CN109874213A - 一种改进高速公路型隧道照明辅助装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改进高速公路型隧道照明辅助装置，本发明根据隧道出口和入口外环境与隧道内的光照强度差值及其变化，在隧道出口内和入口内布置一定距离照明亮度渐变的高速公路隧道灯组，使驾驶员在穿越隧道的时候，眼睛可以逐渐适应隧道内外明显的明暗变化，缩短暗适应和明适应的时间，改善驾驶员的视距，减少光照亮度的突变对驾驶员的刺激，保障高速公路隧道的交通安全。

Description

一种改进高速公路型隧道照明辅助装置

技术领域

本发明属于交通照明技术领域，特别涉及一种改进高速公路型隧道照明辅助装置。

背景技术

我国是一个多山的国家，全国总面积中近三分之二为山地、丘陵和比较崎岖的山区，在这些地区，为保证高等级公路技术要求，经常采用隧道穿山越岭。公路隧道尽管已广泛采用路面行车道标线金额进出口限速、限高、禁止非机动车辆通行等常规交通安全标志牌；在长大隧道中更是考虑监控、通讯、消防、通风、照明等交通安全设施；但近年来隧道交通事故屡见不鲜。数据统计显示在事故多发生在隧道的出口和入口，其中一个重要的原因就是隧道出口和入口的内外光照强度差值较大，明暗突变或光照亮度的突变容易使驾驶员在穿越隧道的时候，刺激眼睛而出现“眩光”，即视觉上的暂时性失灵；同时隧道内光照均是一个光照强度值，这样明显延长了暗适应和明适应的时间，恶化驾驶员的视距，极大地增加高速公路隧道的交通安全隐患。

因此，如何减少进出隧道的明暗突变对驾驶员的不良影响，保障高速公路隧道的交通安全，已成为现在急需解决的问题。与此同时，为了解决现有技术的上述不足，急需要一种更先进更有效的高速公路隧道智能照明系统。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了改进高速公路型隧道照明辅助装置。

一种改进型高速公路隧道照明辅助装置，包括均与控制单元连接的隧道出口内光照传感器、隧道出口外光照传感器、隧道入口内光照传感器、隧道入口外光照传感器、隧道出口渐变灯组控制器和隧道入口渐变灯组控制器；以及隧道出口渐变灯组控制器和隧道入口渐变灯组控制器分别对应控制的若干隧道出口渐变灯组和若干隧道入口渐变灯组；

所述隧道出口外光照传感器用于实时监测隧道出口外环境的光照值及其变化，可根据实际情况布置于对应位置；

所述隧道出口内光照传感器用于实时监测隧道出口内一段距离(即选取的用于安装渐变灯组的渐变距离)的光照值及其变化，可根据实际情况布置于对应位置；

所述隧道入口内光照传感器用于实时监测隧道入口内一段距离(即选取的用于安装渐变灯组的渐变距离)的光照值及其变化，可根据实际情况布置于对应位置；

所述隧道入口外光照传感器用于实时监测隧道入口外环境的光照值及其变化，可根据实际情况布置于对应位置；

所述若干隧道出口渐变灯组、若干隧道入口渐变灯组分别用于隧道内出口、入口的渐变照明；

所述隧道出口渐变灯组控制器用于接收控制单元的控制信号，并将控制信号输出至对应的隧道出口渐变灯组，控制其开启或关闭及亮度调节；

所述隧道入口渐变灯组控制器用于接收控制单元的控制信号，并将控制信号输出至对应的隧道入口渐变灯组，控制其开启或关闭及亮度调节；

所述控制单元用于接收隧道隧道出口内光照传感器、隧道出口外光照传感器、隧道入口内光照传感器和隧道入口外光照传感器的实时监测数据，并将这些数据分析处理后，输出控制信号至隧道出口渐变灯组控制器和隧道入口渐变灯组控制器，进而控制隧道出口渐变灯组和隧道入口渐变灯组的开启或关闭及其亮度调节。

进一步的，所述隧道出口外光照传感器，可布置在隧道出口外光照条件较好或无明显遮挡的位置，可布置一个或多个。

进一步的，所述隧道入口外光照传感器，可布置在隧道入口外光照条件较好或无明显遮挡的位置，可布置一个或多个。

进一步的，所述隧道出口内光照传感器和隧道入口内光照传感器，分别布置于隧道出口内和入口内选取的渐变距离再外延50～100m处。

进一步的，所述隧道出口渐变灯组控制器和隧道入口渐变灯组控制器均至少包含5个渐变灯组(即隧道出口渐变灯组和隧道入口渐变灯组均至少设置5组)，5个渐变灯组等距离布置于隧道选取的渐变距离内，照明设备数量可按隧道内外实际光照强度最大差值计算分配具体数量，也可由高到低分别预设为2、4、6、8、10。

进一步的，所述渐变灯组开启条件及亮度调节规律如下：

(1)渐变灯组开启条件为：

①E₀-E_N+1≥2200 lux E₀≥E_N+1 (即白天)

②E_N+1-E₀≥1300 lux E_N+1≥E₀ (即夜晚)

(2)渐变灯组亮度调节公式为：

其中，

PWM_n——隧道出口或入口渐变距离内设置的第n个隧道灯组光照强度的PWM控制值；

δ——隧道内外单位时间内光照强度的变化率；

N——隧道出口或入口渐变距离内设置的隧道灯组总数；

n——隧道出口或入口渐变距离内设置的第n个隧道灯组；

E₀——隧道出口或入口外环境监测的光照强度最高值；

E_N+1——隧道出口或入口渐变距离内监测的光照强度最低值；

K——PWM_n的修正值，与隧道内的空气湿度、温度，隧道长宽高及形状，灯组布置高度等有关；

注意：公式中PWM_n、δ、N、n、E₀、E_N+1和K同时为隧道出口相关取值或同时为隧道入口相关取值。

说明：δ≥5或δ≤-3时，开始调节渐变灯组亮度，|E₀-E_N+1|值越大，渐变灯组光照强度(或亮度)越大，光照强度调节按照δ(即单位时间内光照强度的变化率)的不同对应不同的|E₀-E_N+1|与PWM控制值(占空比百分数)的关系曲线进行调节，该曲线即为上述渐变灯组亮度调节公式绘制的曲线。

其中，即单位时间内光照强度的变化率，值为正表示隧道外光照强度大于隧道内光照强度，即白天时段，值为负表示隧道外光照强度小于隧道外光照强度，即夜晚时段，当值为0时，表示隧道内外光照强度一致，不需要开启渐变灯组，当-3≤δ≤5时，隧道内外光照强度变化差距不大，也不需要开启渐变灯组；当δ≥5或δ≤-3时，隧道内外光照强度变化差距较大，需要开启渐变灯组，并由PWM控制值(占空比百分数)控制渐变灯组的光照强度大小。

进一步的，所述隧道出口渐变灯组和隧道入口渐变灯组中包含多个照明设备，其型号和数量的选取，需要满足本发明所需的最高光照强度值，并适当留有余量。

进一步的，整个装置可以在原有隧道照明系统上增设，也可替代原有隧道照明系统在选取的渐变距离内的照明功能。

本发明工作原理为：隧道出口内光照传感器、隧道出口外光照传感器、隧道入口内光照传感器和隧道入口外光照传感器实时监测隧道内外的光照强度，同时将监测数据传输至控制单元，控制单元经过数据分析(即根据监测数据按公式计算出渐变灯组PWM控制值)后，输出控制信号分别至隧道出口渐变灯组控制器和隧道入口渐变灯组控制器，进而控制隧道出口渐变灯组和隧道入口渐变灯组的开关及亮度调节；

与现有技术相比，本发明根据隧道出口和入口外环境与隧道内的光照强度差值及其变化，在隧道出口内和入口内布置一定距离照明亮度渐变的高速公路隧道灯组，使驾驶员在穿越隧道的时候，眼睛可以逐渐适应隧道内外明显的明暗变化，缩短暗适应和明适应的时间，改善驾驶员的视距，减少光照亮度的突变对驾驶员的刺激，保障高速公路隧道的交通安全。

附图说明

图1是本发明实施例三中的高速公路型隧道照明辅助装置的结构图。

图2是本发明实施例三中的高速公路型隧道照明辅助装置的布设示意图。

附图标记说明：

隧道出口外光照传感器或隧道入口外光照传感器-1、隧道出口内光照传感器或隧道入口内光照传感器-2、隧道出口渐变灯组或隧道入口渐变灯组中任一照明设备-3。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的改进高速公路型隧道照明辅助装置进行详细描述。以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。

实施例一

本发明请求保护一种高速公路隧道智能照明系统，包括均与总控模块连接的隧道出口外光照传感器组、隧道出口内光照传感器组、隧道中段光照传感器组、隧道入口内光照传感器组、隧道入口外光照传感器组、若干隧道出口灯组控制器、隧道入口灯组控制器和隧道中段灯组控制器，以及若干隧道出口灯组控制器、隧道入口灯组控制器和隧道中段灯组控制器对应控制的若干隧道出口灯组、隧道入口灯组和隧道中段灯组；

所述隧道出口外光照传感器组用于实时监测隧道出口外环境的光照值及其变化，由一个或多个光照传感器组成，可根据实际情况布置于对应位置；

所述隧道出口内光照传感器组用于实时监测隧道出口内一段距离的光照值及其变化，由一个或多个光照传感器组成，可根据实际情况布置于对应位置；

所述隧道中段光照传感器组用于实时监测除隧道出口和入口内一段距离以外的隧道内中部的光照值及其变化，由一个或多个光照传感器组成，可根据实际情况布置于对应位置；

所述隧道入口内光照传感器组用于实时监测隧道入口内一段距离的光照值及其变化，由一个或多个光照传感器组成，可根据实际情况布置于对应位置；

所述隧道入口外光照传感器组用于实时监测隧道入口外环境的光照值及其变化，由一个或多个光照传感器组成，可根据实际情况布置于对应位置；

所述隧道出口灯组控制器用于控制隧道出口灯组的开启或关闭及其亮度调节；

所述隧道入口灯组控制器用于控制隧道入口灯组的开启或关闭及其亮度调节；

所述隧道中段灯组控制器用于控制隧道中段灯组的开启或关闭及其亮度调节；

所述隧道出口灯组、隧道入口灯组和隧道中段灯组分别用于隧道内出口、入口和中段的照明。

所述总控模块用于接收隧道出口外光照传感器组、隧道出口内光照传感器组、隧道中段光照传感器组、隧道入口内光照传感器组和隧道入口外光照传感器组的实时监测数据，并将这些数据分析处理后输出控制信号至隧道出口灯组控制器、隧道入口灯组控制器和隧道中段灯组控制器，进而控制隧道出口灯组、隧道入口灯组和隧道中段灯组的开启或关闭及其亮度调节。

所述隧道入口灯组控制器设置多个，一一对应地控制多个隧道入口灯组。

所述隧道出口灯组控制器设置多个，一一对应地控制多个隧道出口灯组。

所述隧道中段灯组控制器设置至少设置一个，控制多个隧道中段灯组。

应用于上述高速公路隧道智能照明系统的控制方法，该方法包括以下步骤：

S101，隧道出口外光照传感器组、隧道出口内光照传感器组、隧道中段光照传感器组、隧道入口内光照传感器组和隧道入口外光照传感器组分别监测隧道出口外环境、隧道出口内一段距离、隧道内中部、隧道入口内一段距离和隧道入口外环境的光照值及其变化，同时将这些实时监测数据传输至总控模块；

S102，总控模块将接收到的隧道出口外环境和隧道出口内一段距离的光照强度及其变化的数据，经综合分析并按照一定的渐变规律进行计算分配，输出为隧道出口内一段距离各灯组当前所需光照强度值；同时将接收到的隧道入口外环境和隧道入口内一段距离的光照强度及其变化的数据，经综合分析并按照一定的渐变规律进行计算分配，输出为隧道入口内一段距离各灯组当前所需光照强度值；同时将接收到的隧道中段光照强度值与隧道出入口的光照强度值综合分析并计算，输出为隧道中段灯组当前适合的光照强度值；

S103，总控模块经过综合分析与计算后分别输出隧道出口内一段距离各灯组当前所需光照强度值、隧道入口内一段距离各灯组当前所需光照强度值和隧道中段灯组当前适合的光照强度值的控制信号至隧道出口灯组控制器、隧道入口灯组控制器和隧道中段灯组控制器，进而根据隧道内外各部分光照的不同，智能控制隧道出口灯组、隧道入口灯组和隧道中段灯组的开启或关闭及其亮度调节；

S104，以上步骤循环进行直至整个系统关闭，由于隧道内外各部分的光照强度随时间不断变化，故整个过程是实时动态的。

所述渐变规律与隧道的长度有关，具体计算公式为：

(1)当L≥1600m时，

(2)当300m≤L＜1600m时,

①

②

其中:

L为隧道总长度；

N为隧道出口或入口内一段距离设置的隧道灯组总数；

n为隧道出口或入口内一段距离设置的第n个隧道灯组；

E₀为隧道出口或入口外环境监测的光照强度最高值；

E_N+1为隧道出口或入口内一段距离监测的光照强度最低值；

E_n为隧道出口或入口内一段距离设置的第n个隧道灯组的光照强度值；

注意：公式中N、n、E₀、E_N+1、E_n同时为隧道出口相关取值或同时为隧道入口相关取值。

所述输出的隧道中段灯组当前适合的光照强度值，由隧道中段光照强度均值、隧道入口内一段距离光照强度最低值和隧道出口内一段距离光照强度最低值三者的算数平均值确定。与现有技术相比，本发明可根据隧道出口入口外环境的实际光照及其变化情况，实时智能地控制高速公路隧道内灯组的照明亮度，使驾驶员在穿越隧道的时候，眼睛可以逐渐适应隧道内外明显的明暗变化，减少光照亮度的突变对驾驶员的刺激，保障高速公路隧道的交通安全。

实施例二

一种高速公路隧道智能照明装置，包括均与中心数据处理单元连接的隧道出口光照信息收集单元、隧道中段光照信息收集单元、隧道入口光照信息收集单元、隧道出口灯组控制单元、隧道中段灯组控制单元和隧道入口灯组控制单元；均与隧道出口光照信息收集单元连接的隧道出口内光照传感器组和隧道出口外光照传感器组；均与隧道入口光照信息收集单元连接的隧道入口内光照传感器组和隧道入口外光照传感器组；与隧道中段光照信息收集单元连接的隧道中段光照传感器组；以及隧道出口灯组控制单元、隧道入口灯组控制单元和隧道中段灯组控制单元对应控制的若干隧道出口灯组、隧道入口灯组和隧道中段灯组；

所述隧道出口外光照传感器组用于实时监测隧道出口外环境的光照值及其变化，由一个或多个光照传感器组成，可根据实际情况布置于对应位置；

所述隧道出口内光照传感器组用于实时监测隧道出口内一段距离的光照值及其变化，由一个或多个光照传感器组成，可根据实际情况布置于对应位置；

所述隧道中段光照传感器组用于实时监测除隧道出口和入口内一段距离以外的隧道内中部的光照值及其变化，由一个或多个光照传感器组成，可根据实际情况布置于对应位置；

所述隧道入口内光照传感器组用于实时监测隧道入口内一段距离的光照值及其变化，由一个或多个光照传感器组成，可根据实际情况布置于对应位置；

所述隧道入口外光照传感器组用于实时监测隧道入口外环境的光照值及其变化，由一个或多个光照传感器组成，可根据实际情况布置于对应位置；

所述隧道出口光照信息收集单元用于收集隧道出口内光照传感器组和隧道出口外光照传感器组的实时监测数据，并经预处理后传输至中心数据处理单元；

所述隧道入口光照信息收集单元用于收集隧道入口内光照传感器组和隧道入口外光照传感器组的实时监测数据，并经预处理后传输至中心数据处理单元；

所述隧道中段光照信息收集单元用于收集隧道中段光照传感器组的实时监测数据，并经预处理后传输至中心数据处理单元；

所述若干隧道出口灯组、隧道入口灯组和隧道中段灯组分别用于隧道内出口、入口和中段的照明；

所述隧道出口灯组控制单元用于接收中心数据处理单元的控制信号，并将控制信号输出至对应的隧道出口灯组，控制其开启或关闭及亮度调节；

所述隧道入口灯组控制单元用于接收中心数据处理单元的控制信号，并将控制信号输出至对应的隧道入口灯组，控制其开启或关闭及亮度调节；

所述隧道中段灯组控制单元接收中心数据处理单元的控制信号，并将控制信号输出至对应隧道中段灯组，控制其开启或关闭及亮度调节；

所述中心数据处理单元用于接收隧道出口光照信息收集单元、隧道中段光照信息收集单元和隧道入口光照信息收集单元预处理后的实时监测数据，并将这些数据分析处理后，输出控制信号至隧道出口灯组控制单元、隧道入口灯组控制单元和隧道中段灯组控制单元，进而控制所有的隧道出口灯组、隧道入口灯组和隧道中段灯组的开启或关闭及其亮度调节。

所述隧道出口外光照传感器组至少包括3个光照传感器，分别布置于隧道出口外两侧距路面1.2～1.8m之间各一个，及隧道出口外正上方0.3～1.2m内一个；布置3个以上光照传感器的可按优先级顺序布置，优先级顺序为：

(1)隧道入口外光照条件较好或无明显遮挡的一侧；

(2)隧道入口外光照条件较差或有明显遮挡的一侧；

(3)隧道入口外正上方。

所述隧道入口外光照传感器组至少包括3个光照传感器，分别布置于隧道入口外两侧距路面1.2～1.8m之间各一个，及隧道入口外正上方0.3～1.2m内一个；布置3个以上光照传感器的可按优先级顺序布置，优先级顺序为：

(1)隧道入口外光照条件较好或无明显遮挡的一侧；

(2)隧道入口外光照条件较差或有明显遮挡的一侧；

(3)隧道入口外正上方。

所述隧道出口内和入口内一段距离的光照传感器组及其光照传感器的数量，均由隧道总长度L及设置的出口内或入口内一段距离的长度s决定，具体布设规则如下：

(1)当300m≤L＜500m时，s取150m，隧道出口内和入口内光照传感器组均从隧道出口或入口开始，至隧道内150m处止，每隔30m在隧道内两侧距路面1.2～1.8m之间各布设一个光照传感器，作为一组光照传感器组；

(2)当500m≤L＜1000m时,s取250m，隧道出口内和入口内光照传感器组均从隧道出口或入口开始，至隧道内250m处止，每隔50m在隧道内两侧距路面1.2～1.8m之间各布设一个光照传感器，作为一组光照传感器组；

(3)当L≥1000m时，s取500m，隧道出口内和入口内光照传感器组均从隧道出口或入口开始，至隧道内500m处止，每隔50m在隧道内两侧距路面1.2～1.8m之间各布设一个光照传感器，作为一组光照传感器组。

所述隧道中段光照传感器组的布设原则为：在隧道中段的中部及两端各布设一组光照传感器组，每组均在隧道内两侧距路面1.2～1.8m之间各布设一个光照传感器。

所述隧道出口灯组控制单元和隧道入口灯组控制单元均包含多个灯组控制器，每个灯组控制器对应控制一个灯组，其灯组控制器与灯组的数量分别与隧道出口内和入口内的光照传感器组的设置数量一致。

所述隧道中段灯组控制单元至少包含一个灯组控制器，用于控制所有隧道中段灯组的开关及亮度调节，隧道中段灯组布设于隧道内两侧距路面1.2～1.8m之间的位置，布设数量可按隧道照明相关设计规范执行，也可根据实际情况自行选择。

所述隧道出口灯组、隧道入口灯组和隧道中段灯组均包含一个或多个照明设备，照明设备的型号和数量，需要满足本发明所需的最高光照强度值，并适当留有余量。

本发明的工作原理为：隧道出口光照信息收集单元、隧道中段光照信息收集单元、隧道入口光照信息收集单元将各自收集的传感器数据经过预处理后实时传输至中心数据处理单元，中心数据处理单元将接收数据经综合分析后按照一定的渐变规律进行计算分配，输出控制信号至隧道出口灯组控制单元、隧道中段灯组控制单元和隧道入口灯组控制单元，进而控制各灯组控制单元对应灯组的开关及亮度调节，实现隧道出口内和入口内一段距离照明亮度的渐变，改善驾驶员的视距，减少光照亮度的突变对驾驶员的刺激，保障高速公路隧道的交通安全。

应用于上述高速公路隧道智能照明系统的控制方法，该方法包括以下步骤：

S101，隧道出口外光照传感器组、隧道出口内光照传感器组、隧道中段光照传感器组、隧道入口内光照传感器组和隧道入口外光照传感器组分别监测隧道出口外环境、隧道出口内一段距离、隧道内中部、隧道入口内一段距离和隧道入口外环境的光照值及其变化，同时将这些实时监测数据传输至总控模块；

S102，总控模块将接收到的隧道出口外环境和隧道出口内一段距离的光照强度及其变化的数据，经综合分析并按照一定的渐变规律进行计算分配，输出为隧道出口内一段距离各灯组当前所需光照强度值；同时将接收到的隧道入口外环境和隧道入口内一段距离的光照强度及其变化的数据，经综合分析并按照一定的渐变规律进行计算分配，输出为隧道入口内一段距离各灯组当前所需光照强度值；同时将接收到的隧道中段光照强度值与隧道出入口的光照强度值综合分析并计算，输出为隧道中段灯组当前适合的光照强度值；

S103，总控模块经过综合分析与计算后分别输出隧道出口内一段距离各灯组当前所需光照强度值、隧道入口内一段距离各灯组当前所需光照强度值和隧道中段灯组当前适合的光照强度值的控制信号至隧道出口灯组控制器、隧道入口灯组控制器和隧道中段灯组控制器，进而根据隧道内外各部分光照的不同，智能控制隧道出口灯组、隧道入口灯组和隧道中段灯组的开启或关闭及其亮度调节；

S104，以上步骤循环进行直至整个系统关闭，由于隧道内外各部分的光照强度随时间不断变化，故整个过程是实时动态的。

所述渐变规律与隧道的长度有关，具体计算公式为：

(1)当L≥1600m时，

(2)当300m≤L＜1600m时,

①

②

其中:

L为隧道总长度；

N为隧道出口或入口内一段距离设置的隧道灯组总数；

n为隧道出口或入口内一段距离设置的第n个隧道灯组；

E₀为隧道出口或入口外环境监测的光照强度最高值；

E_N+1为隧道出口或入口内一段距离监测的光照强度最低值；

E_n为隧道出口或入口内一段距离设置的第n个隧道灯组的光照强度值；

注意：公式中N、n、E₀、E_N+1、E_n同时为隧道出口相关取值或同时为隧道入口相关取值。

所述输出的隧道中段灯组当前适合的光照强度值，由隧道中段光照强度均值、隧道入口内一段距离光照强度最低值和隧道出口内一段距离光照强度最低值三者的算数平均值确定。

与现有技术相比，本发明可根据隧道出口和入口外环境的实际光照及其变化情况，实时智能地控制高速公路隧道内灯组的照明亮度，使驾驶员在穿越隧道的时候，眼睛可以逐渐适应隧道内外明显的明暗变化，缩短暗适应和明适应的时间，改善驾驶员的视距，减少光照亮度的突变对驾驶员的刺激，保障高速公路隧道的交通安全。

实施例三

一种改进型高速公路隧道照明辅助装置，包括均与控制单元连接的隧道出口内光照传感器、隧道出口外光照传感器、隧道入口内光照传感器、隧道入口外光照传感器、隧道出口渐变灯组控制器和隧道入口渐变灯组控制器；以及隧道出口渐变灯组控制器和隧道入口渐变灯组控制器分别对应控制的若干隧道出口渐变灯组和若干隧道入口渐变灯组；

所述隧道出口外光照传感器用于实时监测隧道出口外环境的光照值及其变化，可根据实际情况布置于对应位置；

所述隧道出口内光照传感器用于实时监测隧道出口内一段距离(即选取的用于安装渐变灯组的渐变距离)的光照值及其变化，可根据实际情况布置于对应位置；

所述隧道入口内光照传感器用于实时监测隧道入口内一段距离(即选取的用于安装渐变灯组的渐变距离)的光照值及其变化，可根据实际情况布置于对应位置；

所述隧道入口外光照传感器用于实时监测隧道入口外环境的光照值及其变化，可根据实际情况布置于对应位置；

所述若干隧道出口渐变灯组、若干隧道入口渐变灯组分别用于隧道内出口、入口的渐变照明；

所述隧道出口渐变灯组控制器用于接收控制单元的控制信号，并将控制信号输出至对应的隧道出口渐变灯组，控制其开启或关闭及亮度调节；

所述隧道入口渐变灯组控制器用于接收控制单元的控制信号，并将控制信号输出至对应的隧道入口渐变灯组，控制其开启或关闭及亮度调节；

所述控制单元用于接收隧道隧道出口内光照传感器、隧道出口外光照传感器、隧道入口内光照传感器和隧道入口外光照传感器的实时监测数据，并将这些数据分析处理后，输出控制信号至隧道出口渐变灯组控制器和隧道入口渐变灯组控制器，进而控制隧道出口渐变灯组和隧道入口渐变灯组的开启或关闭及其亮度调节。

所述隧道出口外光照传感器，可布置在隧道出口外光照条件较好或无明显遮挡的位置，可布置一个或多个。

所述隧道入口外光照传感器，可布置在隧道入口外光照条件较好或无明显遮挡的位置，可布置一个或多个。

所述隧道出口内光照传感器和隧道入口内光照传感器，分别布置于隧道出口内和入口内选取的渐变距离再外延50～100m处。

所述隧道出口渐变灯组控制器和隧道入口渐变灯组控制器均至少包含5个渐变灯组(即隧道出口渐变灯组和隧道入口渐变灯组均至少设置5组)，5个渐变灯组等距离布置于隧道选取的渐变距离内，照明设备数量可按隧道内外实际光照强度最大差值计算分配具体数量，也可由高到低分别预设为2、4、6、8、10。

所述渐变灯组开启条件及亮度调节规律如下：

(1)渐变灯组开启条件为：

①E₀-E_N+1≥2200 lux E₀≥E_N+1 (即白天)

②E_N+1-E₀≥1300 lux E_N+1≥E₀ (即夜晚)

(2)渐变灯组亮度调节公式为：

其中，

PWM_n为隧道出口或入口渐变距离内设置的第n个隧道灯组光照强度的PWM控制值；

δ为隧道内外单位时间内光照强度的变化率；

N为隧道出口或入口渐变距离内设置的隧道灯组总数；

n为隧道出口或入口渐变距离内设置的第n个隧道灯组；

E₀为隧道出口或入口外环境监测的光照强度最高值；

E_N+1为隧道出口或入口渐变距离内监测的光照强度最低值；

K为PWM_n的修正值，与隧道内的空气湿度、温度，隧道长宽高及形状，灯组布置高度等有关；

注意：公式中PWM_n、δ、N、n、E₀、E_N+1和K同时为隧道出口相关取值或同时为隧道入口相关取值。

说明：δ≥5或δ≤-3时，开始调节渐变灯组亮度，|E₀-E_N+1|值越大，渐变灯组光照强度(或亮度)越大，光照强度调节按照δ(即单位时间内光照强度的变化率)的不同对应不同的|E₀-E_N+1|与PWM控制值(占空比百分数)的关系曲线进行调节，该曲线即为上述渐变灯组亮度调节公式绘制的曲线。

其中，即单位时间内光照强度的变化率，值为正表示隧道外光照强度大于隧道内光照强度，即白天时段，值为负表示隧道外光照强度小于隧道外光照强度，即夜晚时段，当值为0时，表示隧道内外光照强度一致，不需要开启渐变灯组，当-3≤δ≤5时，隧道内外光照强度变化差距不大，也不需要开启渐变灯组；当δ≥5或δ≤-3时，隧道内外光照强度变化差距较大，需要开启渐变灯组，并由PWM控制值(占空比百分数)控制渐变灯组的光照强度大小。

所述隧道出口渐变灯组和隧道入口渐变灯组中包含多个照明设备，其型号和数量的选取，需要满足本发明所需的最高光照强度值，并适当留有余量。

本发明整个装置可以在原有隧道照明系统上增设，也可替代原有隧道照明系统在选取的渐变距离内的照明功能。

本发明工作原理为：隧道出口内光照传感器、隧道出口外光照传感器、隧道入口内光照传感器和隧道入口外光照传感器实时监测隧道内外的光照强度，同时将监测数据传输至控制单元，控制单元经过数据分析(即根据监测数据按公式计算出渐变灯组PWM控制值)后，输出控制信号分别至隧道出口渐变灯组控制器和隧道入口渐变灯组控制器，进而控制隧道出口渐变灯组和隧道入口渐变灯组的开关及亮度调节；

与现有技术相比，本发明根据隧道出口和入口外环境与隧道内的光照强度差值及其变化，在隧道出口内和入口内布置一定距离照明亮度渐变的高速公路隧道灯组，使驾驶员在穿越隧道的时候，眼睛可以逐渐适应隧道内外明显的明暗变化，缩短暗适应和明适应的时间，改善驾驶员的视距，减少光照亮度的突变对驾驶员的刺激，保障高速公路隧道的交通安全。

上面结合实施例对本发明的实例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出的各种变化，也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种改进型高速公路隧道照明辅助装置，其特征在于，包括：均与控制单元连接的隧道出口内光照传感器、隧道出口外光照传感器、隧道入口内光照传感器、隧道入口外光照传感器、隧道出口渐变灯组控制器和隧道入口渐变灯组控制器；以及隧道出口渐变灯组控制器和隧道入口渐变灯组控制器分别对应控制的若干隧道出口渐变灯组和若干隧道入口渐变灯组；

所述隧道出口外光照传感器用于实时监测隧道出口外环境的光照值及其变化，根据实际情况布置于对应位置；

所述隧道出口内光照传感器用于实时监测隧道出口内一段距离，即选取的用于安装渐变灯组的渐变距离的光照值及其变化，根据实际情况布置于对应位置；

所述隧道入口内光照传感器用于实时监测隧道入口内一段距离即选取的用于安装渐变灯组的渐变距离的光照值及其变化，根据实际情况布置于对应位置；

所述隧道入口外光照传感器用于实时监测隧道入口外环境的光照值及其变化，根据实际情况布置于对应位置；

所述若干隧道出口渐变灯组、若干隧道入口渐变灯组分别用于隧道内出口、入口的渐变照明；

所述隧道出口渐变灯组控制器用于接收控制单元的控制信号，并将控制信号输出至对应的隧道出口渐变灯组，控制其开启或关闭及亮度调节；

所述隧道入口渐变灯组控制器用于接收控制单元的控制信号，并将控制信号输出至对应的隧道入口渐变灯组，控制其开启或关闭及亮度调节；

所述控制单元用于接收隧道隧道出口内光照传感器、隧道出口外光照传感器、隧道入口内光照传感器和隧道入口外光照传感器的实时监测数据，并将这些数据分析处理后，输出控制信号至隧道出口渐变灯组控制器和隧道入口渐变灯组控制器，进而控制隧道出口渐变灯组和隧道入口渐变灯组的开启或关闭及其亮度调节。

2.如权利要求1所述的改进型高速公路隧道照明辅助装置，其特征在于，所述隧道出口外光照传感器，布置在隧道出口外光照条件较好或无明显遮挡的位置，布置一个或多个。

3.如权利要求2所述的改进型高速公路隧道照明辅助装置，其特征在于，所述隧道入口外光照传感器，布置在隧道入口外光照条件较好或无明显遮挡的位置，布置一个或多个。

4.如权利要求3所述的改进型高速公路隧道照明辅助装置，其特征在于，所述隧道出口内光照传感器和隧道入口内光照传感器，分别布置于隧道出口内和入口内选取的渐变距离再外延50～100m处。

5.如权利要求4所述的改进高速公路型隧道照明辅助装置，其特征在于，所述隧道出口渐变灯组控制器和隧道入口渐变灯组控制器均至少包含5个渐变灯组，即隧道出口渐变灯组和隧道入口渐变灯组均至少设置5组，5个渐变灯组等距离布置于隧道选取的渐变距离内，照明设备数量按隧道内外实际光照强度最大差值计算分配具体数量，也可由高到低分别预设为2、4、6、8、10。

6.如权利要求5所述的改进高速公路型隧道照明辅助装置，其特征在于，所述渐变灯组开启条件及亮度调节规律如下：

(1)渐变灯组开启条件为：

①E₀-E_N+1≥2200lux E₀≥E_N+1，即白天；

②E_N+1-E₀≥1300lux E_N+1≥E₀，即夜晚；

(2)渐变灯组亮度调节公式为：

其中，

PWM_n——隧道出口或入口渐变距离内设置的第n个隧道灯组光照强度的PWM控制值；

δ——隧道内外单位时间内光照强度的变化率；

N——隧道出口或入口渐变距离内设置的隧道灯组总数；

n——隧道出口或入口渐变距离内设置的第n个隧道灯组；

E₀——隧道出口或入口外环境监测的光照强度最高值；

E_N+1——隧道出口或入口渐变距离内监测的光照强度最低值；

K——PWM_n的修正值，与隧道内的空气湿度、温度，隧道长宽高及形状，灯组布置高度等有关；

公式中PWM_n、δ、N、n、E₀、E_N+1和K同时为隧道出口相关取值或同时为隧道入口相关取值。

说明：δ≥5或δ≤-3时，开始调节渐变灯组亮度，|E₀-E_N+1|值越大，渐变灯组光照强度或亮度越大，光照强度调节按照δ，即单位时间内光照强度的变化率的不同对应不同的|E₀-E_N+1|与PWM控制值的关系曲线进行调节，PWM控制值是占空比百分数，该曲线即为上述渐变灯组亮度调节公式绘制的曲线；

其中，即单位时间内光照强度的变化率，值为正表示隧道外光照强度大于隧道内光照强度，即白天时段，值为负表示隧道外光照强度小于隧道外光照强度，即夜晚时段，当值为0时，表示隧道内外光照强度一致，不需要开启渐变灯组，当-3≤δ≤5时，隧道内外光照强度变化差距不大，也不需要开启渐变灯组；当δ≥5或δ≤-3时，隧道内外光照强度变化差距较大，需要开启渐变灯组，并由PWM控制值控制渐变灯组的光照强度大小。

7.如权利要求6所述的改进高速公路型隧道照明辅助装置，其特征在于，所述隧道出口渐变灯组和隧道入口渐变灯组中包含多个照明设备，其型号和数量的选取，需要满足本发明所需的最高光照强度值，并适当留有余量。

8.如权利要求7所述的改进高速公路型隧道照明辅助装置，其特征在于，整个装置在原有隧道照明系统上增设，或替代原有隧道照明系统在选取的渐变距离内的照明功能。