防眩设施设计.doc

课程设计说明书 高速公路防眩设施参数的分析 学 院：能源与交通工程学院 专 业：交通工程姓 名：王浩学 号：080516413指导教师：陈松利职 称：副教授一、概述自改革开放以来，我国的交通运输业取得了长足的发展，为了满足运输的需求，夜间行车也成了缓解运输压力和提高运输效率的主要方式之一，这就需要良好的夜间道路设施与之匹配，防眩设施是其中一个很重要的部分,眩光会使驾驶员视觉机能降低,产生烦躁心理,容易紧张疲劳,是发生交通事故的潜在因素.因此,为避免眩光对驾驶员造成不良影响，改善防眩设施的结构、提高防眩设施的防眩性能有重要作用。在道路交通中，产生眩光的光源主要有对向来车的前照灯、太阳光、道路照明光源、广告或标志照明、路面反光镜或其他物体表面的反射光。对太阳光，可在驾驶员座位前安装可折叠的遮阳板，在早晨或傍晚正向太阳方向行驶时将其打开，或者配戴太阳镜；对道路照明光源，可采用截光型或半截光型的灯具来调整光源光线的分布，以减小眩光影响；对广告或标志照明，可采用发光表面柔和的低压荧光灯、外部投光照明或内部照明；而对于对象车辆前照灯带来的眩光影响，就需要设置专门的防眩设施。二、防眩原理眩光是指在视野范围内，由于亮度的分布或范围不适宜，在空间或时间上存在极端的亮度变化，导致驾驶员的视觉技能或市局降低的现象。 防眩设施既要有效的遮挡车辆前的照灯眩光，也应使横向通视好，能看到斜前方，以减小对驾驶员的心理影响。相会辆车非常相近（纵向距离小于50m）时，对向车辆前照灯的光线不会影响视距，但当两车纵向距离达到某一数值时，眩光会对视距产生较大的影响。因此，防眩设施不需要把对向车辆前照灯的光线全部遮挡，采用部分遮光原理即可。相反，若采用完全遮光，则缩小了驾驶员的视野，产生紧迫感，同时影响巡逻管理车辆对对向车的通视。 三、高速公路防眩设施的结构参数分析高速公路防眩设施的结构主要有两个的参数，即遮光角和遮光高度，这也是判定防眩设施防眩性能好坏的主要标准。这就要求我们，在保证高速公路环保安全的前提下，运用多科学知识，调整遮光角和遮光高度两个参数，尽可能得使其防眩水平达到最好。1、遮光角分析和优化（图1）如图1所示，防眩板与设置中线垂直，遮光角按下式（1-1）计算： = arctan (1-1)式中 -直线路段防眩设施遮光角（）； b-防眩设施板宽（m）； L-防眩设施间距（m） 显然，当与前照灯主光轴的水平角小于2光线照射到防眩板上市，光线将全部被遮挡，而当水平夹角大于1时，部分光线将穿过防眩板。当防眩板与设置中线成某一偏角时，遮光角按式（1.2）计算=arctanbsin/(L-bcos) (1.2)式中：-直线路段防眩设施遮光角（）； b-防眩设施板宽（m）； L-防眩设施间距（m）；-防眩板的偏转角（）不难看出，与存在一定关系，故我们可根据实际施工情况作如下模型：模型：在一长度一定的平直路段上进行防眩板安装，且防眩板规格及施工总额已定，根据已知条件我们可知，防眩板的总数是一定的，又路段长一定，故防眩板间距一定，不妨设其间距为L，这时防眩板的偏转角是唯一可变因素，且遮光角的大小随其变化而变化。有公式=arctanbsin/(L-bcos)，其中为自变量，根据数学知识，对公式两边求导得：（）=（bLcos-b2）/(L-bcos) 2+(bsin)2则根据以上公式，当（）=0即（bLcos-b2）=0时取得极大值解得=arcos(b/L)。进一步运用三角函数的知识，因为这时cos= b/L,所以sin=(L2-b2) (1/2)/L,所以 max = arctanb/(L2-b2) (1/2),这也是随变化所得的最大值。而在平曲路线上，想要获得与直线路段上相同的防眩效果，就应适当增大遮光角，在平曲路线上遮光角的计算公式结合（图2），如下式（1.3）,cos/(R-R3) = cos/R3 ( R R3 )(1.3)，式中 -平曲线路段防眩设施遮光角()； -直线路段防眩设施遮光角()； R-平曲线半径(m)； R3-车辆驾驶员与防眩设施的横向距离（m）。得=arccos(R-R3) cos/R 这就存在一种情况，即平曲路段上防眩板有一定偏转角，这时遮光角计算如下式（1.4）= arcos(R-R3)(L-bcos)/ (b2+L2-2bLcos) (1/2)* R， （1.4） 推导如下：由=arctanbsin/(L-bcos)，可知tan= bsin/(L-bcos)，所以cos=(L-bcos)/(b2+L2-2bLcos) (1/2),则= arcos(R-R3)(L-bcos)/ (b2+L2-2bLcos) (1/2)* R,这就是在平区路面上遮光角0随遮光板偏转角变化而变化的函数，类似在平直路段上运用数学知识，（）= arcos(R-R3)(L-bcos)/ (b2+L2-2bLcos) (1/2)* R ，所得是的分子部分为m=-b2 (R-R3)sin(b-Lcos)(b2+L2-2bLcos) (1/2)。 令（）=0，即m=0时，又R R3，解得1=0（rad）, 2=arccos (b2+L2)/(2bL)（rad）, 3=arccos (b/L)（rad），=002=223=33m0 - 0+0- 则当=3时，取得极大值，即=arcos(R-R3)(L2- b2)/(RL),当=0时，= arcos (R-R3) /R。容易比较，arcos(R-R3)(L2- b2)/(RL) arcos (R-R3) /R,故当=3时，取得最大值，即max=arcosR*L2-b(R- R3) (R-R3)/ RL R2*b2+R2*L2-2b(R- R3)( L2- b2) (1/2)*R (1/2)。经验证，上述运算正确。 2、遮光高度分析和优化 图3遮光高度决定防眩设施安装高度的确定，如上图（图3），当在中央分隔带中心位置设置防眩时，防眩设施的最小高度可按式（2-1）或式（2-2）计算确定 H=h1+(h2-h1)B1/B （2-1）H=h1-(h2-h1)B2/B （2-2） 式中: H-防眩设施的最小高度，m； h1-汽车前照灯的高度，m； h2-驾驶员视线高度，m； B1， B2-分别为行车道上车辆距防眩设施中心线的距离，m；B- B1与B2之和，m。防眩设施高度表车型组合 防眩高度（m） 车型组合 防眩高度（m） 主车道 主车道 主车道 主车道小型车 小型车 11.15 小型车 小型车 1.3小型车 中型车 1.4 小型车 中型车 1.4小型车 大型车 1.351.5 小型车 大型车 1.41.42中型车 中型车 1.55 中型车 中型车 1.72中型车 大型车 1.551.63 中型车 大型车 1.661.8大型车 大型车 1.61.65 大型车 大型车 1.651.84下面我们分析防眩设施安装过程中所遇到的一个问题： 防眩设施的高度是确定的，这就要考虑防眩设施距地面的最佳距离，若在平的路面上，我们很容易想到防眩设施的中心、车灯、对向驾驶员的视线在同一条直线时，防眩效果最佳（即防眩设施遮挡了亮度最强的部分），（详见夜间机动车驾驶环境中LCD眩光的分析与评价）。综上论证是对遮光角或