CN117082698A - 一种曲线隧道照明方法、系统、存储介质及智能终端 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种曲线隧道照明方法、系统、存储介质及智能终端,涉及隧道照明的领域,其包括获取隧道实际工况和照明灯位置;计算目标照明亮度;获取前车辆信息和后车辆信息;计算碰撞时间;于碰撞时间小于预设的紧急制动时间时查找风险等级和亮度阈值范围;于目标照明亮度落入或超过所对应的亮度阈值范围时将目标照明亮度定义为需求照明亮度;于目标照明亮度小于所对应的亮度阈值范围时将亮度阈值范围对应的最小值作为需求照明亮度进行输出;将照明灯位置处对应的照明灯按照需求照明亮度进行照明,本申请具有保证用户在曲线隧道内能够及时反应,而不会因为亮度不够而导致反应速度慢发生碰撞的情况发生,提高了曲线隧道的安全性的效果。
Description
技术领域
本申请涉及隧道照明的领域,尤其是涉及一种曲线隧道照明方法、系统、存储介质及智能终端。
背景技术
隧道作为现代交通基础设施中的重要组成部分,其安全性和通行效率一直备受关注。隧道照明是保证隧道安全通行的重要措施之一。
相关技术中,如公告号为CN112287549A的中国专利公开了一种公路隧道照明系统和方法,属于公路交通工程设施领域。系统包括:亮度监测器、车辆监测器、控制器、多个照明灯具和能见度监测模块;亮度监测器设置在公路隧道的洞口位置,车辆监测器设置在公路隧道的任一位置,多个照明灯具分别设置在公路隧道中,能见度监测模块设置在公路隧道中;亮度监测器、车辆监测器、多个照明灯具和能见度监测模块分别与控制器连接;亮度监测器用于获取公路隧道外部的亮度,并将亮度发送给控制器;车辆监测器用于获取公路隧道中的车流量,并将车流量发送给控制器;能见度监测模块用于获取公路隧道中的能见度,并将能见度发送给控制器;控制器用于根据亮度、车流量和能见度,控制多个照明灯具的工作状态。
现有技术中存在以下问题,虽然结合隧道外的亮度、隧道内的能见度和车流量的情况,但是当隧道为曲线隧道时,因为其曲线形状导致通行视线难度加大,单纯考虑亮度、能见度和车流量,无法作为照明调控指标进行照明亮度调节,增加了通行风险,尚有改进的空间。
发明内容
为了改善当隧道为曲线隧道时单纯考虑亮度、能见度和车流量无法作为照明调控指标进行照明亮度调节,增加了通行风险的问题,本申请提供一种曲线隧道照明方法、系统、存储介质及智能终端。
第一方面,本申请提供一种曲线隧道照明方法,采用如下的技术方案:
一种曲线隧道照明方法,包括:
获取隧道实际工况和照明灯位置;
基于隧道实际工况计算目标照明亮度;
基于照明灯位置获取前车辆信息和后车辆信息,所述前车辆信息包括前车位置、前车行驶速度和前车加速度,所述后车辆信息包括后车位置、后车行驶速度和后车加速度;
基于前车辆信息和后车辆信息计算碰撞时间;
于碰撞时间小于预设的紧急制动时间时基于碰撞时间从预设的风险数据库中查找对应的风险等级和对应的亮度阈值范围;
于目标照明亮度落入或超过所对应的亮度阈值范围时将目标照明亮度定义为需求照明亮度;
于目标照明亮度小于所对应的亮度阈值范围时将亮度阈值范围对应的最小值作为需求照明亮度进行输出;
将照明灯位置处对应的照明灯按照需求照明亮度进行照明。
通过采用上述技术方案,通过考虑基于碰撞时间的亮度阈值从而确定亮度风险级别,然后若按照设计规范设计得到的亮度值满足要求时则正常照明,若不满足时,则按照亮度阈值来进行照明,保证用户在曲线隧道内能够及时反应,而不会因为亮度不够而导致反应速度慢发生碰撞的情况发生,提高了曲线隧道的安全性。
可选的,基于隧道实际工况计算目标照明亮度的方法包括:
获取隧道设计信息,所述隧道设计信息包括隧道曲线半径、隧道行车道宽度、隧道人行道宽度、隧道余宽、隧道检修道宽度、路线总坡度、纵向摩擦系数和设计速度;
分析隧道实际工况以得到车流量;
基于车流量、设计速度和预设的拟合公式计算目标照明亮度,所述拟合公式为:,其中,Ll(v)、Lm(v)、Ls(v)分别为大流量(即:单向交通车流量为N>1200veh/(h·ln),双向交通车流量为N>650veh/(h·ln))、中流量(即:单向交通车流量为350veh/(h·ln)<N<1200veh/(h·ln),双向交通车流量为180veh/(h·ln)<N<650veh/(h·ln))小流量(即:单交通车流量为N≤350veh/(h·ln),双向交通车流量为N≤180veh/(h·ln))的亮度值,为速度基函数,中间段亮度不低于1cd/m2。
可选的,基于车流量、设计速度和拟合公式计算目标照明亮度的方法包括:
获取预设的间隔距离的光线透过率;
基于光线透过率计算当前烟尘浓度;
基于设计速度从预设的限值数据库中查找到对应的烟尘浓度限值;
于当前烟尘浓度小于烟尘浓度限值时基于车流量、设计速度和拟合公式计算目标照明亮度;
于当前烟尘浓度大于烟尘浓度限值时基于车流量、设计速度和拟合公式计算期望照明亮度;
基于期望照明亮度和预设的补偿公式计算目标照明亮度。
通过采用上述技术方案,当内部烟气过大而影响照明时,根据烟尘浓度与亮度的监测数据进行亮度补偿照明,通过提高照明亮度从而改善能见度,保证用户在该环境下仍然能够清晰地看清四周的环境,保证曲线隧道行驶的安全性。
可选的,基于前车辆信息和后车辆信息计算碰撞时间的方法包括:
基于前车位置和后车位置计算相对距离;
根据后车行驶速度和前车行驶速度计算相对速度;
根据后车加速度和前车加速度计算相对加速度;
于相对速度大于0且相对加速度不等于0时计算预计碰撞时间,预计碰撞时间的计算公式为:
,其中,/>为预计碰撞时间,vr为相对速度,ar为相对加速度,为碰撞判断值,/>,D为相对距离;
于相对速度小于0且相对加速度大于0时计算预计碰撞时间,预计碰撞时间的计算公式为:
,其中,/>为预计碰撞时间,vr为相对速度,ar为相对加速度,为碰撞判断值,/>,D为相对距离;
于相对速度大于0且相对加速度等于0时计算预计碰撞时间,预计碰撞时间的计算公式为:
,其中,/>为预计碰撞时间,vr为相对速度,D为相对距离;
于相对速度小于0且相对加速度小于0时输出碰撞时间为预设的不碰撞信息;
根据相对速度、相对加速度和预设的判断公式计算出碰撞判断值,所述判断公式为:
,其中,vr为相对速度,ar为相对加速度,/>为碰撞判断值,D为相对距离;
于碰撞判断值大于等于0时,将预计碰撞时间作为碰撞时间进行输出;
于碰撞判断值小于0时,基于前车行驶速度和前车加速度计算前车停止时间;
于前车停止时间大于0且小于预计碰撞时间时,计算碰撞时间并进行输出,碰撞时间的计算公式为:
,其中,/>为碰撞时间,/>为后车行驶速度,/>为后车加速度,/>为前车行驶速度,/>为前车加速度。
通过采用上述技术方案,通过考虑前车是否会在预计碰撞时间前停止行驶,从而使得碰撞时间在不同的情况下按照不同的方式进行计算,计算更加准确,提高了碰撞时间计算的准确性。
可选的,还包括照明灯位置的设计方法,该方法包括:
于隧道曲线半径所对应的路段获取允许车型信息,所述允许车型信息包括车辆宽度、车辆长度和座位距中距离;
基于隧道设计信息和允许车型信息计算出隧道最大横净距;
根据隧道最大横净距和隧道设计信息计算出停车视距;
基于隧道最大横净距和停车视距计算出临界曲线半径;
根据临界曲线半径、不同的允许车型信息和隧道设计信息计算出布灯间距,并筛选出符合要求的最优布灯间距;
按照最优布灯间距和隧道设计信息确定照明灯位置并进行输出。
通过采用上述技术方案,在设计阶段,通过考虑隧道等级、设计速度和车道数确定停车视距及最大横净距,从而得到曲线隧道临界曲线半径,并选取布灯形式以及计算最优布灯间距,使得照明灯在设计阶段即可最大可能性地提高照明效果。
可选的,照明灯位置的设计方法还包括:
于存在隧道曲线半径为无穷大时基于隧道设计信息确定直线行车时间;
于行车时间大于预设的临界时间时基于预设的规范闪烁频率和隧道设计信息计算出布灯间距;
按照布灯间距和隧道设计信息确定照明灯位置并进行输出。
通过采用上述技术方案,当隧道为直线时,则根据闪烁频率来确定布灯间距,从而带给驾驶员人眼视觉上的感知,保证驾驶员驾驶的安全性。
可选的,还包括计算出临界曲线半径之后确定是否采用当前的停车视距的方法,该方法包括:
于隧道曲线半径大于临界曲线半径时,直接输出临界曲线半径;
于隧道曲线半径小于临界曲线半径时,调整停车视距并重新计算临界曲线半径。
通过采用上述技术方案,通过调整停车视距,从而保证隧道曲线半径始终大于临界曲线半径,以保证布灯的安全性。
第二方面,本申请提供一种曲线隧道照明系统,采用如下的技术方案:
一种曲线隧道照明系统,包括:
获取模块,用于获取隧道实际工况、照明灯位置、前车辆信息、后车辆信息、隧道设计信息、光线透过率和允许车型信息;
存储器,用于存储上述任一种曲线隧道照明方法的控制方法的程序;
处理器,存储器中的程序能够被处理器加载执行且实现上述任一种曲线隧道照明方法的控制方法。
通过采用上述技术方案,通过考虑基于碰撞时间的亮度阈值从而确定亮度风险级别,然后若按照设计规范设计得到的亮度值满足要求时则正常照明,若不满足时,则按照亮度阈值来进行照明,保证用户在曲线隧道内能够及时反应,而不会因为亮度不够而导致反应速度慢发生碰撞的情况发生,提高了曲线隧道的安全性。
第三方面,本申请提供智能终端,采用如下的技术方案:
智能终端,包括存储器和处理器,存储器上存储有能够被处理器加载并执行上述任一种曲线隧道照明方法的计算机程序。
通过采用上述技术方案,通过考虑基于碰撞时间的亮度阈值从而确定亮度风险级别,然后若按照设计规范设计得到的亮度值满足要求时则正常照明,若不满足时,则按照亮度阈值来进行照明,保证用户在曲线隧道内能够及时反应,而不会因为亮度不够而导致反应速度慢发生碰撞的情况发生,提高了曲线隧道的安全性。
第四方面,本申请提供计算机存储介质,能够存储相应的程序,具有数据交互快捷的特点。
计算机可读存储介质,采用如下的技术方案:
计算机可读存储介质,存储有能够被处理器加载并执行上述任一种曲线隧道照明方法的计算机程序。
通过采用上述技术方案,通过考虑基于碰撞时间的亮度阈值从而确定亮度风险级别,然后若按照设计规范设计得到的亮度值满足要求时则正常照明,若不满足时,则按照亮度阈值来进行照明,保证用户在曲线隧道内能够及时反应,而不会因为亮度不够而导致反应速度慢发生碰撞的情况发生,提高了曲线隧道的安全性。
综上所述,本申请包括以下至少有益技术效果:
通过考虑基于碰撞时间的亮度阈值从而确定亮度风险级别,保证用户在曲线隧道内能够及时反应,而不会因为亮度不够而导致反应速度慢发生碰撞的情况发生,提高了曲线隧道的安全性;
在设计阶段,通过考虑隧道等级、设计速度和车道数确定停车视距及最大横净距,从而得到曲线隧道临界曲线半径,并选取布灯形式以及计算最优布灯间距,使得照明灯在设计阶段即可最大可能性地提高照明效果;
根据烟尘浓度与亮度的监测数据进行亮度补偿照明,通过提高照明亮度从而改善能见度,保证用户在该环境下仍然能够清晰地看清四周的环境,保证曲线隧道行驶的安全性。
附图说明
图1是本申请实施例中的一种曲线隧道照明方法的流程图。
图2是本申请实施例中的基于隧道实际工况计算目标照明亮度的方法的流程图。
图3是本申请实施例中的隧道的设计平面图。
图4是本申请实施例中的隧道的横截面图。
图5是本申请实施例中的基于车流量、设计速度和拟合公式计算目标照明亮度的方法的流程图。
图6是本申请实施例中的基于前车辆信息和后车辆信息计算碰撞时间的方法的流程图。
图7是本申请实施例中的反应时间和环境亮度的关系曲线图。
图8是本申请实施例中的照明灯位置的设计方法的流程图。
图9是本申请实施例中的停车视距、最大横净距和曲线半径的关系示意图。
图10 是本申请实施例中的计算出临界曲线半径之后确定是否采用当前的停车视距的方法的流程图。
图11是本申请实施例中的布灯方式的形式图。
图12是本申请实施例中的一种曲线隧道照明方法的系统模块图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图1-图12及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
本申请实施例公开一种曲线隧道照明方法。参照图1,一种曲线隧道照明方法包括:
步骤100:获取隧道实际工况和照明灯位置。
隧道实际工况为隧道内实际的工作情况,包含了当前时刻的车流量等信息。由对应的传感器接收得到,如车流量则由计数器进行计数得到,当车辆进入时计数器上对应的数值加一,而离开时减一。照明灯位置为任意选择的照明灯的位置,此处的目的是为了确定照明灯所处的环境。
步骤101:基于隧道实际工况计算目标照明亮度。
目标照明亮度为实际为了能够让驾驶员感到舒适的通过隧道的体验的照明亮度。
其中,参照图2,基于隧道实际工况计算目标照明亮度的方法包括:
步骤1011:获取隧道设计信息,所述隧道设计信息包括隧道曲线半径、隧道行车道宽度、隧道人行道宽度、隧道余宽、隧道检修道宽度、路线总坡度、纵向摩擦系数和设计速度。
隧道设计信息为隧道建造前对应的设计的结构以及一些满足规范的要求的信息,如隧道曲线半径,如图3所示,在隧道的左侧为曲线隧道,右侧为直线隧道段。如图4所示,此处以单向双通道的隧道为例,B为驾驶员视点位置离标线位置,LL、LR分别为左侧、右侧侧向宽度;B为驾驶员视点位置离标线位置;C为隧道余宽;J为隧道检修道宽度;R为隧道人行道宽度;W为隧道行车道宽度;D为驾驶员视点位置距车辆中轴位置。路线总坡度为在隧道内的整体的坡度,隧道摩擦系数为隧道内路面的摩擦系数,影响因素为路面的材质和路线总坡度。设计速度为按照《公路隧道设计规范JTG3370.1-2018》中规定以及工作人员按照经验设定的速度,例如:100km/h。
步骤1012:分析隧道实际工况以得到车流量。
车流量为隧道内部的流量,例如:800veh/(h·ln)。此处可以从隧道实际工况中查找即可。
步骤1013:基于车流量、设计速度和预设的拟合公式计算目标照明亮度,所述拟合公式为:
,其中,Ll(v)、Lm(v)、Ls(v)分别为大流量(即:单向交通车流量为N>1200veh/(h·ln),双向交通车流量为N>650veh/(h·ln))、中流量(即:单向交通车流量为350veh/(h·ln)<N<1200veh/(h·ln),双向交通车流量为180veh/(h·ln)<N<650veh/(h·ln))和小流量(即:单交通车流量为N≤350veh/(h·ln),双向交通车流量为N≤180veh/(h·ln))的亮度值,其中,大流量、中流量和小琉璃的限定由《公路隧道照明设计细则JTGTD701-02-2014》内的规定得到。/>为速度基函数,其中,目标照明亮度不低于1cd/m2。
此处拟合公式采用Python对《公路隧道照明设计细则JTGTD701-02-2014》中的设计亮度值进行三阶多项式拟合得到。
其中,参照图5,基于车流量、设计速度和拟合公式计算目标照明亮度的方法包括:
步骤10131:获取预设的间隔距离的光线透过率。
间隔距离为工作人员按照规定要求设定的距离,如100m。光线透过率为光线经过污染空气100米距离的烟尘后光线穿透的通过率。获取的方式可以由测量仪器进行测量得到。
步骤10132:基于光线透过率计算当前烟尘浓度。
当前烟尘浓度为在隧道内的烟尘浓度,计算的公式为:,其中k为当前烟尘浓度,/>为光线透过率。此处也可以通过烟雾探测器以及亮度监测仪进行实时检测。
步骤10133:基于设计速度从预设的限值数据库中查找到对应的烟尘浓度限值。
烟尘浓度限值为小于该浓度下驾驶速度小于等于设计速度的驾驶员能够较为清晰看清道路上的情况。数据库中存储有设计速度和烟尘浓度限值的映射关系,由《公路隧道通风设计细则JTGTD702-02-2014》中的规范设定。当系统接收到对应的设计速度时,自动从数据库中查找到对应的烟尘浓度限值进行输出。
步骤10134:于当前烟尘浓度小于烟尘浓度限值时基于车流量、设计速度和拟合公式计算目标照明亮度。
当当前烟尘浓度小于烟尘浓度限值时说明此时并没有烟尘干扰或者烟尘干扰影响不大,故可以直接通过拟合公式进行拟合得到。
步骤10135:于当前烟尘浓度大于烟尘浓度限值时基于车流量、设计速度和拟合公式计算期望照明亮度。
期望照明亮度为满足当前车流量要求的照明亮度。当大于时,则说明需要进行亮度补偿以提高照明亮度。故此时经过拟合公式的只是理论上需要达到的照明亮度,故将拟合后的照明亮度作为经过烟尘干扰仍然能够达到的期望值进行输出。
步骤10136:基于期望照明亮度和预设的补偿公式计算目标照明亮度。
补偿公式为,其中L为最终灯光需要发出的目标照明亮度,f(k)为实际隧道中的亮度值,L0为未受能见度影响的亮度值,即k等于时的f(k)对应的亮度值,即L0=f(0),La为期望照明亮度。
其中,推导如下:首先,经过测试可以建立烟尘浓度k和隧道内照明亮度Lin的关系,即:Lin=f(k),然后将隧道内未受能见度影响的亮度值与受能见度影响的亮度值之比定义为照明亮度损失率,即:
,当公路隧道内部汽车排放的尾气或隧道火灾时产生的烟尘积聚会阻碍照明光线的传播效率,进而使隧道内路面亮度无法达到照明亮度设计值,并且随着隧道内能见度的降低,照明亮度损失率也逐渐增大。需要将由能见度不足而损失的亮度进行动态补偿,La为不考虑能见度影响下的期望照明亮度,二者的差值即为因烟雾影响而降低的亮度值,即照明亮度损失率为:/>,其中/>为照明亮度补偿值。然后两式结合,得到/>,故考虑能见度影响的隧道内优化后的照明亮度为:/>,即:/>。
结合图1,步骤101之后还包括步骤102:基于照明灯位置获取前车辆信息和后车辆信息,所述前车辆信息包括前车位置、前车行驶速度和前车加速度,所述后车辆信息包括后车位置、后车行驶速度和后车加速度。
前车辆信息为前车的车辆的所有信息,包括前车位置、前车行驶速度和前车加速度。后车辆信息为后车的车辆的所有信息,包括后车位置、后车行驶速度和后车加速度。此处前车和后车的确定方式为任意选择两个车,在沿行驶方向上较前的一个为前车,较后的一个为后车,需要注意的是,此时前车和后车在同一个行车道上且两者之间并不存在任何其它车辆。
此处,由于照明路灯一般仅影响一定范围内的前车和后车,故会根据照明灯的位置来确定一定的范围,然后获取该范围内的前车信息和后车信息。
步骤103:基于前车辆信息和后车辆信息计算碰撞时间。
碰撞时间指两车发生冲突时,两车保持原有速度差,从当前时刻至潜在冲突发生的时间段。
其中,参照图6,基于前车辆信息和后车辆信息计算碰撞时间的方法包括:
步骤1031:基于前车位置和后车位置计算相对距离。
相对距离为前后车之间相对的距离。计算的方式为前车位置和后车位置求坐标差即可得到。
步骤1032:根据后车行驶速度和前车行驶速度计算相对速度。
相对速度为后车相对于前车的速度,计算的方式为后车行驶速度减去前车行驶速度。
步骤1033:根据后车加速度和前车加速度计算相对加速度。
相对加速度为后车相对于前车的加速度,计算的方式为后车加速度减去前车加速度。
步骤1034:于相对速度大于0且相对加速度不等于0时计算预计碰撞时间,预计碰撞时间的计算公式为:
,其中,/>为预计碰撞时间,vr为相对速度,ar为相对加速度,为碰撞判断值,/>,D为相对距离。
此处由在碰撞时间时发生碰撞所对应的时间来得到,即:,但是由于此时未考虑车辆是否发生停止,故以/>进行表示。
步骤1035:于相对速度小于0且相对加速度大于0时计算预计碰撞时间,预计碰撞时间的计算公式为:
,其中,/>为预计碰撞时间,vr为相对速度,ar为相对加速度,为碰撞判断值,/>,D为相对距离。
步骤1036:于相对速度大于0且相对加速度等于0时计算预计碰撞时间,预计碰撞时间的计算公式为:
,其中,/>为预计碰撞时间,vr为相对速度,ar为相对加速度,/>为碰撞判断值,/>,D为相对距离。
步骤1037:于相对速度小于0且相对加速度小于0时输出碰撞时间为预设的不碰撞信息。
不碰撞信息为不需要考虑碰撞时间的信息。当相对速度小于0且相对加速度小于0时,两者的速度差只会越来越大,故永远不会发生碰撞。
步骤1038:根据相对速度、相对加速度和预设的判断公式计算出碰撞判断值,所述判断公式为:
,其中,/>为相对速度,/>为相对加速度,D为相对距离,为碰撞判断值。
步骤1039:于碰撞判断值大于等于0时,将预计碰撞时间作为碰撞时间进行输出。
当碰撞判断值大于等于0时,说明此时在碰撞前前车不会制动,故可以直接将预计碰撞时间作为碰撞时间进行输出。
步骤1040:于碰撞判断值小于0时,基于前车行驶速度和前车加速度计算前车停止时间。
前车停止时间为前车在前车加速度的情况下降低车速到停止的时间。前车制动到停止时间为,其中,T1为前车停止时间。
步骤1041:于前车停止时间大于0且小于预计碰撞时间时,计算碰撞时间并进行输出,碰撞时间的计算公式为:
,其中,/>为碰撞时间,/>为后车行驶速度,/>为后车加速度,/>为前车行驶速度,/>为前车加速度。
结合图1,步骤103之后还包括步骤105:于碰撞时间小于预设的紧急制动时间时基于碰撞时间从预设的风险数据库中查找对应的风险等级和对应的亮度阈值范围。
紧急制动时间为《营运车辆自动紧急制动系统性能要求和测试规范JT/T 1242-2019 》标准要求固定的最大制动时间,此处为3.00s。风险等级为容易造成撞车事故的风险的等级,亮度阈值范围为对应风险等级需要提高到的亮度阈值的范围。风险数据库中存储有紧急制动时间和风险等级的映射关系。由标准规范设定而成:碰撞时间在0.00~1.00s划分为高风险,1.00~2.00s划分为中风险,2.00~3.00s划分为低风险。还包括有风险等级和对应的亮度阈值范围的映射关系,此处由于静态实验只考虑了在环境亮度不变的情况下人眼识别障碍物的反应时间,而动态实验则模拟了车辆进入隧道时环境亮度变化对人眼反应时间的影响,更符合隧道照明的实际情况。故数据库的建立由本领域工作人员根据动态试验结果拟合得到,如图7所示为反应时间和环境亮度之间的关系曲线图,基于该结果得到对应的亮度拟合公式:,其中t为反应时间,L为亮度。
根据亮度拟合公式和风险对应的碰撞时间得到:高风险对应的照明亮度为:6.26cd/m2及以上;中风险对应的照明亮度为:2.32~6.26cd/m2;而低风险对应照明亮度为:1.38~2.32cd/m2。
当系统接收到对应的碰撞时间时,自动查找落入的风险等级和对应的亮度阈值范围进行输出。
步骤106:于目标照明亮度落入或超过所对应的亮度阈值范围时将目标照明亮度定义为需求照明亮度。
当落入时,则说明满足要求,则可以按照目标照明亮度作为需求照明亮度进行输出。
步骤107:于目标照明亮度小于所对应的亮度阈值范围时将亮度阈值范围对应的最小值作为需求照明亮度进行输出。
当小于时,则说明此时目标照明亮度虽然满足了车流量甚至是烟尘浓度影响下的照明要求,但是却不满足碰撞时间的要求,则需要提高亮度,而提高的最低要求就是要调节至亮度阈值范围对应的最小值。
步骤108:将照明灯位置处对应的照明灯按照需求照明亮度进行照明。
参照图8,为了确定照明灯位置,故还包括照明灯位置的设计方法,该方法包括:
步骤200:于隧道曲线半径所对应的路段获取允许车型信息,所述允许车型信息包括车辆宽度、车辆长度和座位距中距离。
允许车型信息为隧道允许通过的车辆的信息,包括大车、中型车、标准车和小型客车。当存在隧道曲线半径所对应的路段,如图3所示的左侧区域,则需要考虑用户转弯所带来的视线问题。
步骤201:基于隧道设计信息和允许车型信息计算出隧道最大横净距。
隧道最大横净距是指隧道内道路中心线与内壁距离的最大值。需要注意的是计算过程中不考虑车辆偏移轨迹,计算公式为:,其中M为隧道最大横净距,其余均在步骤1011中进行说明,在此不做赘述。
步骤202:根据隧道最大横净距和隧道设计信息计算出停车视距。
停车视距即驾驶员在行驶过程中能够看到前方道路上的障碍物并及时减速或停车的距离。它是确保行车安全的重要指标之一。停车视距由反应距离和刹车距离两部分组成;反应距离是驾驶员察觉障碍物,决定应采取行动到踩刹车放慢车速整个过程所需的距离;刹车距离指汽车制动并停稳所需的距离,故停车视距的计算公式为:,其中t为反应时间,即碰撞时间;V为行车速度,i为路线纵坡度,f为纵向摩擦系数,g为重力系数。
步骤203:基于隧道最大横净距和停车视距计算出临界曲线半径。
临界曲线半径为按照满足停车视距即反应时间要求的曲线的半径。如图9所示,可以得到临界曲线半径的计算的公式为:
,其中,R为临界曲线半径。而由于停车视距S远小于曲线半径,故有/>,且/>,故/>,然后结合停车视距的计算公式可得:/>。
其中,参照图10,在步骤203之后,还包括计算出临界曲线半径之后确定是否采用当前的停车视距的方法,该方法包括:
步骤2031:于隧道曲线半径大于临界曲线半径时,直接输出临界曲线半径。
此处隧道曲线半径为已经完成的隧道曲线半径,则此时可以直接按照临界曲线半径进行输出。
步骤2032:于隧道曲线半径小于临界曲线半径时,调整停车视距并重新计算临界曲线半径。
当小于时,则说明停车视距不满足要求,则需要进行停车视距的修正,此处停车视距的修正方式为按《公路隧道设计规范JTG3370.1-2018》最小取值要求进行计算得到的视距。
结合图8,在步骤203之后,还包括步骤204:根据临界曲线半径、不同的允许车型信息和隧道设计信息计算出布灯间距,并筛选出符合要求的最优布灯间距。
隧道灯具常见的照明灯具布置方式有单侧布灯(分为外侧布灯、内侧布灯)、拱顶布灯和双侧布灯(分为交错布灯和对称布灯),如图11所示。由于当隧道内部存在火灾时,由于烟气向下游流动时,烟气位于隧道顶部位置,故拱顶布灯方式效果较差,会使得隧道内能见度降低,影响驾驶员行车安全,而采用单侧或双侧布灯可减小受烟雾的影响,且由于单侧布灯所产生的照明盲区面积最小,故曲线隧道灯具布设可采用单侧内侧布灯形式。而由于照明主体是车,故按照车身长和宽作为盲区面积约束的最大允许长度和宽度,布灯间距d与曲线半径、车长车宽以及隧道宽度间的关系如式:,式中:P为车长,Q为车宽,R为临界曲线半径,此处计算每一种汽车类型的车长车宽来进行计算,为了满足所有要求,故会筛选最优布灯间距。
步骤205:按照最优布灯间距和隧道设计信息确定照明灯位置并进行输出。
步骤206:于存在隧道曲线半径为无穷大时基于隧道设计信息确定直线行车时间。
当隧道曲线半径为无穷大时,即为直线隧道。直线行车时间为在直线隧道上行驶的时间。计算的方式为隧道直线长度除以设计速度。
步骤207:于行车时间大于预设的临界时间时基于预设的规范闪烁频率和隧道设计信息计算出布灯间距。
临界时间为规范规定的时间。规范闪烁频率为光线在单位时间内快速变化亮度或颜色的频率。这种快速的亮度或颜色变化会给人眼带来视觉上的感知,通常表现为明暗交替或色彩闪烁,即隧道内按设计速度行车时间超过20s时,照明灯具布置间距应满足闪烁频率低于2.5Hz或高于15Hz,故此处选取规范闪烁频率为15Hz,而闪烁频率为设计速度和直线布灯间距之比:,v是设计速度,f是闪烁频率。
步骤208:按照布灯间距和隧道设计信息确定照明灯位置并进行输出。
此处输出的位置为直线段的布灯间距。
基于同一发明构思,本发明实施例提供一种曲线隧道照明系统。
参照图12,一种曲线隧道照明系统,包括:
获取模块,用于获取隧道实际工况、照明灯位置、前车辆信息、后车辆信息、隧道设计信息、光线透过率和允许车型信息;
存储器,用于存储一种曲线隧道照明方法的控制方法的程序;
处理器,存储器中的程序能够被处理器加载执行且实现一种曲线隧道照明方法的控制方法。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,仅以上述各功能模块的划分进行举例说明,实际应用中,可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成,即将装置的内部结构划分成不同的功能模块,以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的系统,装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
本发明实施例提供计算机可读存储介质,存储有能够被处理器加载并执行一种曲线隧道照明方法的计算机程序。
计算机存储介质例如包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccessMemory,RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
基于同一发明构思,本发明实施例提供智能终端,包括存储器和处理器,存储器上存储有能够被处理器加载并执行一种曲线隧道照明方法的计算机程序。
以上均为本申请的较佳实施例,并非依此限制本申请的保护范围,本说明书(包括摘要和附图)中公开的任一特征,除非特别叙述,均可被其他等效或者具有类似目的替代特征加以替换。即,除非特别叙述,每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
Claims (10)
1.一种曲线隧道照明方法,其特征在于,包括:
获取隧道实际工况和照明灯位置;
基于隧道实际工况计算目标照明亮度;
基于照明灯位置获取前车辆信息和后车辆信息,所述前车辆信息包括前车位置、前车行驶速度和前车加速度,所述后车辆信息包括后车位置、后车行驶速度和后车加速度;
基于前车辆信息和后车辆信息计算碰撞时间;
于碰撞时间小于预设的紧急制动时间时基于碰撞时间从预设的风险数据库中查找对应的风险等级和对应的亮度阈值范围;
于目标照明亮度落入或超过所对应的亮度阈值范围时将目标照明亮度定义为需求照明亮度;
于目标照明亮度小于所对应的亮度阈值范围时将亮度阈值范围对应的最小值作为需求照明亮度进行输出;
将照明灯位置处对应的照明灯按照需求照明亮度进行照明。
2.根据权利要求1所述的一种曲线隧道照明方法,其特征在于,基于隧道实际工况计算目标照明亮度的方法包括:
获取隧道设计信息,所述隧道设计信息包括隧道曲线半径、隧道行车道宽度、隧道人行道宽度、隧道余宽、隧道检修道宽度、路线总坡度、纵向摩擦系数和设计速度;
分析隧道实际工况以得到车流量;
基于车流量、设计速度和预设的拟合公式计算目标照明亮度,所述拟合公式为:,其中,Ll(v)、Lm(v)、Ls(v)分别为大流量(即:单向交通车流量为N>1200veh/(h·ln),双向交通车流量为N>650veh/(h·ln))、中流量(即:单向交通车流量为350veh/(h·ln)<N<1200veh/(h·ln),双向交通车流量为180veh/(h·ln)<N<650veh/(h·ln))小流量(即:单交通车流量为N≤350veh/(h·ln),双向交通车流量为N≤180veh/(h·ln))的亮度值,为速度基函数,中间段亮度不低于1cd/m2。
3.根据权利要求2所述的一种曲线隧道照明方法,其特征在于,基于车流量、设计速度和拟合公式计算目标照明亮度的方法包括:
获取预设的间隔距离的光线透过率;
基于光线透过率计算当前烟尘浓度;
基于设计速度从预设的限值数据库中查找到对应的烟尘浓度限值;
于当前烟尘浓度小于烟尘浓度限值时基于车流量、设计速度和拟合公式计算目标照明亮度;
于当前烟尘浓度大于烟尘浓度限值时基于车流量、设计速度和拟合公式计算期望照明亮度;
基于期望照明亮度和预设的补偿公式计算目标照明亮度。
4.根据权利要求1所述的一种曲线隧道照明方法,其特征在于,基于前车辆信息和后车辆信息计算碰撞时间的方法包括:
基于前车位置和后车位置计算相对距离;
根据后车行驶速度和前车行驶速度计算相对速度;
根据后车加速度和前车加速度计算相对加速度;
于相对速度大于0且相对加速度不等于0时计算预计碰撞时间,预计碰撞时间的计算公式为:
,其中,/>为预计碰撞时间,vr为相对速度,ar为相对加速度,/>为碰撞判断值,/>,D为相对距离;
于相对速度小于0且相对加速度大于0时计算预计碰撞时间,预计碰撞时间的计算公式为:
,其中,/>为预计碰撞时间,vr为相对速度,ar为相对加速度,/>为碰撞判断值,/>,D为相对距离;
于相对速度大于0且相对加速度等于0时计算预计碰撞时间,预计碰撞时间的计算公式为:
,其中,/>为预计碰撞时间,vr为相对速度,D为相对距离;
于相对速度小于0且相对加速度小于0时输出碰撞时间为预设的不碰撞信息;
根据相对速度、相对加速度和预设的判断公式计算出碰撞判断值,所述判断公式为:
,其中,vr为相对速度,ar为相对加速度,/>为碰撞判断值,D为相对距离;
于碰撞判断值大于等于0时,将预计碰撞时间作为碰撞时间进行输出;
于碰撞判断值小于0时,基于前车行驶速度和前车加速度计算前车停止时间;
于前车停止时间大于0且小于预计碰撞时间时,计算碰撞时间并进行输出,碰撞时间的计算公式为:
,其中,/>为碰撞时间,/>为后车行驶速度,为后车加速度,/>为前车行驶速度,/>为前车加速度。
5.根据权利要求2所述的一种曲线隧道照明方法,其特征在于,还包括照明灯位置的设计方法,该方法包括:
于隧道曲线半径所对应的路段获取允许车型信息,所述允许车型信息包括车辆宽度、车辆长度和座位距中距离;
基于隧道设计信息和允许车型信息计算出隧道最大横净距;
根据隧道最大横净距和隧道设计信息计算出停车视距;
基于隧道最大横净距和停车视距计算出临界曲线半径;
根据临界曲线半径、不同的允许车型信息和隧道设计信息计算出布灯间距,并筛选出符合要求的最优布灯间距;
按照最优布灯间距和隧道设计信息确定照明灯位置并进行输出。
6.根据权利要求5所述的一种曲线隧道照明方法,其特征在于,照明灯位置的设计方法还包括:
于存在隧道曲线半径为无穷大时基于隧道设计信息确定直线行车时间;
于行车时间大于预设的临界时间时基于预设的规范闪烁频率和隧道设计信息计算出布灯间距;
按照布灯间距和隧道设计信息确定照明灯位置并进行输出。
7.根据权利要求6所述的一种曲线隧道照明方法,其特征在于,还包括计算出临界曲线半径之后确定是否采用当前的停车视距的方法,该方法包括:
于隧道曲线半径大于临界曲线半径时,直接输出临界曲线半径;
于隧道曲线半径小于临界曲线半径时,调整停车视距并重新计算临界曲线半径。
8.一种曲线隧道照明系统,其特征在于,包括:
获取模块,用于获取隧道实际工况、照明灯位置、前车辆信息、后车辆信息、隧道设计信息、光线透过率和允许车型信息;
存储器,用于存储如权利要求1至7中任一项所述的一种曲线隧道照明方法的控制方法的程序;
处理器,存储器中的程序能够被处理器加载执行且实现如权利要求1至7中任一项所述的一种曲线隧道照明方法的控制方法。
9.智能终端,其特征在于,包括存储器和处理器,存储器上存储有能够被处理器加载并执行如权利要求1至7中任一项所述的一种曲线隧道照明方法的计算机程序。
10.计算机可读存储介质,其特征在于,存储有能够被处理器加载并执行如权利要求1至7中任一项所述的一种曲线隧道照明方法的计算机程序。
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