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基于数值模拟的隧道入口遮阳棚分段减光特性

韩鑫宇

湖北省交通规划设计院股份有限公司，湖北武汉430051

摘要：隧道入口遮阳棚在缓解“黑洞”效应方面效果显著，但当前已有相关工程设计经验成分大，缺乏设计理论

基础造成其减光效率难以充分保证。本文基于Ecotect构建隧道段与30m遮阳单元分段仿真模型，在2000lux、

3000lux、4000lux、5000lux、6000lux五种外界视点照度条件下进行驾驶人行车视高位置处照度仿真。通过分析

遮阳单元分段的视点照度稳定值E与外界视点照度水平E、遮阳单元分段设置参数（顶部材料透光率γ顶、侧

稳外

向材料透光率γ侧、单侧圆心角α）间的数值关系，探究遮阳单元分段的视点照度稳定值特性规律。

关键词：公路隧道；“黑洞”效应；光环境分析；减光特性

中图分类号：TP391.41

1光环境仿真平台反馈功能进行交互式分析，探索日照、阴影与发射等

因素的影响。它操作界面友好，与建筑上常用的辅助

早在19世纪90年代以来，国际上就出现了很多

设计软件Sketchup、Archicad、3DMAX、AutoCAD有很

兼顾计算与渲染功能的光环境模拟软件，并因其计算

好的兼容性，3DS、DXF格式的文件可以直接导入，且

快捷、精度较高、渲染效果佳等优势，在建筑行业的

[40]软件自带了功能强大的建模工具，可以快速建立起直

室内光环境设计及照明渲染方面得到了迅速发展。

观、可视的三维模型。作为专业的建筑光环境设计软

目前国际上应用较为广泛的光环境模拟软件包括

件，Ecotect凭借其操作简便、易用性强、计算精度好、

WINDOW（美国）、SkyVision（加拿大）、Radiance、

可视化强等优势被业界广泛应用，这为公路隧道入口

Rayfront、DaylightVisualizer、Ecotect、Daysim

遮阳棚光环境的分析与设计提供了良好的技术平台。

等，在光环境设计方面均可以实现对场景的精度渲染

综合以上分析，本文选取Ecotect做为遮阳单元分段

与仿真模拟效果，但由于计算方法的不同，各软件在

[41]光环境特性分析、遮阳棚光环境设计的数值模拟的仿

应用领域及使用对象上各有侧重。如WINDOW软件基

真软件。

于有限元、辐射度解析的核心算法，在复杂窗系统的

光热性能参数分析方面具有较高的计算精度；2遮阳棚光环境特性分析

Sunshine软件基于解析法、遗传算法，适用于遮挡与2.1视点照度稳定值特性分析

日影分析领域；Radiance基于蒙特卡洛采样反向光线

通过对不同设置参数（单侧圆心角α、顶部透光

追踪算法，应用于光环境模拟与仿真的精确分析中，

率γ顶、侧向透光率γ侧）的遮阳单元体模型进行

但计算速度较慢，易用性较差；Ecotect基于光通量法