基于光线跟踪的公路隧道节能技术研究_李晓路.pdf

1、第 19 卷 第 94 期 交 通 节 能 与 环 保 Vol.19 No.2 2023 年 04 月 Transport Energy Conservation Environmental Protection April.2023 doi:10.3969/j.issn.1673-6478.2023.02.023 基于光线 跟踪的 公路隧 道 节能技术 研究 李晓路 1，华开成2，路可欣3，邵社刚3（1.广东 省交 通运 输规 划研 究中 心，广东 广州 510199；2.广 东省 路桥 建设 发展 有限 公司，广 东 广州 510635；3.交通 运输 部公 路科 学研 究所，北京 100

2、088）摘要：针 对公 路隧 道能 源消 耗大、电力 资源 浪费的 问题，本文提出 了一 种基 于光 线跟 踪的 隧道 节能 方法。为最 大限 度地实 现节 能减 排目 标，本 研究 构建 了公 路隧 道照 明评 价体 系，从亮 度和 照度 两方 面进 行考 虑，采 用数 值仿 真软 件，对灯 具不 同布 置点 位的 路面 亮度 及照 度进 行分 析，得到 其分 布规律。研 究结 果表 明：灯具 布设 位置在 2.5m 时，路 面最大亮 度可达 4.17cd/m2，整体 效果 最好；配合 光线 在不 同布 设点位 的整 体照 明效 果存 在差 异，路面 最大 照度 可达 119lx。关键 词：

3、道 路工 程；节能 技术；光 线追 踪法；公 路隧 道；模拟仿 真 中图 分类 号：U453.7 文献 标识 码：A 文 章编 号：1673-6478（2023）02-0122-08 Research on Energy Saving Technology of Highway Tunnel Based on Ray Tracking LI Xiaolu1,HUA Kaicheng2,LU Kexin3,SHAO Shegang3(1.Transportation Planning Research Center of Guangdong Province,Guangzhou Guangdon

4、g 510199,China;2.Guangdong Road and Bridge Construction and Development Co.,Ltd.,Guangzhou Guangdong 510635,China;3.Research Institute of Highway,Ministry of Transport,Beijing 100088,China)Abstract:Aiming at the problem of high energy consumption and waste of power resources in highway tunnels,a tun

5、nel energy saving method based on ray tracing is proposed.In order to achieve the goal of energy conservation and emission reduction to the greatest extent,this study has constructed a highway tunnel lighting evaluation system,which is considered from two aspects of brightness and illuminance.The nu

6、merical simulation software is used to analyze the brightness and illuminance of the road surface at different locations of the lamps,and obtain their distribution rules.The results show that the maximum brightness of the road surface can reach 4.17cd/m2 when the lamps are placed at 2.5m,and the ove

7、rall effect is the best.The overall lighting effect of the matching light at different layout points is different,and the maximum illumination of the road surface can reach 119lx.Key words:road engineering;energy-saving technology;ray tracing method;highway tunnel;simulation 0 引言 随着我国综合国力的不断提升及高新技术的

8、应用，隧道 及地下工 程得到了 前所未 有的发展。随着 我国高速公路 网向西部 不发达山 区延伸，隧 道和隧道 群 收稿日期：2022-12-20 作者简介：李晓 路（1983-），女，陕西西 安人，硕士，工程师，主要 从事绿色 交通、交通低 碳环保 研究工 作（）的数量急剧 增加，至 2016 年底，中国已 有公路隧 道15 181 座，总长 1 403.97km，与 此同时，这也给隧 道照明系统带 来了巨大 挑战。公路隧道照 明系统的 电能消耗 占总比重 的 80%，电费支出往 往成为运 营企业的 沉重负担。在全社会 节第 2 期 李 晓路 等，基于 光线 跟踪 的公 路隧 道节 能技 术

9、研 究 123 能减排的大 背景下，隧 道照明系 统的节能 是必须长 期坚持的一个 方向。在隧道内 行车，人的视 觉所获得 的信息至关重 要，对驾驶 者的行为 决策和情 绪有着直 接的影响，良好 的照明条 件能够大 大降低隧 道内发生 交通事故的概 率。高 速公路延 伸至山 区后，会不可避 免地出现毗邻 隧道，在 较短时空 内频繁改 变行车环 境，对驾驶员心 理和生理 均造成很 大的影响，照明风险 大于一般单体 隧道1-4。驾驶者经 过毗邻隧 道时，在较 短的时间内经 历洞内至 洞外，再到 洞内亮度 环境的急 剧变化，严重影响 驾驶员的视 觉 表现5-6。国 际照明委 员会指出，公路 隧道内亮

10、 度配置曲 线应根据 人眼的适 应规律进行变 化，并给出 了亮度 配置曲线 的设置方 法7。但亮度过大 会造成能 耗骤增的 问题。我国 现行标准 基于阶梯形亮 度配置曲 线，隧道的 入口和中 间两度呈 现阶梯形 递 减 规律，但 这 依旧 无法 避 免亮 度突 变 的问题，且隧道 尾端能源 浪费严重8-9。为了在保证 隧道内行 车安全的 前提下，减 小照明系统能源损 耗，国内外 学者对在 隧道洞口 采用减光 措施10-11、在洞内路 面及内壁 设置特殊 材料12、灯 具 安装角度进行 调整13、隧 道灯光智 能控制设 置方案14-15以及隧道内部照明亮度配置曲线16-17等方 面 进 行研究，

11、其中最 方便的措 施是对亮 度配置曲 线进行优 化。顾永盘16按 照适应曲 线，对每盏 灯进行独 立的亮度 调节，使其 不断逼近 最优适应 性曲线，但该 方法控制 难度较大，且极 大程度增 加了成本。王小军17等人将 隧道洞口和过 渡段的亮 度分为若 干段，但依 旧存在洞 内亮度突变的 问题。为此，本文提 出了基于 光线跟踪 的公路隧 道节能技术，对隧 道内的灯 具布设进 行分析，从路面亮 度、照度两方面 进行研究，在无 须复杂 控制的情 况下，既能兼顾驾驶 安全性，又能保证 隧道的环 保节能性。1 公路隧道照 明评价体 系构建 公路隧道照 明与普通 道路照明 不尽相同，除了亮度水平，同时还

12、需将道路 线性、车速、交 通量等因 素进行综合考 虑，从行车 安全与舒 适性等方 面综合确 定照明水平，尤 其是隧道 口等需要 特殊视觉 适应性的 点位，通常需 要从亮 度、照度、亮度 总均匀度、亮 度纵向均匀度、照度均匀 度等方面 构建评价 体系。1.1 亮度 亮度是指单位面 积光源在给 定方向上 每单位立体角（sr）内所发出的总光通量，单位为坎德拉 每平方 米（cd/m2）。亮度与 观察方向 有关，观察者从 某一方向观察发 光面 S，在 S 上 取以足够 小的面元d，其光强为d，其计算公式为=d cos d=d2 d dcos(1)路面亮度总均匀 度是指在路 面上预先 设定的点上测得的或

13、计算得到 的各点亮 度的平均 值，其计算 公式为：0=min av(2)式中，0为路面亮度 总平均 度；min为计算区域内路面最小 亮度；av为计算区域 内路面平 均亮度。车道中线亮度纵 向均匀度是 指通过观 察者位置平行于路轴 的直线，即 车道中心 线上最小 亮度和最 大亮度的比值，其计算 公式为：1=min max(3)式中，1为车道中心亮度纵向均匀度；min 为车道中线最小 亮度；max 为车道中线 最大亮度。1.2 照度 照度是指光源投 射到物体表 面单位面 积上的光通量，单位 为勒克斯（lx），其计算 公式 为：=/(4)照度是客观 可精确测 量的物理 量，与人眼 的视觉感受无关，因

14、测量 方便，照度被 作为道路 照明质量 评价标准之一。灯 具在路面 上 P 点产生 的水平照 度，其计算公式 为：=(,)cos3 10 3 2(5)式中，为路面上P 点的照度，lx；(,)为水平方向上的光强，cd/klm；为灯具的光 通量，klm；为灯具的光通 量维持系 数；为灯具在路面 上方的高 度。路面照度总均匀 度是指路面 上最小照 度与平均照度的比值，其计算 公式为：0=min av(6)式中，0为路面照度总 平均度；min为计算区 域内路面最小 照度；av为计算区域 内路面平 均照度。124 交 通 节 能 与 环 保 第 19 卷 2 公路隧道照 明模型构 建 2.1 公路隧道照

15、 明模型 公路隧道照明一般分为局部照明和全局照明两种模型，只考虑光 源直射光 的影响、不考 虑反射光 线影响的照明 模型称为 局部照明 模型。考虑 到达计算 点所有光线（包括直 射光和反 射光）影响的 照明模型 称为全局照明 模型，如图 1 所 示，目前比较 成熟的计 算模型有 Dialux、AGI32 等。图1 光线追踪模 型示 意图 Fig.1 Schematic diagram of ray tracing model 2.2 照明模型选 取 建立 Dialux 及 AGI32 隧道模型，基于光 线追踪法对影响公 路隧道照 明质量的 布灯方式、灯具布设 间距等指标进 行分析，涉及路 面亮

16、 度、照 度等 主要参 数，采用两种灯 具配光曲 线进行分 析。构建三 维三车道 隧道计算模型，路 面宽度 为 11.75m，隧道模 型纵向长度为 100m，隧道 内表面及 两侧检修 道的材质 为水泥，反射率为 30%，路 面 类 型为 沥青混凝 土，反射 特性 为 R3，如图2 和图 3 所示。图2 公路隧道模 型 Fig.2 Highway tunnel model 图 3 公路隧道模 型光 环境 Fig.3 Highway tunnel model light environment 3 公路隧道照 明仿真分 析 3.1 灯具布设工 况分析 公 路隧道 内一般 分为两种布灯 形式，分别

17、是 两侧对 称和 两侧 交错，两种 灯具 布设 形式 均 具有 一定的 特点，需 要根据 隧道 的断面 特性 进行 选择。本研 究针对 实际 隧道 断面 特 性，分别 建立 了两 种 布灯 形式的光 学计 算模 型，如 图 4 和 图 5 所 示，图中 L 为灯具的 间距。图 4 两侧对称布设 灯 具平面 图 Fig.4 Symmetrical layout of lamps and lanterns on both sides 图 5 两侧交错布设 灯 具平面 图 Fig.5 The lighting plan is staggered on both sides 基于公路隧 道照明评 价体

18、系，通 过对两种 灯具布设形式进行 分析，本 研究选取 两侧交错 的布灯方 式，其纵向间距 10.0m，安装高 度 6.0m，安装 角度 0，隧道墙面反射率 0.3，并 对 灯具布设 位置设置 0m 到 4.5m的 10 种距离 变量分别 进行亮度 及照度模拟。3.2 灯具布设对 路面亮度 的研究（1）配光曲线 1 对路面亮 度的影响 建立公路隧 道模型，基于光 线追踪 的原理，模拟第 2 期 李 晓路 等，基于 光线 跟踪 的公 路隧 道节 能技 术研 究 125 配光曲线 1 的路面亮 度值，结 果如表 1 及图6 所示。表1 配光曲线 1 的路 面亮度 值 Tab.1 The road

19、brightness value of light distribution curve 1 灯具布设位置/m 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 左侧车道亮度/(cdm2)3.23 3.48 3.71 3.82 3.84 3.77 3.45 3.45 3.28 3.14 中间车道亮度/(cdm2)0.91 1.28 1.86 2.55 3.34 4.17 5.93 5.93 6.66 7.21 右侧车道亮度/(cdm2)3.23 3.48 3.71 3.82 3.84 3.77 3.45 3.45 3.28 3.14 所有车道亮度/(cdm2)2.54 2.82 3.

20、13 3.4 3.64 3.84 4.15 4.15 4.27 4.36 图6 配光曲线 1 的路 面亮度 值 Fig.6 The road brightness value of light distribution curve 1 由表 1 和图 6 可知，采 用配光曲 线 1 灯具 布设位置在 2m 时，左侧车道 亮度最 大，为 3.84cd/m2。灯具布设位置在 4.5m 时，左侧车道亮度最小，为3.14cd/m2，与 最大值相 比亮度 下降 18.2%。灯 具 布设位置在 4.5m 时，中间 车道亮度 最大，为 7.21cd/m2。灯具布设位置在 0m 时中间车道亮度最小，为0.91

21、cd/m2，与 最大值相 比亮度 下降 87.4%。灯 具 布设位置在 2m 时 右侧车道 亮度最大，为 3.84cd/m2。灯具布设位 置在 45m 时，右侧车道 亮度最 小，为 3.14cd/m2，与最大值相 比亮度下 降 18.2%。灯 具 布设 位置在 4.5m时，所有 车道亮 度最大，为 4.36cd/m2。灯具 布设位置在 0m 时所有 车道亮度 最小，为 2.54cd/m2，与最大 值相比亮度下降 41.7%。综合各方 面的情况，灯具布设位置在 2.03.0m 时照 明整体效 果较好。（2）配光曲线 2 对路面亮 度的影响 模拟配光曲 线 2 灯具 布设对路面 的亮 度值，结 果

22、如表 2 及图 7 所示。表 2 配光曲线 2 的路 面亮度 值 Tab.2 The road brightness value of light distribution curve 2 灯具布设位置/m 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 左侧车道亮度/(cdm2)2.47 2.71 2.94 3.08 3.15 3.13 3.05 2.91 2.75 2.61 中间车道亮度/(cdm2)0.98 1.23 1.59 2.02 3.1 3.1 3.75 4.42 5.05 5.56 右侧车道亮度/(cdm2)2.47 2.71 2.94 3.08 3.13 3.13

23、 3.05 2.9 2.75 2.61 所有车道亮度/(cdm2)2.03 2.26 2.51 2.73 3.08 3.08 3.22 3.33 3.43 3.5 图 7 配光曲线 2 的路 面亮度 值 Fig.7 The road brightness value of light distribution curve 2 由表 2 和图 7 可知，采用配光 曲线 2，灯 具布设位置在 2m 时，左侧车 道亮度 最大，为 3.15cd/m2。灯具布设位置在 0m 时，左侧车道亮度最小，为2.47cd/m2，与 最大值相 比亮度 下降 21.6%。灯 具 布设间距在 4.5m 时，中间 车道亮

24、度 最大，为 5.56cd/m2。灯具布设位置在 0m 时中间车道亮度最小，为0.98cd/m2，与 最大值相 比亮度 下降 82.4%。灯 具 布设间距在 2m 时 右侧车道 亮度最大，为 3.84cd/m2。灯具布设位置在 0m 时，右侧 车道亮度 最小，为 2.47cd/m2，与最大值相 比亮度下 降 21.6%。灯具布 设间距在 4.5m时，所有车 道亮度最 大，为 3.5cd/m2。灯 具布设位 置在 0m 时所有 车道亮度 最小，为 2.03cd/m2，与最大 值相比亮度下 降 42%。综合 各方面的 情况，灯具布设 位置在 2.03.0m 时照明 整体效果 较好。（3）配光曲线

25、3 对路面亮 度的影响 模拟配光曲 线 3 灯具 布设对路面 的亮 度值，结 果126 交 通 节 能 与 环 保 第 19 卷 如表 3 及图 8 所示。表3 配光曲线 3 的路 面亮度 值 Tab.3 The road brightness value of light distribution curve 3 灯具布设位置/m 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 左侧车道亮度/(cdm2)2.78 2.97 3.16 3.28 3.36 3.39 3.36 3.3 3.21 3.13 中间车道亮度/(cdm2)1.82 2.13 2.55 3.01 3.5 4.0

26、3 4.57 5.1 5.56 5.92 右侧车道亮度/(cdm2)2.9 3.1 3.3 3.44 3.51 3.53 3.49 3.4 3.3 3.19 所有车道亮度/(cdm2)2.54 2.8 3.04 3.24 3.42 3.57 3.7 3.8 3.88 3.93 由表 3 和图 8 可知，采 用配光曲 线 3 时 灯具 布设位置在 2.5m 时，左侧 车道亮度 最大，为 3.39cd/m2。灯具布设位置 在 0m 时，左侧车道亮度最小，为2.78cd/m2，与最大值 相比，亮度 下降 17.99%。灯 具 布设位置在 4.5m 时，中间车道 亮度最大，为 5.92cd/m2。灯具

27、布设位置在 0m 时中间车道亮度最小，为1.82cd/m2，与 最大值相 比亮度下 降 69.26%。灯 具 布设位置在 2.5m 时右侧车 道亮度最 大，为 3.53cd/m2。灯具布设位 置在 0m 时，右侧车 道亮度最 小，为 2.9cd/m2，与最大值相 比亮度下降17.85%。灯 具 布设 位置在4.5m时，所 有 车道亮 度最大，为 3.93cd/m2。灯具 布设位置在 0m 时所有 车道亮度 最小，为 2.54cd/m2，与最大 值相比亮度下 降 35.37%。综合各 方面的情 况，灯具布设位置在 1.52.5m 时照 明整体效 果较好。图 8 配光曲线 3 的路 面亮度 值 F

28、ig.8 The road brightness value of light distribution curve 3（4）三种灯具布设 对 路面 亮度的影 响对比 三种灯具布设 对 路面 亮度的影 响如图 9 所示。图9 灯具布设位 置不 同时的 路面 亮度 布设比 较 Fig.9 Comparison of road brightness layout with different location of lamps 由图 9 可知，采 用配光曲 线 1 灯具布设 位置在2.0m 时，左侧 车道平均 亮度最大，为 3.84cd/m2。采用配光曲线 3 灯 具布设位 置在 0m 时，左 侧

29、车道平 均亮度最小，为 2.47cd/m2，与最大 值相比平 均亮度下 降35.68%。采用配光 曲线 1 灯 具布设间 距在 4.5m 时，中间车道亮 度最大，为 7.21cd/m2。采用配 光曲线 1 灯具布设位置 在 0m 时 中间车道 亮度最 小，为 0.91cd/m2，与最大值相 比亮度下 降 87.38%。采用配光 曲线 2 灯具布设间距在 2.0m 时右侧 车道亮 度最大，为 3.84cd/m2。采用配光曲线 2 灯具布设 位置在 0m 时，右侧车道 亮度最小，为 2.47cd/m2，与最大值相比亮度下降35.68%。采用配 光曲线 3 灯具布 设间距在 45m 时，所第 2 期

30、 李 晓路 等，基于 光线 跟踪 的公 路隧 道节 能技 术研 究 127 有车道亮度 最大，为 4.36cd/m2。采用配光 曲线 3 灯具布设位置在 0m 时所有 车道亮度 最小，为 2.03cd/m2，与最大值相 比亮度下降 53.44%。综 合各方面 的情况，采用配光曲 线 1、2、3 灯具布 设位置 在 2.5m 时 照明整体效果较 好。3.3 灯具布设对 路面照 度的 研究（1）配光曲线 1 对路面照 度的影响 建立公路隧 道模型，基于光 线追踪 的原理，模拟配光曲线 1 灯具 布设对 路面的平 均照度值，结果如 表4及图 10 所示。表4 配光曲线 1 的路 面平均 照度 值 T

31、ab.4 Average road illuminance value of light distribution curve 1 灯具布设位置/m 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 左侧车道照度/lx 56 59 60 61 60 59 58 57 57 57 中间车道照度/lx 21 29 42 56 70 84 96 107 115 119 右侧车道照度/lx 56 59 60 61 60 59 58 57 57 57 所有车道照度/lx 45 49 54 59 63 67 71 74 76 78 图10 配光曲线 1 的路面 平均 照度值 Fig.10 Ave

32、rage road illuminance value of light distribution curve 1 由表 4 和 图 10 可知，采 用配光曲 线 1 时 灯具布设位置在 1.0m、2.0m 时，左侧 车道平均 照度最大，为60lx。灯具布 设位置在 0m 时，左侧车道 平均照度 最小，为 56lx，与最大 值相比平 均照度 下降 6.67%。灯具布设间距 在 4.5m 时，中间车 道平均照 度最大，为119lx。灯具布设位 置在 0m 时中 间车道平 均照度最 小，为 21lx，与 最大值相 比平均照 度下降 82.35%。灯 具 布设间距在 1.0m、2.0m 时右侧车 道

33、平均照 度最大，为60lx。灯具布 设位置在 0m 时，右侧车道 平均照度 最小，为 56lx，与最大 值相比平 均照度 下降 6.67%。灯具横向间距 在 4.5m 时，所有车 道平均照 度最大，为78lx；灯具布 设位置 在 0m 时所 有车道平 均照度最 小，为 451x，与 最大值 相比平均 照度下 降 42.31%。综合各方面的情 况，采用配 光曲线 1 灯具布 设位置在 1.5 2.5m 时照明整 体效果较 好。（2）配光曲线 2 对路面照 度的影响 模拟配光曲 线 2 灯具 布设对路面 的平均 照度值，结果如表 5 及图 11 所示。表 5 配光曲线 2 的路 面平均 照度 值

34、Tab.5 Average road illuminance value of light distribution curve 2 灯具布设位置/m 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 左侧车道照度/lx 50 53 56 58 58 58 57 56 55 54 中间车道照度/lx 24 30 39 48 58 69 80 91 100 106 右侧车道照度/lx 50 53 56 58 58 58 57 59 55 54 所有车道照度/lx 41 45 50 55 58 62 65 68 70 72 图 11 配光曲线 2 的 路面平 均照 度值 Fig.11 A

35、verage road illuminance value of light distribution curve 2 由表 5 和图 11 可知，采用配 光曲线 2 时 灯具布设位置在 1.5m、2.0m、2.5m 时，车道平 均照度最 大，为 58lx。灯具布 设位置在 0m 时，左侧车 道平均照 度最小，为 50lx，与最大 值相比平 均照度下 降 13.79%。灯具布设间 距在 4.5m 时，中间 车道平均 照度最大，128 交 通 节 能 与 环 保 第 19 卷 为 106lx。灯 具布设位 置在 0m 时 中间车道 平均照度 最小，为 24lx，与 最大值相 比平均照 度下降 7

36、7.36%。灯具布设间距 在 1.5m、2.0m、2.5m 时右侧 车道平均 照度最大，为 58lx。灯具布 设位置在 0m 时，右侧车 道平均照度最 小，为 50lx，与最大 值相比平 均照度下 降13.79%。灯具布设 间距在 4.5m 时，所有 车道平均 照度最大，为 72lx。灯具横 向位置在 0m 时 所有车道 平均照度最小，为 41lx，最大值相比平均照度下降56.94%。综合各 方面的情 况，采 用配光曲 线 2 灯 具布设位置在 1.5 2.5m 时 照明整体 效果较好。（3）配光曲线 3 对路面照 度的影响 模拟配光曲 线 3 灯具 布设对路面 的平均 照度值，结果如表 6

37、及图 12 所示。表6 配光曲线 3 的路 面平均 照度 值 Tab.6 Average road illuminance value of light distribution curve 3 灯具布设位置/m 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 左侧车道照度/lx 48 50 52 53 55 56 58 59 60 60 中间车道照度/lx 40 47 55 63 71 78 84 88 92 95 右侧车道照度/lx 48 50 52 53 55 56 58 59 60 60 所有车道照度/lx 45 49 53 57 60 63 66 69 70 72 由表

38、6 和 图 12 可知，采 用配光曲 线 3 灯 具布设位置在 4.0m、4.5m 时，左侧车 道平均照 度最大，为60lx。灯具布 设位置在 0m 时，左侧车道 平均照度 最小，为 48lx，与最 大值相比 平均照度 下降 20%。灯 具布设间距在 4.5m 时，中 间车道平均 照度最 大，为951x。灯具布 设位置 在 0m 时中 间车道平 均照度最 小，为 40lx，与 最 大 值相 比平均照 度下降 57.89%。灯 具 布设间距在 4.0m、4.5m 时右侧车 道平均照 度最大，为60lx。灯具布 设位置在 0m 时，右侧车道 平均照度 最小，为 48lx，与 最 大值相比 平均照度

39、 下降 20%。灯 具布设间距 在 4.5m 时，所有 车道平均 照度最大，为 72lx。灯具布设位置在 0m 时所有车道平均照度最小，为45lx，与最大值相比 平均照度下 降 37.5%。综合各 方面的情况，采 用配光曲 线 3 灯具 布设位置 在 0.52.0m时照明整体 效果较好。图 12 配光曲线 3 的路面 平均 照度值 Fig.12 Average road illuminance value of light distribution curve 3（4）三种灯具布设 对 路面 照度的影 响对比 三种灯具布设 对 路面 照度的影 响如图 13 所示。图13 灯具布设位 置不同 时

40、的 路面平 均照 度布设 比较 Fig.13 Comparison of pavement average illumination layout with different location of luminaire 第 2 期 李 晓路 等，基于 光线 跟踪 的公 路隧 道节 能技 术研 究 129 由图 13 可知，采 用配光曲线 1 灯具布设 位置在1.5m 时，左侧 车道平均 照度最大，为 61lx。采用配 光曲线 3 灯具布设 位置在 0m 时，左侧车道 平均照度 最小，为 48lx，与 最大值相 比平均照 度下降 21.31%。采用配光曲线 1 灯具布 设间距 在 4.5m 时

41、，中间车道 平均照度最大，为 119lx。采用配光 曲线 1 灯具布设 位置在 0m 时中间车 道平均照 度最小，为 21lx，与最 大值相比平均 照度下降 82.35%。采 用配光曲 线 1 灯 具布设位置在 1.5m 时右侧 车道平均 照度最 大，为 61lx。采用配光曲线 3 灯具布设 位置在 0m 时，右侧车道 平均照度最 小，为 481x，与 最 大值 相 比平均 照度下 降21.31%。采用配光 曲线 1 灯 具布设间 距在 4.5m 时，所有车道平 均照度最 大，为 78lx。采用配 光曲线 2 灯具布设位置 在 0m 时所 有车道平 均照度最 小，为 41lx，与最大值相 比平

42、均照 度下降 47.44%。综合 各方面的 情况，采用配 光曲线 1 灯具 布设位置在 1.52.5m 时、采用配光曲线 2 灯具布设 位置在 1.5 2.5m 时、采 用配光曲线 3 灯具 布设位置在 0.52.0m 时 照明整体 效果较好。4 结论 本研究基于 光线追踪 模型，从灯 具布设对 路面亮度和照度进 行多维度 分析，得 出如下结 论：（1）采用配 光曲线 1 灯具布设 间距在 4.5m 时，所有车道平 均亮度最 大，为 4.36cd/m2；采 用配光曲 线2 灯具布设位置在 0m 时所有车 道平均亮 度最小，为2.03cd/m2。综合各 方面的情 况，采用 配光曲 线 1、2、3

43、 灯具布设位 置在 2.5m 时照明整 体效果较 好。（2）采用配 光曲线 1 灯具布设 间距在 4.5m 时，所有车道平 均照度最 大，为 78lx；采用配 光曲线 2 灯具布设位置 在 0m 时所 有车道平 均照度最 小，为 41lx，综合各方面 的情况，采 用配光曲 线 1 灯具 布设位置 在1.52.5m 时、采用配光 曲线 2 灯具布设 位置在 1.5 2.5m 时、采用 配光曲 线 3 灯具 布设位置 在 0.52.0m时照明整体 效果较好。参 考文 献：1 黄彦.隧道照 明过渡段 人眼适应问 题研究D.重庆:重庆大学,2013.2 郑暄,王梦恕.公路隧道照明新思路分析与探讨J.公

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