隧道洞内能源消耗、提升隧道入口段行车安全性的有效途径是通过设在洞口的遮光棚等结构物来降低洞外亮度，减小洞内外的亮度差。设置洞外减光设施后，在一定程度上能够减弱或替代隧道内人工加强照明，有效降低隧道运营期间的能耗，取得良好的节能效果(自然光线的强度越大反而对隧道照明越不利，在洞外设置减光结构物的基本原理是在降低隧道洞外自然光强度的同时，利用自然光线为路面提供光通量，在隧道洞外较亮的环境和洞内较暗的环境之间建立一个照明缓冲段，将洞内入口段的功能外移至洞外，将洞内外的亮度差别动态减小，实现隧道洞外和洞内亮度的平稳过渡。本质上解决隧道照明耗能巨大、提高安全性舒适性等一系列问题，达到节能和提高安全性的双重目的)。我国的部分城市隧道和高速公路隧道设置了减光结构物，这些减光棚大大提升隧道洞口的景观效果的同时，在一定程度上起到了洞外减光的目的。这些案例中减光结构设置的主要目的是改善隧道洞口的景观效果，而对隧道照明方面的考虑不足，缺乏相应的理论依据，设置机理不明确。结构物下的路面均匀度较差，光斑和光带现象严重，反而造成严重的眩光，对驾驶安全和舒适性造成严重威胁。
因此，为解决以上问题，需要一种公路隧道洞外减光棚及减光方法，能合理利用自然光，实现设定透光率，避免路面眩光现象，防止雨水洒向路面，同时避免正午时分过多的自然光而影响通行安全性、舒适性。
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，提供公路隧道洞外减光棚及减光方法，能够避免路面眩光现象，实现设定透光率，合理利用自然光，防止雨水洒向路面，同时避免正午时分过多的自然光而影响通行。
本发明的公路隧道洞外减光棚，包括基座和设置于基座上的弧形减光棚盖；所述弧形减光棚盖由中间弧形段和位于中间弧形段横向两侧的左弧形段及右弧形段；所述中间弧形段为不透光板，左弧形段及右弧形段均为部分透光板。
进一步，所述左弧形段及右弧形段均由透光板和带孔不透光膜重叠形成。
进一步，所述带孔不透光膜分布设置有多个透光圆孔。
进一步，所述透光板为透明的亚克力板，所述不透光板为不透光彩钢板。
进一步，所述中间弧形段所对的圆形角为45°-65°。
进一步，所述左弧形段及右弧形段所对圆心角相等且为30°-40°。
本发明还公开了一种基于上述结构的公路隧道洞外减光棚的减光方法，包括下列步骤：
a：求洞外周围亮度L；
b：根据隧道的设计交通量N和设计速度Vt，计算入口段亮度折减系数k；
c：根据步骤a中的洞外周围亮度和步骤b中的入口段亮度折减系数计算入口段亮度Lt；
d：通过控制带孔不透光膜上的穿孔的孔径和间距进而控制减光棚的透光率，进而控制透光率实现入口段亮度控制。
进一步，其中，步骤b中，入口段亮度折减系数按下表计算：
进一步，其中，步骤c中计算入口段亮度的公式为：
Lt＝k*L
其中：Lt——入口段亮度(cd/m2)；
k——入口段亮度折减系数；
L——洞外周围亮度(cd/m2)。
进一步，步骤a中，洞外周围亮度L通过采集并记录洞外全年白天每小时平均洞外亮度值，由高到低排序，取降序的第75位到85位中任一数值作为减光棚棚下所需亮度值计算时的洞外周围亮度L。
本发明的有益效果是：本发明公开的一种公路隧道洞外减光棚及减光方法，可针对各不同洞口朝向、经纬度、洞外光环境的隧道，通过建模及现场实测计算出其实际所需减光棚透光率，确定拱顶不透光区域及两侧拱腰透光区域范围，通过建模仿真对比选定不透光膜的穿孔孔径、间距，并通过新的减光结构形式实现所需透光率，从而在降低隧道洞外自然光强度的同时，利用自然光线为路面提供光通量，做到允许所需自然光通过而遮挡多余自然光的作用。双层复合板的上层为透明亚克力板，起到防止雨水洒向路面的作用，下层不透光的穿孔膜所穿圆孔均匀分布，光线通过均匀分布的圆孔洒向路面相互重叠，可有效避免减光棚出现路面均匀度差，光斑和光带现象严重的情况。拱顶的不透光彩钢板则是为控制正午时分过多的自然光。
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为本发明的结构示意图；
图2为本发明方法的流程图；
图3为图1的俯视图。
具体实施方式
图1为本发明的结构示意图，图2为本发明方法的流程图，图3为图1的俯视图，如图所示，本实施例中的公路隧道洞外减光棚；包括基座1和设置于基座1上的弧形减光棚盖；所述弧形减光棚盖由中间弧形段2和位于中间弧形段2横向两侧的左弧形段3及右弧形段4；所述中间弧形段2为不透光板，左弧形段3及右弧形段4均为部分透光板；所述中间弧形段2与左、右弧形段4之间固定且密封连接，纵向表示车辆通行方向，横向表示车辆通行的左右方向，所述基座1可为设置在横向两侧的钢筋混凝土支柱，当然，可在钢筋混凝土支柱上固定设置用于安装弧形减光棚盖的钢架5，不透光板可为多块并沿纵向固定于钢架5上，所述部分透光板可为多块并沿纵向固定于钢架5；通过将弧形减光棚盖的横向中间段设置为不透光，而横向两侧的弧形段设置为部分透光，能够避免路面眩光现象，实现设定透光率，合理利用自然光，防止雨水洒向路面，同时避免正午时分过多的自然光而影响通行。
本实施例中，所述左弧形段及右弧形段4均由透光板和带孔不透光膜重叠形成；所述带孔不透光膜分布设置有多个透光圆孔；所述透光板为透明的亚克力板，所述不透光板为不透光彩钢板；能够有效防止眩光，并且制造和安装方便，结构简单，成本低廉，且易于设计，设计精度高。
本实施例中，所述中间弧形段2所对的圆形角X为45°-65°，优选为55°；所述左弧形段3及右弧形段4所对圆心角Y相等且为30°-40°；优选为40°；通过设置中间弧形段2和左弧形段3及右弧形段4的所对圆形角的大小，利于优化外部自然光进入减光棚内的进光效果，避免眩光，满足通行需求。
本发明还公开了一种基于上述结构的公路隧道洞外减光棚的减光方法，包括下列步骤：
a：求洞外周围亮度L；步骤a中，针对各不同洞口朝向、经纬度、洞外光环境的隧道，洞外周围亮度L通过采集并记录洞外全年白天每小时平均洞外亮度值，由高到低排序，取降序的第75位到85位中任一数值作为减光棚棚下所需亮度值计算时的洞外周围亮度L；优选为第第80位。
b：根据隧道的设计交通量N和设计速度Vt，计算入口段亮度折减系数k；其中，步骤b中，入口段亮度折减系数按下表计算：
c：根据步骤a中的洞外周围亮度和步骤b中的入口段亮度折减系数计算入口段亮度Lt其中，步骤c中计算入口段亮度的公式为：
Lt＝k*L
其中：Lt——入口段亮度(cd/m2)；
k——入口段亮度折减系数；
L——洞外周围亮度(cd/m2)；
d：通过控制带孔不透光膜上的穿孔的孔径和间距进而控制减光棚的透光率，进而控制透光率实现入口段亮度控制。
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 (10)
1.一种公路隧道洞外减光棚，其特征在于：包括基座和设置于基座上的弧形减光棚盖；所述弧形减光棚盖由中间弧形段和位于中间弧形段横向两侧的左弧形段及右弧形段；所述中间弧形段为不透光板，左弧形段及右弧形段均为部分透光板。
2.根据权利要求1所述的公路隧道洞外减光棚，其特征在于：所述左弧形段及右弧形段均由透光板和带孔不透光膜重叠形成。
3.根据权利要求2所述的公路隧道洞外减光棚，其特征在于：所述带孔不透光膜分布设置有多个透光圆孔。
4.根据权利要求3所述的公路隧道洞外减光棚，其特征在于：所述透光板为透明的亚克力板，所述不透光板为不透光彩钢板。
5.根据权利要求1-4所述的公路隧道洞外减光棚，其特征在于：所述中间弧形段所对的圆形角为45°-65°。
6.根据权利要求5所述的公路隧道洞外减光棚，其特征在于：所述左弧形段及右弧形段所对圆心角相等且为30°-40°。
7.一种基于如权利要求1-6任一权利要求所述的公路隧道洞外减光棚的减光方法，其特征在于：包括下列步骤：
a：求洞外周围亮度L；
b：根据隧道的设计交通量N和设计速度Vt，计算入口段亮度折减系数k；
c：根据步骤a中的洞外周围亮度和步骤b中的入口段亮度折减系数计算入口段亮度Lt；
d：通过控制带孔不透光膜上的穿孔的孔径和间距进而控制减光棚的透光率，进而控制透光率实现入口段亮度控制。
8.根据权利要求7所述的减光方法，其特征在于：其中，步骤b中，入口段亮度折减系数按下表计算：
9.根据权利要求8所述的减光方法，其特征在于：其中，步骤c中计算入口段亮度的公式为：
Lt＝k*L
其中：Lt——入口段亮度(cd/m2)；
k——入口段亮度折减系数；
L——洞外周围亮度(cd/m2)。
10.根据权利要求9所述的公路隧道洞外减光棚及减光方法，其特征在于：步骤a中，洞外周围亮度L通过采集并记录洞外全年白天每小时平均洞外亮度值，由高到低排序，取降序的第75位到85位中任一数值作为减光棚棚下所需亮度值计算时的洞外周围亮度L。
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