1.一种基于等效照明的公路隧道洞口调光系统,其特征在于:包括设置在洞口的遮光棚以及设置在洞口处的辅助调光子系统;
所述遮光棚包括弧形结构的肋梁、纵梁以及顶棚,所述肋梁以长度方向垂直于隧道延伸方向设置,纵梁与隧道延伸方向平行;所述遮光棚由远离洞口方向到靠近洞口方向被划分为N个区段,同一个区段内的相邻肋梁之间的间距相等,不同区段的肋梁间距由远离洞口的一端向靠近洞口的一端逐渐减小;
所述辅助调光子系统包括设置于遮光棚外顶部的采光装置、设置于隧道过渡段的散光装置、用于检测隧道参数的检测单元以及控制器单元,所述检测单元的输出端与控制器的输入端连接,所述控制器单元根据检测单元输出的参数调整采光装置的角度、控制散光装置的透光率以及隧道过渡段照明灯具工作,所述采光装置通过导光管将光线传输到散光装置;
同一区段内的相邻肋梁之间的间距通过如下方法确定:
构建遮光棚的透光率计算模型Ei:
其中,Ei为第i区段遮光棚的透光率,i的取值由远离洞口的一端向靠近洞口的一端增加,i=1,2,…,N;H为每年中日照强度最大时的太阳高度角,t0为一年中驾驶员在隧道口行驶过程中的最长眩光时间,f0为路面摩擦系数,S为遮光棚长度,V为设计速度,N为遮光棚被划分的区段总数;
构建遮光棚的透光率与透光面积模型:
Ai为第i段遮光棚的透光部分面积,Bi为第i段遮光棚的不透光部分面积;
由公式(1)和公式(2)求得第i区段的遮光棚的透光部分面积Ai;
由第i区段的遮光棚的透光部分面积Ai除以遮光棚的横向宽度得到第i区段遮光棚相邻肋梁之间的间距。
2.根据权利要求1所述基于等效照明的公路隧道洞口调光系统,其特征在于:所述采光装置包括菲涅尔透镜、采光罩、可转动安装架以及安装底座;
所述采光罩固定设置在可转动安装架上,所述可转动安装架设置于安装底座,所述可转动安装架由电机驱动转动,所述采光罩为漏斗状结构,且采光罩的扩口端迎向菲涅尔透镜,所述菲涅尔透镜固定设置于采光罩的扩口端;所述导光管的光输入端安装于采光罩的缩口端,所述采光罩内侧壁涂有光反射层。
3.根据权利要求1所述基于等效照明的公路隧道洞口调光系统,其特征在于:所述散光装置包括散光安装底座、散光罩、反射板以及液晶光阀板;
所述散光罩为倒漏斗状结构,所述反射板固定设置在散光罩内,所述导光管的光输出端安装于散光罩的缩口端且正对反射板,所述反射板的反射面为凸弧面,所述散光罩的内侧壁涂有光反射层,所述液晶光阀板固定安装于散光罩的扩口端的端部且液晶光阀板由控制器单元控制。
4.根据权利要求1所述基于等效照明的公路隧道洞口调光系统,其特征在于:所述控制器单元包括控制器、照明驱动电路、转动驱动电路以及光阀板驱动电路;
所述照明驱动电路的控制输入端与控制器连接,转动驱动电路的控制端与控制器连接,照明驱动电路的控制输出端与洞内照明灯具的控制输入端连接,转动驱动电路的控制输出端与采光装置的电机的控制输入端连接,所述控制器的信号输入端与检测单元的输出端连接,所述光阀板驱动电路的输入端与控制器的控制输出端连接,所述光阀板驱动电路的输出端与液晶光阀板连接。
5.根据权利要求4所述基于等效照明的公路隧道洞口调光系统,其特征在于:所述检测单元包括洞外亮度传感器、洞口亮度传感器、车速传感器和太阳高度角传感器;
所述洞外亮度传感器、洞口亮度传感器、车速传感器以及太阳高度角传感器的输出端均与控制器连接。
6.根据权利要求5所述基于等效照明的公路隧道洞口调光系统,其特征在于:所述控制器单元按照如下方式控制遮光棚与洞口过渡段的亮度:所述控制器获取洞外亮度传感器输出的洞外亮度信号,并根据洞外亮度信号以及遮光棚的透光率计算遮光棚内的亮度值L2;
所述控制器获取洞内照明亮度传感器检测的洞口过渡段的亮度信号并得出洞口过渡段的亮度值L1;
当L1>L2,控制器首先向照明驱动电路输出控制信号,控制洞口过渡段内的照明灯具降低照明功率,如仍然存在L1>L2,则关闭过渡段内的照明工具,当照明灯具被关闭后存在L1>L2,则控制器向光阀板驱动电路输出控制信号,降低液晶光阀板的透光率,直到L1=L2;
当L1<L2,则控制器首先向光阀板驱动电路输出控制信号,控制液晶光阀板提高透光率,如液晶光阀板的透光率提高至最大仍然存在L1<L2,则控制器向照明驱动电路输出控制信号,控制过渡段内的照明灯具提高照明功率,直到L1=L2。