本发明涉及隧道工程，具体是一种结合模拟仿真与视觉功效实验的隧道光伏遮阳棚设计方法。
背景技术：
1、隧道是一种半封闭管状结构，仅靠隧道洞口与外界连接，因其空间封闭、照度低、内部能见度差等特点，隧道事故率一直居高不下。据调查，隧道出入口段的交通事故发生率远大于隧道中间段，其原因则是“黑白洞效应”导致驾驶员视觉不适。为了降低交通事故发生率，在隧道口设置减光设施成为一种有效手段，其中遮阳棚作为一种顶部为封闭式结构的棚状构筑物，利用透明或半透明材料的透光作用达到减光效果，避免阳光直接投射到路面上，具有较好的遮阳减光效果。但是，目前遮阳棚的设计并没有相关的规范和标准，工程上设计时的主观经验成分较大，科学合理性有待进一步验证。
2、根据广泛调研，目前隧道口减光设施的设计主要存在以下问题：
3、(1)针对隧道洞口光环境对人体视觉特性的影响，主要借鉴cie暗视觉适应曲线理论，通过隧道过渡照明的方式使人体适应隧道洞口的光环境变化。
4、(2)对于隧道口遮阳棚的结构设计缺乏相应的理论体系和规范指导，更多以经验设计为主。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种结合模拟仿真与视觉功效实验的隧道光伏遮阳棚设计方法。
2、本发明解决所述技术问题采用以下的技术方案：
3、一种结合模拟仿真与视觉功效实验的隧道光伏遮阳棚设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
4、第一步：获取隧道物理数据，包括隧道断面尺寸、环境光照亮度、经纬度和限速；
5、第二步：以遮阳棚总长度为相对固定量，段数、每段透光率和每段长度为变量，得到多个候选方案；
6、遮阳棚总长度l的计算公式为：
7、l＝lin±δl
8、
9、td＝0.0204(eout-ein)0.6031
10、式中：lin是遮阳棚基础长度，δl是遮阳棚修正长度，vs是隧道限速，td是驾驶员进入隧道所需的视力恢复时间，dtr是隧道入口段长度，eout是隧道洞外亮度，ein是隧道洞内亮度；
11、第三步：基于隧道物理数据，根据候选方案构建隧道遮阳棚仿真模型，通过仿真得到路面照度曲线和视点照度曲线；根据路面照度曲线和视点照度曲线，计算照度均匀度u0和最大视点照度变化率q；
12、
13、式中：umin表示路面最小照度，uav是路面平均照度，qt1是路面起始位置的视点照度，qt2是最大视点照度；
14、第四步：将障碍物作为视标，通过视觉功效实验获取视标识别时间和视标正确识别率；
15、第五步：将经济性、视觉舒适性和安全性作为一级指标，每个一级指标下包含多个二级指标；经济性指标包含的二级指标是遮阳棚总长度和光伏发电量，视觉舒适性指标包含的二级指标是路面照度均匀度和最大视点照度变化率，安全性指标包含的二级指标是视标识别时间和视标正确识别率；采用组合赋权与topsis法相结合的方式对各个候选方案进行评价，筛选最优方案。
16、进一步的，视觉功效实验中将兰道尔环作为障碍物，在实验过程中兰道尔环由小逐渐变化，当兰道尔环出现时开始计时，当被试识别到兰道尔环方向时停止计时，停止计时时刻与开始计时时刻的时间差即为视标识别时间。
17、进一步的，计时停止时兰道尔环的开口大小d满足下式：
18、
19、式中，l是障碍物建议高度，ssd是限速下的停车视距，d是视觉功效实验中被试实际观测距离。
20、进一步的，视标正确识别率的计算公式为：
21、
22、式中：r是被试正确识别视标方向的次数，r是视标出现总次数。
23、进一步的，光伏发电量e的计算公式为：
24、e＝ηhtsk
25、k＝k1×k2×k3×k4×k5
26、式中：η是光电转换效率，ht是太阳光辐射量，s是光伏材料有效布设面积，k是光电综合效率系数，k1是光伏组件效率系数，k2是逆变器效率系数，k3是并网效率系数，k4是光伏系统效率系数，k5是其他因素效率系数。
27、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
28、(1)本发明提出了透光率渐变式的遮阳棚设计，实现了驾驶人驶入或驶出隧道时视觉感受的渐变效果，保障了驾驶的舒适性，减少了洞内外光照突变引起的视觉不适，缓解了隧道口“黑白洞效应”的影响，有利于隧道事故发生率的降低。遮阳棚采用光伏一体化设计，通过光伏发电为隧道内的照明设施供电，不仅降低了隧道照明的耗电，而且可以降低车辆的燃油消耗，减少了碳资源的消耗，降低了二氧化碳等气体的排放，具有重要社会经济效益与环保意义。
29、(2)从经济性、舒适性、安全性出发，选取评价指标构建评价体系；通过软件仿真与视觉功效实验相结合的方式，得到不同候选方案下各个评价指标的取值，并通过主客观组合赋权-topsis法对各个候选方案进行评价，筛选出最优方案。本发明方法为隧道遮阳棚设计提供了理论指导，有利于促进隧道遮阳棚设计的规范化和标准化。
1.一种结合模拟仿真与视觉功效实验的隧道光伏遮阳棚设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的结合模拟仿真与视觉功效实验的隧道光伏遮阳棚设计方法，其特征在于，视觉功效实验中将兰道尔环作为障碍物，在实验过程中兰道尔环由小逐渐变化，当兰道尔环出现时开始计时，当被试识别到兰道尔环方向时停止计时，停止计时时刻与开始计时时刻的时间差即为视标识别时间。
3.根据权利要求2所述的结合模拟仿真与视觉功效实验的隧道光伏遮阳棚设计方法，其特征在于，计时停止时兰道尔环的开口大小d满足下式：
4.根据权利要求1～3任一所述的结合模拟仿真与视觉功效实验的隧道光伏遮阳棚设计方法，其特征在于，视标正确识别率的计算公式为：
5.根据权利要求1所述的结合模拟仿真与视觉功效实验的隧道光伏遮阳棚设计方法，其特征在于，光伏发电量e的计算公式为：
