道路发光标线环境显示度的测试装置及方法

本发明属于路面标线性能测试，具体涉及不同黑暗环境和路面条件下发光标线显示度的测试装置及方法。

背景技术：

1、道路标线作为道路交通系统重要的安全和引导设施，其核心功能在于为驾驶员提供清晰、连续、可靠的视觉参照，从而规范车辆轨迹、划分路权、传递交通规则信息。目前，传统标线在夜间的反光性能主要依靠洒布于标线表面的玻璃微珠形成的逆反射效应，但在使用过程中存在以下两大问题：(1)在大雨、大雾等恶劣天气下，雨水易覆盖于玻璃珠表面，导致玻璃珠的逆反射性能明显降低，造成标线的反光效果下降；(2)玻璃微珠在汽车轮胎磨耗作用下极易因磨损从标线表面脱落，引起标线反光效果的大幅度衰减，造成诱导效果不佳等问题。

2、为了突破传统反光标线的局限，基于长余辉发光材料的道路发光标线应运而生。道路发光标线通常是在成膜材料中掺入长余辉发光粉、填料及助剂后制备形成，其中长余辉发光粉多采用黄绿色铝酸锶发光粉，这类材料在外界光源照射下能够吸收并储存光能，并在低照度环境中持续释放可见光，使标线在夜间具有一定主动发光能力。

3、近年来，道路发光标线逐渐被用于隧道出入口、城市慢行道、景区道路等场景，能够在一定程度上提高标线在道路边界及警示区域的夜间可识别性。目前，道路发光标线的工程应用仍处于推广和验证阶段，现有对于其发光性能的测试方法主要集中于测试片状试样的绝对发光性能，如光谱特性、发光亮度、余辉时长等，存在着以下明显缺陷：(1)脱离实际路面背景。现有测试方法通常仅测试标线试样本身的发光亮度，未考虑标线拟涂覆路面的颜色明度、材料类型和使用状态对显示效果的影响。(2)缺少能够综合反映“标线-路面-环境光”三者关系的相对对比度评价指标以及有效发光持续时间。现有方法多以标线自身亮度或余辉衰减时间作为评价依据，难以反映环境光照和路面背景亮度共同作用下的实际可视效果。

4、因此，有必要提供一种适用于道路发光标线环境显示度的测试装置及测试方法，以解决现有测试技术中脱离实际路面背景、标线显示效果难以统一量化、有效发光持续时间评价准确性不足等问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种道路发光标线环境显示度的测试装置及方法，通过构建可控的“环境光-路面背景-发光标线”三因素耦合测试系统，实现对发光标线在不同黑暗等级和路面背景条件下环境显示度以及有效发光持续时间的定量测试与评价，填补了现有发光标线测试体系中缺乏环境适应性评价手段的空白。

2、为了达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

3、本发明提供一种道路发光标线环境显示度的测试装置，其特征在于，包括光照环境单元、路面环境单元和光学采集单元。

4、所述光照环境单元包括暗箱、1个紫外激发光源和2个led面板光源。所述暗箱为设有密封门和黑色内壁的遮光箱体，用于形成相对封闭的低照度测试环境。所述紫外激发光源通过螺栓固定于暗箱顶部，其波长范围为365nm±10nm，额定功率不低于10w，用于对道路发光标线试样进行储光激发；所述2个led面板光源通过螺栓对称固定于紫外激发光源两侧，led面板光源亮度分3档可调，用于将道路发光标线试样所在平面处的照度调节至目标环境照度。

5、所述路面环境单元包括2根平行限位条和5块不同颜色明度等级的正方形路面色板。所述2根限位条由螺栓固定在暗箱底板，间距与正方形路面色板边长相同。测试时，将选定的路面色板置于2根限位条之间，以保证测试过程中路面色板放置位置的一致性。

6、所述光学采集单元包括辉度计、照度计、色差仪和可调支架。其中，所述色差仪用于测定道路发光标线拟涂覆路面表面以及路面色板表面的颜色指标；所述照度计用于测定道路发光标线试样所在平面处的照度，并确认该照度达到目标环境照度ej，精度需高于0.01lux；所述辉度计用于采集道路发光标线试样和邻近路面色板的亮度值，探头安装于可调支架上，精度需高于0.001cd/m2。

7、进一步地，所述led面板光源单个功率不超过10w。在室内环境照度不大于0.1lux时开启暗箱密封门，通过调节led面板光源亮度，标线试样所在平面处的照度能处于以下任一档目标环境照度ej，包括：全黑档照度e1不大于0.1lux、微光档照度e2大于0.1lux且不大于1lux、月光档照度e3大于1lux且不大于10lux，以模拟不同的户外道路低照度环境。

8、进一步地，所述5块路面色板的上表面划有2条限位线，2条限位线与路面色板的一组边相平行，且与路面色板上表面几何中心对称分布，2条限位线之间的间距与道路发光标线试样的宽度一致，用于校准道路发光标线试样在路面色板上的放置位置。

9、进一步地，所述5块路面色板的上表面颜色在cie lab色度体系下，明度值lsi(i＝1、2、3、4、5)分别位于五个范围，其中，ls1满足0≤ls1≤20，ls2满足20＜ls2≤40，ls3满足40＜ls3≤60，ls4满足60＜ls4≤80，ls5满足80＜ls5≤100，且各色板的asi值和bsi值的绝对值均不大于5，使各路面色板主要体现明度差异，用于分别模拟新铺沥青路面、老化沥青路面、老旧沥青路面、浅色沥青路面和水泥混凝土路面的背景亮度特征。

10、本发明还提供一种道路发光标线环境显示度的测试方法，采用上述测试装置进行，包括如下步骤：

11、首先，使用色差仪测定道路发光标线拟涂覆道路表面的明度值l以及a值、b值，按分别计算该道路表面与5块路面色板之间的色差δe，选取δe最小的路面色板作为与拟涂覆路面颜色最接近的路面色板，置于暗箱底部的平行限位条中间。

12、其次，在厚度不超过1mm、长度与路面色板边长相同的长条形水泥石棉板上涂覆道路发光标线涂料，制备3块道路发光标线试样。将各道路发光标线试样置于60℃烘箱中干燥2h后，分别置于独立黑暗环境中避光24h。

13、随后，将1块避光后的道路发光标线试样放置于路面色板上表面中央位置，使试样的两条长边分别与路面色板上表面的两条限位线对齐，对标线试样进行20min紫外光源照射激发后，关闭紫外光源。

14、进一步地，激发完成后30s内，在室内环境照度不大于0.1lux的环境下开启暗箱密封门，调节led面板光源亮度，由照度计确认标线试样所在平面处的照度值达到目标环境照度ej后，静置5min，使道路发光标线试样在目标环境照度条件下形成相对稳定的亮度状态。

15、进一步地，调节支架角度，使辉度计探头垂直贴附于标线试样表面的亮度采集点处，测得标线试样发光亮度lm；重新调节支架，使辉度计探头先后垂直贴附于标线试样两侧相邻路面色板表面的亮度采集点处，测得两个路面背景亮度值，取平均值作为相邻路面色板亮度lb。根据公式计算标线在当前路面背景和环境光条件下的环境显示度。环境显示度越大，表明标线相对于路面背景的亮度差异越明显，其在相应环境条件下的显示效果越突出。

16、进一步地，在保持当前路面色板和环境照度不变的条件下，每隔10min重复亮度采集步骤，获得发光标线试样在不同余辉时刻的环境显示度d，并将环境显示度d衰减至4时所对应的余辉时刻作为道路发光标线在当前路面环境与光照环境下的有效发光持续时间。

17、最后，保持所选路面色板不变，更换标线试样，并将目标环境照度ej分别调整为其余两档环境照度模式，重复上述紫外激发、环境照度调节、亮度采集和环境显示度计算过程，获得所制备的道路发光标线试样在选定路面环境下、不同光照环境中的环境显示度和有效发光持续时间。

18、本发明的有益效果

19、(1)本发明提供的测试装置设置5块不同颜色明度等级的路面色板，并可在选定路面背景下模拟3种环境照度等级，构建了“环境光-路面背景-发光标线”三因素耦合的测试平台。

20、(2)本发明提出的环境显示度指标以及有效发光持续时间综合反映了标线发光亮度、路面背景亮度和环境光照的耦合效应，相较于传统的绝对发光亮度或余辉衰减曲线等单一参数，能够更加真实地表征发光标线在实际道路环境中的可视性效果。