一种基于自然光的隧道入口段照明装置的制作方法

1.本发明涉及隧道照明领域，特别是涉及一种基于自然光的隧道入口段照明装置。


背景技术：

2.公路隧道洞内外的亮度等级差别较大。驾驶者从洞外驶入洞内的过程中，隧道洞口驾驶者在视野中表现为一个“黑洞”，即“黑洞效应”。在此负面效应影响下，一方面驾驶者会出现心理紧张的情绪，另一方面无法观察到洞内的行车环境状况，从而可能导致追尾、撞壁、翻车等事故的发生。因此，交通事故在入口段比隧道内的发生概率更高。
3.为了提高隧道入口段行车的安全性，常需在隧道入口段配置功率较大的照明灯以达到照明效果，这就导致隧道入口段消耗的电能占整个照明系统的碳排放比重也比较大。
4.作为一种解决方式，当前部分隧道在隧道入洞口外设置减光棚，通过降低隧道洞口内外的光线差度起到明暗缓冲的作用，但减光棚不能完全取代隧道入口段照明，隧道入口段仍然需要配置足额的人工照明，没有彻底解决降低碳排放的问题。
5.并且由于既有的隧道减光棚顶部采用的普通玻璃、亚克力板或者pc透明板等材质对自然光是进行完全透射，在晴天时阳光直射到的区域亮度高、阳光直射不到的区域亮度低，路面的总体均匀度难以达到行车安全的要求。同时由于支撑结构的遮挡，支撑结构会在路面上形成纵向和横向明暗交错的光带，行车频闪效应，严重影响行车安全。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种基于自然光的隧道入口段照明装置，可降低隧道入口段照明的碳排放，同时提高了行车安全性。
7.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
8.一种基于自然光的隧道入口段照明装置，包括：减光部；所述减光部设置在隧道入口处，且沿所述隧道入口的弧度向外延伸；
9.所述减光部包括：光扩散板和光伏板；所述光扩散板和所述光伏板间隔布设；所述光扩散板用于将透过的自然光均匀扩散至路面上；所述光伏板用于对所述自然光进行遮挡，以及利用所述自然光发电。
10.可选地，所述减光部的端部与所述路面之间隔空设置。
11.可选地，所述隔空设置的高度为1米。
12.可选地，所述光扩散板沿所述减光部向外延伸的方向逐渐增加布设数量；所述光伏板沿所述减光部向外延伸的方向逐渐减少布设数量。
13.可选地，所述光扩散板为三个；所述光伏板为两个；其中一个所述光伏板为顶板，另外两个所述光伏板均为侧板；所述顶板位于所述路面的正上方，所述顶板的两端分别连接一个所述光扩散板；每个所述光扩散板的另一端均连接一个所述侧板。
14.可选地，所述光扩散板的面积由行车道的面积、路面照度、透光率和自然光线在所述减光部顶部的照度确定。
15.可选地，所述减光部的横断面与所述隧道入口的横断面形状相同。
16.可选地，所述减光部的横断面面积大于或等于所述隧道入口的横断面面积。
17.可选地，所述减光部向外延伸的长度由照明停车视距和向外延伸的部分距离地面的高度确定。
18.可选地，还包括：支撑结构；所述减光部置于所述支撑结构上；所述支撑结构的材料采用钢筋混凝土或钢。
19.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
20.本发明公开了一种基于自然光的隧道入口段照明装置，该隧道入口段照明装置由支撑结构和减光部构成，通过减光部的光伏板降低隧道入口段的光亮程度，并且通过减光部的光扩散板利用自然光达到照明效果，缓解了隧道洞内外的明暗差距，其中通过光伏板实现了利用自然光发电，解决了现有方案中由于常需在隧道入口段配置功率较大的照明灯而导致碳排放量大的缺陷，实现了降低碳排放的效果，极大的节约了能源。并且当自然光照射到光扩散板上之后，经过光扩散板的散射、折射后，相当于在延伸段顶部两侧安装了一定宽度的灯光带，灯光带光线均匀地分布在行车道上，保证整体行车道的亮度均匀度，在实现降低碳排放的基础上还能够提高行车的安全性。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本发明实施例提供的基于自然光的隧道入口段照明装置的结构示意图；
23.图2为本发明实施例提供的基于自然光的隧道入口段照明装置的减光部光扩散示意图。
24.符号说明：
25.1-光扩散板；2-光伏板。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.本发明的目的是提供一种基于自然光利用的隧道入口段照明装置，通过利用减光部控制自然光的散射替代照明灯，实现了降低隧道入口段照明的碳排放。
28.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
29.如图1所示，本发明基于自然光的隧道入口段照明装置包括：减光部；所述减光部设置在隧道入口处，且沿所述隧道入口的弧度向外延伸；所述减光部包括：光扩散板1和光伏板2；所述光扩散板1和所述光伏板2间隔布设；所述光扩散板1用于将透过的自然光均匀
扩散至路面上；所述光伏板2用于对所述自然光进行遮挡，以及利用所述自然光发电。
30.进一步地，所述减光部的端部与所述路面之间隔空设置，让自然光投射至路侧紧急停车带上，增加路面的均匀度。
31.优选地，所述隔空设置的高度为1米，防止早上或者傍晚太阳光直射至行车道上。根据公共建筑疏散与安全出口的需求，此时所述减光部与地面之间的距离不应小于1米，因此本实施例中的照明装置不可能为全封闭状态，否则会增大通风长度，提高疏散难度。因此本实施例中的照明装置的两侧底部应设置至少1米的镂空，此时洞内外亮度比也不会达到极低的状态。隧道洞口内外合适的明暗过渡效果能够大大降低光线带给车辆驾驶员的负面效果，且大大提升了隧道入口段的行车安全。
32.进一步地，所述光扩散板1沿所述减光部向外延伸的方向逐渐增加布设数量；所述光伏板2沿所述减光部向外延伸的方向逐渐减少布设数量。对所述光扩散板1和所述光伏板2采用渐变设计，能够在使车辆从洞外驾驶至洞内的过程中，使棚下路面的亮度符合人眼的亮度适应曲线。
33.进一步地，所述光扩散板1为三个；所述光伏板2为两个；其中一个所述光伏板2为顶板，另外两个所述光伏板2均为侧板；所述顶板位于所述路面的正上方，所述顶板的两端分别连接一个所述光扩散板1；每个所述光扩散板1的另一端均连接一个所述侧板。如上所述延伸段顶部采用全避光结构，即顶部的自然光线从任何角度均不能直射至延伸段下的路面上，结合所述减光部的端部与所述路面之间的隔空设置，使侧面的自然光线能够散射至应急车道或者路侧边缘带。在实际应用中，光扩散板1和光伏板2的具体布设可以根据实际需要，进行调整。
34.进一步地，所述光扩散板1的面积由行车道的面积、路面照度、透光率和自然光线在所述减光部顶部的照度确定。所述光扩散板1的面积计算公式为：
[0035][0036]
其中，a表示光扩散板1的面积；s1表示行车道的面积；t1表示路面照度；t2表示自然光线在延伸段顶部的照度；τ表示光扩散板1的透光率。
[0037]
进一步地，所述减光部的横断面与所述隧道入口的横断面形状相同。所述减光部的横断面面积大于或等于所述隧道入口的横断面面积。
[0038]
进一步地，所述减光部向外延伸的长度由照明停车视距和向外延伸的部分距离地面的高度确定。所述减光部向外延伸的长度计算公式为：
[0039][0040]
其中，d表示延伸长度；ds表示照明停车视距(m)，该值与车速、纵坡相关，根据道路相关规范确定；h表示向外延伸的部分距离地面的高度，当减光部的横断面面积等于隧道入口的横断面面积时，向外延伸的部分距离地面的高度即为延伸段洞口内净空高度。
[0041]
进一步地，所述隧道入口段照明装置还包括：支撑结构；所述减光部置于所述支撑结构上；所述支撑结构的材料采用钢筋混凝土或钢。
[0042]
如图2所示，在本实施例中，为了使自然光线从顶部散射在延伸段路面上，在减光
部延伸段拱肩沿纵向敷设光扩散板1，光扩散板1一方面使自然光线透射至路面上，另一反面改变光线的分布，使自然光线不在路面上形成明显的光带，改善路面的亮度均匀度。
[0043]
而在其他现有的方案中通常采用透明的板材(如普通玻璃、亚克力板或者pc透明板作为透光材料)，还有部分减光棚采用格栅设置，在晴天时，太阳光直射至行车道上，由于支撑结构的遮挡，会在路面上形成纵向和横向明暗交错的光带，使路面的亮度均匀度难以达到要求，明暗交错的光带还会干扰视觉，严重影响行车安全。
[0044]
因此，本实施例中光扩散板1的基材为聚碳酸酯(polycarbonate)，且在光扩散板1加工过程中，加入散光颗粒，以改变光线的方向和提高光扩散板1的透光率。当自然光照射到光扩散板1上之后，经过光扩散板1的散射、折射后，相当于在延伸段顶部两侧安装了一定宽度的灯光带，灯光带光线均匀地分布在行车道上，保证整体行车道的亮度均匀度，在实现降低碳排放的基础上还能够提高行车的安全性。
[0045]
在本实施例中，光伏板2所产生的电能可以供隧洞内其他区段的灯具使用，因此光伏板2的布设一方面能够减小洞外亮度，降低了洞内照明的需求，另一方面作为太阳能发电系统可全面或部分替代传统隧道供电模式，能够进一步降低照明系统的碳排放。在实际应用中，光伏板2的具体材料可以根据实际需要，进行调整。
[0046]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0047]
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。