公路工程隧道照明光源視覺效果試驗分析

【摘 要】光源因為其光譜分布不同而具有不同的光色，而由于照射光光譜的不同物體顏色在人眼中的反應也會隨之不同，這就對視覺工作的功能有所影響。現在可見度是評價工程隧道照明質量的重要因素之一，而光源顏色對可見度的影響卻常常被忽略。因此本文著重研究“在隧道照明的中間段光環境中，定量分析光源光色對施工人員視覺工作影響的方法”，研究的內容包括顯色性與小目標可見度相關參數的采集測量以及色溫與反應時間參數的定量分析處理。

【關鍵詞】公路隧道；光源；視覺效果

1 試驗的原因

工作人員在隧道中的視覺能力是保證施工安全的一個重要因素，為了進行工作人員的視覺能力定量評價，我們引入了可見度的概念。可見度是人眼辨認物體存在或形狀的難易程度，它是人們觀察目標物清晰程度的視力主觀感覺的心理物理量。可見度常采用可見度水平表示。

影響可見度水平的主要因素有目標物的對比度、緊鄰的背景亮度、臨近環境的適應水平；目標物呈現的時間長短、觀察者年齡和負對比修正對可見度也有一定的影響。為了便于計算，目前國際上采用Adrian的小目標可見度（STV）模型來確定道路照明的可見度水平，隧道照明在夜間與道路照明極為相似，也可以采用種種模型，通過目標物的建立和一系列對隧道照明環境的假設，將隧道計算點的可見度水平進行加權平均便得到STV。而STV的值便可以較好的反映某條隧道的可見度水平。因此我們選用不同顯色性的光源和目標物進行研究，找到更利于人們發現目標光源的光色，提高隧道中行車的安全性和舒適性。

2 試驗方案

本文采用不同光色對可見度作出測量，通過比較分析，從試驗目的、試驗設計、試驗布局、試驗方法四方面總結分析。

2.1 試驗目的。測試在實際工程隧道照明環境中不同強度光源對小目標障礙物的辨識程度。

2.2 試驗設計。小目標可見度測量主要是亮度測量。本文選取了在本地具有一定代表性的試驗工程隧道進行測量，主要測量隧道的中間路段路面的亮度與小目標亮度。試驗采用CBM—8彩色亮度進行測量，視角為0.1°，架高1.55米，試驗隧道高6.84米，試驗基本情況如下表：

根據相關室外測量國家規定的標準，縱向位置距離第一橫排測試點為60米；橫向位置設置在車道的道路中心線上。公路隧道照明小目標可見度試驗測點布設，假設中間排布燈間距為A米，縱向測點區委A/8、3A/8、5A/8、7A/8處，路面寬度為B，橫向測點分別取B/4、B/2、3B/4處，共20處測點，為保證數據的準確性，我們在各個測點重復測量3次，取算術平均數作為結果。

根據《CIE2004隧道照明指南》的研究，本文小目標障礙物的大小選擇體積為20cm*20cm*20cm的表面積反射系數為0.2的灰色立方體。

2.3 測量方法.測量小目標障礙物的亮度時，按照上述的測試和布點方法將小目標依次放在各測試點上，用亮度計測量小目標垂直面上中心的亮度，測試中保證每個亮度計距離每個測點的垂直距離均為60米。

2.4 測量結果統計.每種光源總共測量三次，各取一組數據，整理后的數據如下表：

2.5 小目標可見度計算。為了計算可見度，采用美國道路照明標準中推薦的K值系數，結合國內采用識別幾率P=0.9996，K=2.6時，閾值亮度差計算值如下：

通過對比分析，我們不難發現在不考慮顏色的情況下，雖然LED、HPS路面平均亮度差距較小；在小目標可見度方面差距較大，LED小目標可見度明顯高于HPS小目標可見度。若以小目標可見度為評價指標，LED光源的照明視覺效果要優于HPS的視覺效果。如果要達到相同的可見度，那么LED的路面平均亮度要地獄HPS的路面平均亮度。本文通過對LED光源與HPS光源小目標的可見度設計合理的試驗，定量分析光源顏色在隧道照明環境中對工作人員視覺工作的影響。通過小目標可見度試驗研究為考察、測量、評價光源的光色對視覺效果影響提出比較科學的依據和參考，以利于提高隧道照明光環境質量、提高施工人員的施工安全性，以及達到隧道照明節能的目的。

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