基于DIAlux的隧道照明系統(tǒng)的仿真設計研究-設計應用

精品文檔-下載后可編輯基于DIAlux的隧道照明系統(tǒng)的仿真設計研究-設計應用摘要：隧道的建立離不開支撐其正常運行的機電系統(tǒng)，其中隧道的照明系統(tǒng)就是隧道支撐系統(tǒng)中的重要部分。由于隧道照明中遇到情況的復雜性，需要在設計照明系統(tǒng)時進行隧道照明的仿真模擬。DIAlux是一款可以實現(xiàn)空間環(huán)境下的燈具選擇、布設以及照明模擬的軟件。文章介紹了隧道照明的視覺特點，闡述了隧道內(nèi)的照明強度分配，并以DIAlux軟件為基礎，給出了實現(xiàn)隧道照明的仿真模擬方法。

0引言

隨著我國交通事業(yè)的發(fā)展，高速公路的里程不斷增加，公路隧道開始不斷建立。由于公路隧道是一個半封閉空間，其照明與一般的道路照明存在很大的區(qū)別，因此，為了在隧道中營造一個良好的駕駛員視覺環(huán)境，隧道的照明設計就顯得尤為重要。

解決隧道中的照明計算問題，可以使用當今比較流行的照明模擬仿真軟件來模擬隧道的照明空間。在眾多的照明仿真軟件中，DIAlux軟件是一款可以模擬出空間照明模型的仿真軟件。它可以在模擬的立體空間中計算出具體的照度情況，生成照度報表，并且在生成照度報表的同時，可以模擬出空間照明的3D效果圖，以及可以模擬出不同材質(zhì)隧道洞壁下的光照水平等。

1隧道照明的視覺特點

隧道照明系統(tǒng)作為維持隧道正常運行的重要機電系統(tǒng)之一，有著非常重要的作用。隧道作為道路照明上特殊的路段，特別在隧道使用過程中，其特殊性使汽車司機在白天從明亮的環(huán)境（或者在夜間從黑暗的環(huán)境）接近、進入和通過隧道過程中，將產(chǎn)生種種視覺問題：進入隧道前的視覺問題、進入隧道立即出現(xiàn)的視覺問題、隧道內(nèi)部的視覺問題以及隧道出口處的視覺問題。

隧道照明目的是創(chuàng)造洞內(nèi)良好的工作視覺環(huán)境質(zhì)量，確保在白天和夜間行駛的車輛以設計速度能夠安全地接近、穿越和通過隧道。隧道的安全運行離不開隧道照明系統(tǒng)的支撐保障。

2隧道內(nèi)的照明強度分配

按照公路隧道照明規(guī)范，公路隧道的照明系統(tǒng)應該分為入口段照明段、過渡段照明段、基本段照明段和出口段照明段等四個照明段。照明系統(tǒng)應該可以隨時提供接近段減光措施、應急照明和洞外隧道照明。在單向隧道中，應設置出口段照明段；在雙向交通隧道中，可以不設置出口段照明段。

2.1入口段亮度需求

式中，k為折減系數(shù)；L20為洞外亮度（cd/m2）。式中的k可根據(jù)《公路隧道通風照明設計規(guī)范》（JTJ026.1-1999）確定，中間值可用插值法計算。表1所列是不同交通量和行車速度時的折減系數(shù)。

2.2中間段亮度需求

中間段亮度Lin（cd/m2）見表2所列，用插值法可以計算不同交通量和計算行車速度時的中間段亮度Lin.

2.3過渡段亮度需求

其中，X為過渡段上點到過渡段起點的距離（m）;Dtr為過渡段長度（m）;v是平均車速（m/s）;D為過渡段計算終點長度（m）。

隧道中各照明段的照明亮度標準及計算方法可以參見《公路隧道通風照明設計規(guī)范》（JTJ026.1-1999）。

3使用DIAlux軟件進行隧道照明的仿真設計

這里以十天線高速公路朱家溝公路隧道為例，實現(xiàn)基于DIAlux軟件的隧道照明模擬仿真設計，以此來實現(xiàn)對隧道照明仿真模擬后的照度水平評估并且得到具體的照度數(shù)據(jù)報表。

朱家溝隧道位于國家高速公路網(wǎng)十堰至天水聯(lián)絡線（G7011）陜西境內(nèi)安康至漢中高速公路上。朱家溝隧道左洞長度為452m,右洞長度為466m,設計車速均為80km/h,洞內(nèi)無監(jiān)控設施，只設照明系統(tǒng)。原設計入口段為兩側(cè)對稱布設，亮度取值2500cd/m2,光源為高壓鈉燈，照明計算維護系數(shù)為0.70.

3.1隧道空間環(huán)境的建立

首先在AutoCAD軟件中打開建立好的隧道燈具布設平面圖，將平面圖中除去隧道本體的其他部分全部刪除。這里我們以隧道右洞近入口段一側(cè)為例，刪除多余部分后的圖形的左下角的點移動至坐標原點，方便導入DIAlux軟件，然后將這個圖形在CAD環(huán)境下另存為2000DXF文件。

其次打開DIAlux軟件，新建立體空間新環(huán)境，在新窗口中導入DXF文件。建立一個空間環(huán)境6m的立體空間。

給建立好的空間環(huán)境的各個表面賦予材質(zhì)，實現(xiàn)實際隧道中的表面材質(zhì)模擬。材質(zhì)的不同會影響墻壁、路面和頂棚的反光系數(shù)，這將會影響后面的照明亮度計算。將隧道內(nèi)的墻壁和頂棚賦予材質(zhì)為石膏水泥，并將道路路面的材質(zhì)賦予成深色柏油路面，營造出實際隧道中的空間環(huán)境。

3.2隧道空間內(nèi)的燈具布設

在DIAlux軟件中打開燈具庫，使用雷士照明燈具庫中的75WLED燈具進行仿真。在選取燈具之后，即可開始進行燈具的布設。由于在隧道內(nèi)的燈具都是沿著直線均勻布設的，所以在DIAlux軟件環(huán)境中，采取安裝燈具直線排列的布燈方式。

在燈具的布設時，要注意燈具的安裝高度。DIAlux軟件環(huán)境下默認為吸頂式布設，在這里我們選取自定義設置，由于隧道定為6m高，所以將燈具布設高度定位5.8m.DIAlux軟件環(huán)境下會自動更改燈具距離工作面的距離，這將為照度計算做準備。這樣，隧道入口段的立體空間模型如圖1所示。

4輸出報表

在上述步驟完成之后，就可以在DIAlux軟件環(huán)境下進行照度計算得出照度報表。在計算前，應選擇我們所需要測試的平面，隧道中主要的測試平面就是道路表面，所以選取路面為計算對象。在確定計算對象之后，就可以對所需要的信息進行選擇，如效果圖和等照度圖等。圖2所示是計算得出的結果顯示的一組圖片。

通過上面的仿真模擬以及報表輸出，可以看到仿真的結果基本上得出了隧道照明所需要的一些重要信息，如燈具布設圖、3D仿真效果圖、隧道內(nèi)路面的點照度值等。有了這些信息，就可以和之前我們已經(jīng)計算好了的隧道內(nèi)各個照明段的照明亮度需求進行對比。經(jīng)對比可以看出隧道內(nèi)的照明亮度滿足實際中的照明需求，符合駕駛員人體的生理特點，為駕駛員提供更加良好舒適的駕駛環(huán)境。

5結語

通過以上的隧道照明模擬設計實驗，我們可以看到，使用DIAlux軟件可以在短時間內(nèi)完成照明方案的模擬仿真以及照度報表生成工作，提高了工作效率?？傮w來看，DIAlux照明軟件應用到隧道照明設計中來，有其自身的多個優(yōu)點。

通過模擬實驗可以看到，使用DIAlux軟件可以模擬出隧道中的材質(zhì)情況以及隧道的照明燈具選取和布設，并且該軟件可以同時生成隧道的平面圖、側(cè)視圖以及空間立體的3D視圖，經(jīng)過報表計算還可以輸出隧道照明燈具布設后的點照度（光強）報表。這些特點都使DIAlux軟件在隧道照明的設計過程中發(fā)揮很重要的作用。由于本次選取的隧道具有一般性，所以該軟件可以廣泛地應用到其他隧道的照明仿真模擬過程中去，它的易操作性及測試的準確性能夠為隧道照明的前期設計工作提供很大的幫助。將DIALux照明軟件應用到隧道照明的設計過程是可行的，也是高效的。

在實際的隧道照明中，模擬布燈以及得出隧道照明報表只是其工作中的一部分。洞外因素的考慮，如季節(jié)變化、天氣變化等都會影響到隧道內(nèi)的照明光照強度的調(diào)節(jié)，以現(xiàn)在的DIAlux軟件還無法模擬出洞外光照強