一种隧道照明灯具布设优化方法

摘要

本发明公开了一种隧道照明灯具布设优化方法，其步骤包括：建立隧道灯具优化设计的目标函数、隧道照明灯具布设的需求亮度和长度计算、隧道照明灯具的布设方案、目标函数的优化。本方案中设置了目标函数，通过目标函数对隧道灯具设计过程进行约束，最终在各项费用最低的基础上，满足设计要求。本发明方案设计科学合理，过程简单，充分考虑隧道各项实际参数，并以实际参数出发给出优化方案，具有更加精准和较高的实际参考价值，为隧道照明设计提供了一种新的方案。

主权项

一种隧道照明灯具布设优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，建立隧道灯具优化设计的目标函数隧道灯具优化设计的目标函数为：P_T＝P_J+P_G+P_P+P_N+P_F上式中，P_J为灯具的建安费用，P_G为供电电缆费用，P_P为配电电缆的费用，P_N为能源消耗费用，P_F为其他附属费用；步骤二，隧道照明灯具布设的需求亮度和长度计算在本方案中，隧道沿行车方向划分为两个入口段、三个过渡段、一个中间段、两个出口段；步骤S20，交通量计算步骤S20‑1，将隧道设计年份平均日交通量换算成标准小客车高峰小时交通量，公式为：AAHT＝AADT*D上式中，AAHT表示标准小客车高峰小时交通量，AADT表示平均日交通量，D表示日高峰小时系数，取值为0.1；步骤S20‑2，根据各种车型与标准小客车的换算系数和车辆统计时各种车辆所占比例，将各车型的标准小客车高峰小时交通量换算成混合车型高峰小时交通量，公式为：$T_A=AATH.\underset{i}{\Sigma }{p}_i.A_I$上式中，T_A为混合车型高峰小时交通量，i为隧道段数，P_i为隧道的第i段所占标准小客车高峰小时交通量，A_I为隧道中车型相对于标准小客车的折算系数；步骤S20‑3，根据隧道类型与方向分布系数计算单向混合车型高峰小时交通量：N＝T_A.F上式中，N为隧道单向混合车型高峰小时交通量，F为隧道的方向分布系数，取值为0.55；步骤S21，隧道中各段需求亮度计算步骤S21‑1，根据《公路隧道通风照明设计规范》和隧道的设计速度要求，选取设计所需的洞外亮度；步骤S21‑2，根据隧道设计小时交通量和设计速度选取隧道入口段亮度折减系数，计算隧道的两个入口段TH₁、TH₂的需求亮度：L_th1＝k×L₂₀(S)L_th2＝0.5×k×L₂₀(S)在上面两个式子中，L_th1为TH₁段的需求亮度，L_th2为TH₂段的需求亮度，k为入口段亮度折减系数，取值为0.01～0.07；L₂₀(S)为洞外亮度；步骤S21‑3，根据步骤S21‑2计算出的入口段需求亮度，计算隧道的三个过渡段TR₁、TR₂、TR₃的需求亮度：L_tr1＝0.15×L_th1L_tr2＝0.05×L_th1L_tr3＝0.02×L_th1上面三个式中，L_tr1为TR₁的亮度，L_tr2为TR₂的亮度，L_tr3为TR₃的亮度；步骤S21‑4，根据步骤S20‑3中计算得到的交通量N和步骤S21‑1中的设计速度要求，在《公路隧道通风照明设计规范》中选取对应的隧道中间段需求亮度；步骤S21‑5，根据步骤S1‑4选取的隧道中间段需求亮度，计算隧道出口段EX₁、EX₂的需求亮度：L_ex1＝3×L_inL_ex2＝5×L_in在上式中，L_ex1、L_ex2分别为出口段EX₁、EX₂的需求亮度，L_in为隧道中间段需求亮度；步骤S22，隧道各需求段长度计算步骤S22‑1，计算隧道入口段TH₁、TH₂的需求长度：$D_{th1}=D_{th2}=0.5\times (1.154D_s-\frac{h-1.5}{\tan 10})$上式中，D_th1为入口段TH₁的需求长度，D_th2为入口段TH₂的需求长度，D_s为照明停车视距，h为隧道中净空高度；步骤S22‑2，计算过渡段的需求长度，公式如下：$D_{tr1}=\frac{D_{th1}+D_{th2}}{3}+\frac{v_t}{1.8}$$D_{tr2}=\frac{2v_t}{1.8}$$D_{tr2}=\frac{3v_t}{1.8}$上式中，D_tr1、D_tr2、D_tr3分别为过渡段TR₁、TR₂、TR₃的需求长度，v_t为隧道的设计速度；步骤S22‑3，隧道出口段的总需求长度设置为60m，隧道中间段的需求长度为隧道总长度与入口段、过渡段、出口段长度之差；步骤三，隧道照明灯具的布设方案步骤S30，在隧道各需求段中进行灯具的布设，灯具的布设间隔为：当隧道的设计速度不超过80km/h时，灯具布设间隔为9～14m；当隧道的设计速度为80～100km/h时，灯具的布设间隔为11.5m～14m；灯具的布设方式为：在隧道顶部沿中线布设、在隧道顶部两侧对称布设、隧道顶部两侧交错布设；步骤S31，计算隧道各需求段布设灯具后的实际设计亮度，若隧道中各需求段的设计亮度均大于各段的需求亮度，则执行步骤四；若隧道中某需求段的设计亮度小于其需求亮度，则在该需求段已经布设灯具的基础上增加新的灯具，增加灯具后再计算设计亮度，直至设计亮度大于需求亮度；步骤四，目标函数的优化在步骤三中选择不同规格的灯具、布设方式，给出多套隧道照明灯具的布设方案，然后计算每套布设方案的目标函数值，取目标函数值最小的设计方案为最终方案。