雾灯优化设计

1、关于雾灯优化设计的选题报告一、课题来源：青岛跨海大桥于2005年开工，预计2010年底就可以通车，建成后必将 成为一条繁忙的海上黄金通道。青岛跨海大桥横跨青岛胶州湾，把青岛东、西两个主 要城区连接起来。东起主城区308国道，跨越胶洲湾海域，西至黄岛红石崖，路线全 长约35.4公里，其中海上段长度26.75公里。青岛侧陆上桥梁5.85公里。红石崖侧 陆上段桥梁及道路共0.9公里，红岛连接线长1.9公里，该项目总投资达到99.38亿 元。青岛跨海大桥还是国家高速公路路网规划中的青岛至兰州高速青岛段的起点，也是山东省五纵四横一环公路网主框架中南济青高速公路的重要组成部分，同时还是该市 道路交通规划网

2、络布局中胶州湾东西岸跨海通道中一路、一桥、一隧的重要组成部分，建成后必将成为一条繁忙的海上黄金通道。青岛东西海岸之间有宽阔的胶州湾天 然隔断，水路交通常因大风、大雾而停摆，货物运输不得不依靠舍近求远的环胶州湾 高速公路来实现，给东海岸、西海岸的货运客运带来极大不便。但大桥设计抗风性能 优良，是按抵抗百年不遇的大风而进行设计的；而海雾干扰则无法避免，要和高速公 路“看齐”，雾大时还是要实行全线封闭。另据气象统计资料推算，大桥每年禁止通行 的时间折合为20 30天左右，遇大风、暴雨、浓雾等限制通行时间约在80天左右。给货运客运带来很大不变，也容易发生交通事故。所以我们选择研究在跨海的大桥设 置防雾

3、路灯在大雾天气打开以应对能见度低的恶劣天气，延长通行时间，带来更大的 经济效益。二、选择课题的历史：汽车上的防雾灯：一般来说防雾灯主要用于汽车上，汽车除了前远光灯、近光灯、大灯、小灯，后面的行驶灯、刹车灯，在车后不起眼的地方还有一组防雾灯。车用后雾灯是 指在雾、雪、雨或尘埃弥漫等能见度较低的环境中，为使车辆后方其他道路交通参与 者易于发现而安装在车辆尾部，发光强度比尾灯更大的红色信号灯。从1999年1月1日起，国家公安部要求机动车必须安装符合国家标准的雾灯，未按规定安装后雾灯 的机动车不准进入高速公路。具体的规定是：能见度在200m 500m时，必须开启近光灯、示宽灯和尾灯，时速不得超过80k

4、mh，与同一车道行驶的前车必须保持150m 以上的行车间距；能见度在100 200m时，必须开启雾灯、近光灯、示宽灯和尾灯， 时速不得超过60kmh，与前车保持间距为100m以上；能见度在50 100m时，要开 启雾灯、近光灯、示宽灯和尾灯，时速不得超过 40kmh，与前车的间距在50m以上。而对在城区一般公路上并未作出相应规定，因为城区道路行驶本身由于各种车流 混杂，车速并不快，加之各种路段的不同限速，即使没有安装雾灯，只要谨慎驾驶也 能够避免由于低能见度带来的不利影响。但是在跨海大桥上具有强大能见度的防雾灯 很少有研究。国外防雾灯的使用:据了解，美国对机动车是否安装雾灯没有强制标准，装与不

5、装 完全由用户自己来决定，雾灯属于选装件，甚至有的州规定禁止使用雾灯。与我国同 属亚洲的日本也没有规定车辆必须安装雾灯，而是根据用户需求来决定是否安装。韩 国也不强制安装雾灯，其前雾灯为选装件，后雾灯则根本不用装。一般在低能见度情 况下，比如雾天、雨天和雪天等气象条件下，韩国驾驶员将前雾灯、前大灯打开，并 开启报警闪光灯，慢速驾驶。同属欧盟的法国和德国车辆必须安装雾灯，但在能见度良好的情况下，绝对不允 许使用雾灯。这是因为雾灯的红色光线在没有雾、雨和雪等障碍物衰减的情况下，直 接照射人的眼睛对人有实实在在的伤害。 在德国，有时穿过雾区，驾驶员忘了关雾灯， 后车只要远光灯一闪，前车就会很知趣地将

6、雾灯关闭。防雾灯的灯光：不同的波长给人眼造成不同的颜色感觉，从红、橙、黄、绿、蓝、融蓝 紫）、紫。眼睛的敏感度随波长的变化而强烈变化。例如，在很好的照明条件下，眼睛对550nm 波长的光（黄光）的敏感程度是红光或蓝光的20倍。这也是为什么大部分车的雾灯和马路的 路灯采用黄光的一个重要原因。色温是度量颜色温度的标准，并不是度量灯的亮度。卤素灯 的色温可以由2300K到7000K； HID灯的色温由4200K到超过8000K；灯的色温越高，它 对雾和雨的穿透力越差（越不亮）。而钠灯主要应用于道路、机场码头、港口、车站、广场、 无显色要求的工矿照明等。用做路灯的钠灯，在夜间可产生良好的路面能见度。这

7、种 桔黄色的灯光，在雾天的透射力强而且柔和，在这种灯光下的物体，可以看得很清楚。 所以不少交通要道和人工照明上，都使用钠气灯来减少汽车的交通事故。在功能性照 明领域，现今节能光源产品如无极灯和 LED灯仍然处于技术发展阶段，钠灯还将是 这类照明场所的主流产品。4 .国内外跨海大桥的实例：杭州湾跨海大桥：开工时间：2003年11月14日贯通：2007年6月26日启用日期：2008年5月1日载有：双向六车道省份：浙江省跨越：杭州湾地点：嘉兴市海盐和宁波市慈溪设计结构：跨海大桥最长跨距：325米总长度：36公里设计时速：100公里总投资约：118亿元设计使用年限：100年经纬度：北纬30度27分，东

8、经121度08分防雾一一每个路灯下再设雾灯：由于杭州湾的特殊地理位置，大桥上经常会出现大雾 天气，整个大桥1844盏路灯米灯杆据路面1.5米处，都设置了雾灯，这在国内跨海大桥中 也是首例。海上起雾需要降低车速的同时，雾灯就会亮起，能见度能增加2倍。大桥路灯的 一项独创技术一一单灯控制模块一也很奇特，这项技术的智能控制系统可以根据大桥上实际 车流量来调整路灯亮度和路灯开启密度。雾灯也是在全桥分成36个路段可单独控制。比如 一般在南北航道桥间的中引桥路段起雾比较严重时，就可以在那个路段单独开启雾灯，在保 证行车安全的同时也可以达到节能目的。据了解，这项世界独创技术，也是首次运用在道路、桥梁照明上。

9、而雾灯的角度调节与行车安全也有关系，工人们花大量时间把所有雾灯调到与车行方 向到灯光照明的最佳角度。综述：交通运输的进一步发展必须走以提升系统协调能力为主的内涵式发展，现代交通运输 正朝着高速化，大型化，专业化和网络化方向发展。而防雾路灯在大雾天气打开以应对 能见度低的恶劣天气，延长通行时间，能优化系统，有着极其重要作用。三、创新角度及研究思路：本次研究选题严格遵守了选题的四原则，即创新性原则、科学性原则、可行性原则、科 学性原则和需要性原则。创新性原则，即前人未解决或未完全解决的问题。杭州跨海大桥上的雾灯开创了一个新纪元。 但是，在很多同样需要雾灯的地方却没有这种设施，极少的资料能够来说明这

10、个问题。在没 有资料来源的情况下，该课题的确立是十分具有创新意识的。科学性原则：选题是以科学理论与科学事实为依据的。雾灯作为一种照明设施，是科技发达 社会的产物，本身就由复杂的物理化学原理所构成和解释。它的科学性是毫无疑问的。可行性原则：即为观和客观条件的考虑。雾灯已经应用于现实，为雾天人们的安全保驾护航。 该课题的研究并非制造雾灯，而是研究雾灯在道路上应用的可能行。组员们都掌握了一定的 物理化学以及实验知识。可以在各种资料的帮助下独立自主完成该课题研究。需要性原则：社会与学科发展需要。由杭州跨海大桥上首次安装雾灯可以看出，大雾天气人 们的安全需要得到额外的保障。但现在极少有这种设施，人们正需

11、要的时候却缺乏，一定是 有原因的。课题研究的目的正在于此。于社会，人们的安全问题是被放在首要位置的，课题 的研究无疑有重大意义；于学科，研究的参与者可以在研究过程中学习到课题研究的一系列 知识并且亲身实践，同时运用物理化学以及实验知识，都对学科的学习与发展有很大的帮助。爱因斯坦曾经说过：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解决一个问题也许仅 是一个数学上的或实验上的技能而已。而提出新的问题、新的可能性，以新的角度去看旧的 问题，却需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。”此次课题的选择正是从理 论与事实之间的矛盾中发现问题，从社会需要与现有的生产技术手段的差距上发现问题。同 时

12、综合了各个方面，在多方考虑之下，选择了雾灯方面问题的研究。四、研究内容：1、背景资料知识：1、光强度(luminous intensity，I)光源在某一方向立体角内之光通量大小。以I表示， 单位：坎德拉(candela, cd)，一般而言，光源会向不同方向以不同之强度放射出 其光通量。在特定方向所放出之可见光辐射强度称为光强度。2、光亮度(luminance，L)：光亮度是表示发光面明亮程度的，指发光表面在指定方向 的发光强度与垂直且指定方向的发光面的面积之比，单位是坎德拉/平方米。光亮度 是指一个表面的明亮程度，以L表示。3、光通量(Luminous flux,)：光通量指人眼所能感觉到的

13、辐射能量，光通量通常用 来表示，光通量的单位为“流明,”符号：lm。4、光照度：即通常所说得勒克司度(Lux)表示被摄主体表面单位面积上受到的光通 量。1勒克司相当于1流明/平方米，即被摄主体每平方米的面积上，受距离一米、发 光强度为1烛光的光源，垂直照射的光通量。光照度是衡量拍摄环境的一个重要指 标。单位：勒克司。照度定律：光的强弱由两个因素决定：（1）光源的发光强度；（2）被照射对象和光源之间 的距离。人工光条件下照度与光源距离的平方成反比即E=I/R2 , E为照度,R为对象至光源 的距离，I为光源发光强度。2、研究方法：采用理论与实践相结合的方式。理论分析：运用数学建模的方法，主要考虑

14、雾灯间距的优化问题。经查阅资料，发现已有 关于路灯安置优化的研究。然而由于雾灯高度较低，且主要为增加空间（而非道路表面） 的照明强度为主，因此我们决定将路灯安置优化的实验加以改进。1）照度分析对于人的眼睛最敏感的波长为5.5*10-7的黄绿光，1流明相当于1/685瓦特。一般常见或需 要的照度：晴朗夏天室外背荫处得照度为1000-10000流明。由上述内容，为保证在该 路段上处处都能有满足正常活动需要的照明强度，取照度的最小值为20w/m2， 即为13700流明。2）模型的假设：1主要考虑间距和角度的优化问题。为简化模型设路灯的额定功率为定值，额定电压为220伏，额定电流为10安，所以取额定功率P0=2200W。雾灯的高度为1.5