(57)【要約】【課題】運転者が注視開始点を通過した後に野外の明るさに暗変動があった場合でも所要の明るさを確保できるトンネル照明を提供する。【解決手段】２０度視野輝度計３は一定時間ごとに野外輝度を測定する。測定された輝度Ｌ２０（ｔＢ１）、Ｌ２０（ｔＢ２）、Ｌ２０（ｔＢ３）、……、Ｌ２０（ｔＢｎ）は記億部１ｂに記憶される。次に、制御部１ａは記憶されたｔＢ１、ｔＢ２、ｔＢ３、……、ｔＢｎ時間前の野外輝度をある時刻ｔにおける場所Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、…、…、Ｂｎに位置する運転者の順応輝度Ｌａ（Ｂ１）、Ｌａ（Ｂ２）、Ｌａ（Ｂ３）、……、Ｌａ（Ｂｎ）と推測する。この順応輝度Ｌａ（Ｂｎ）を初期順応輝度の替わりに用い、観測距離離れた位置Ａｎにある路面輝度Ｌｒ（Ａ１）、Ｌｒ（Ａ２）、Ｌｒ（Ａ３）、……、Ｌｒ（Ａｎ）に制御する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル坑口より所定距離の間設置されるトンネル用照明装置において、
トンネル注視開始点を過ぎ、トンネル坑口より手前の観測位置に存在する運転者の順応状態に対応させて、観測位置から設定距離だけ離れたトンネル内の観測対象位置の所要明るさを、トンネル注視開始点を通過した時の進行方向向きの全視野の順応状態とトンネル注視開始点から観測位置までの移動時間とに基づいて提供することを特徴とするトンネル用照明装置。
【請求項２】
前記注視開始点から観測位置までの移動時間に、車両の走行速度の検知データを用いることを特徴とする請求項１に記載トンネル用照明装置。
【請求項３】
特定の視野における輝度分布に基づく画像処理により坑口からの任意の距離における等価光幕輝度を求め、運転者の順応状態を予測することを特徴とする請求項１に記載のトンネル用照明装置。
【請求項４】
さらに走行速度の検知データに基づいて、入口照明曲線の設定を行ない、証明の明るさを制御することを特徴とする請求項１記載のトンネル用照明装置。
【請求項５】
２車線以上のトンネルにおいて走行車両の車線を検知し、走行車両の存在する車線に所要の明るさを提供することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のトンネル用照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は自動車道路のトンネルに用いられるトンネル用照明装置、特にトンネル坑口から所定距離の間設置されるトンネル用照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トンネル入口の明るさは主として以下の３つの要因によって設定されており、例えば図１２の照明曲線に示すような明るさ基準が定められている（入口照明曲線の設定表：道路照明施設設置基準・同解説）。
【０００３】
▲１▼走行方向向きの野外の明るさ（２０度視野の平均輝度）
すなわち、野外の明るさが高いほど運転者の順応輝度が高まり、入口照明に必要な明るさを大きくする必要がある。
▲２▼トンネルの設計速度
運転者は路上落下物を視認してから、落下物に接触する前に安全に停止する必要がある＠ことから、設計速度が高くなるほど視認すべき距離（安全な停止距離を見込んだ距離）は長くなる。そのため、視認すべき観測対象物の見かけのサイズが小さくなり、同じ観測位置においても観測距離（視認すべき距離）が長くなることから、入口照明は高くなる。
▲３▼トンネル延長
トンネル坑口に近づくほど運転者の順応輝度は低下し、入口照明の明るさもトンネル内部に向かうほど低くなる。ところが、トンネル延長が短くなると出口側坑口の明るさによってトンネル延長が長い場合に比べて運転者の順応輝度が低下せず、トンネル延長が短いほど入口照明の明るさは高くなる。ただし、トンネル延長が５０ｍ以下の場合には、昼光の差込によってトンネル内部が明るくなるため入口照明が不要とされる場合がある。
【０００４】
一方、運転者はトンネル坑口に近づくと野外に比べて輝度の低いトンネル坑口を注視する傾向にあり、注視時間が長くなる程暗順応が促進され、トンネル内部の必要な明るさも低下していく。
【０００５】
ところで、トンネル坑口の注視開始場所は坑口から１５０ｍであることが実験的に明らかにされており（成定他：トンネル入口照明の注視開始点；照学誌，５９−４（１９７５））、その位置は注視開始点と呼ばれている。（ただし、現行の設計基準では、設計速度１００ｋｍ／ｈの場合、観測距離が１６０ｍであることから注視開始点は１８０ｍとされている。）つまり、注視開始点を通過してからの経過時間（注視時間）が長い程運転者の順応輝度が低下し、トンネルの入口照明の明るさも低くなる。このため、入口照明の明るさは、注視開始点における順応輝度（初期順応輝度）と注視時間に応じて規定されており、一定値の順応輝度における注視時間に対する所要路面輝度の関係（トンネル内注視時間に対する所要輝度関係図：トンネル照明設計指針）によって定められている。すなわち、速度が遅くなれば視認すべき距離は短くなり、入口照明は低くなる。
【０００６】
このような基準を満たすべく、従来のトンネル照明装置においては、初期順応輝度に影響を与える昼光は時々刻々と変化することから、運転者が注視開始点を通過したときの順応状態（初期順応輝度という）を基準とし、実際の野外の明るさに応じた照明制御が行われている。例えば照明設計時に設定された初期順応輝度の７５％以上であれば１００％点灯させ、５０〜７５％であれば７５％の点灯を行い、初期順応輝度の５〜２５％であれば２５％点灯させる。この点灯制御は、トンネル内の照明設置場所に拘らず一律に行われている。
【０００７】
なお、２０度視野の平均輝度（Ｌｏ）は順応輝度（Ｌａ）と一定の関係（Ｌａ＝１．５Ｌｏ）があることが明らかにされており、２０度視野の平均輝度を測定することにより進行方向向きの全視野の順応状態が容易に予測が可能である（吉川他：トンネル入口付近における野外輝度と運転者の目の順応輝度、照学全（１９７９），高速道路調査会：トンネル視環境に関する調査研究報告書（１９８６））。従って、初期順応輝度には、注視開始点から走行方向に向かって測定された２０度視野の平均輝度が用いられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、注視開始点とトンネル抗口の間に位置する運転者がトンネル内を観測する位置（観測位置）における順応状態は、運転者が注視開始点を通過した時点における初期順応輝度と注視開始点から観測位置に至るまでの経過時間とによって異なる。このとき、運転者が観測位置における注視開始点での野外の明るさが、運転者が注視開始点を通過した時の野外の明るさに比べて暗くなった場合、従来の照明制御では、運転者が落下物を視認するために必要な明るさよりも暗い照明環境が提供されることになる。
【０００９】
本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的とするところは、運転者が注視開始点を通過した後に野外の明るさに暗変動があった場合でも所要の明るさを確保できるトンネル照明を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のトンネル照明装置は、トンネル坑口より所定距離の間設置されるトンネル用照明装置において、トンネル注視開始点を過ぎ、トンネル坑口より手前の観測位置に存在する運転者の順応状態に対応させて、観測位置から設定距離だけ離れたトンネル内の観測対象位置の所要明るさを、トンネル注視開始点を通過した時の進行方向向きの全視野の順応状態とトンネル注視開始点から観測位置までの移動時間とに基づいて提供することを特徴としている。
【００１１】
この場合において、前記注視開始点から観測位置までの移動時間に、車両の走行速度の検知データを用いることが好ましい。
【００１２】
また、特定の視野における輝度分布に基づく画像処理により坑口からの任意の距離における等価光幕輝度を求め、運転者の順応状態を予測することとしてもよい。
【００１３】
さらに走行速度の検知データに基づいて、入口照明曲線の設定を行ない、証明の明るさを制御することにすることもできる。
【００１４】
これら本発明のトンネル用照明装置では、２車線以上のトンネルにおいて走行車両の車線を検知し、走行車両の存在する車線に所要の明るさを提供することにするのが望ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について各図に基づいて詳細に説明する。図１に本発明の第１の実施形態であるトンネル照明装置の概略的構成を示す。トンネル照明装置は、２０度視野輝度計３と、トンネル内に設置された複数個のランプ２を個々に点灯制御する制御装置１を備える。２０度視野輝度計３は注視開始点に設置され、時々刻々と変化する野外輝度（２０度視野の平均輝度）Ｌ２０を測定している。また、制御装置１は時々刻々と測定された平均輝度Ｌ２０を記憶する記億部１ｂと記億部１ｂのデータからランプ２の点灯制御を行う制御部１ａを有する。制御部１ａは、記憶された平均輝度Ｌ２０に基づき、トンネル内の路面輝度Ｌｒを制御している。具体的には、制御部１ａは、観測位置から設定距離だけ離れたトンネル内の観測対象位置の所要明るさを、記憶された平均輝度Ｌ２０と注視開始点通過後の経過時間ｔとに基づいて制御している。
【００１６】
任意の観測対象位置の明るさは、本来、運転者が注視開始点から任意の観測位置に到達するまでの経過時間ｔだけ以前に注視開始点で測定された野外輝度に基づいて設定される必要がある。今、図２に示すように、注視開始点を過ぎた自動車Ｃ１を考えると、注視開始点通過ｔ（＝ｔＢ１）時間経過後、場所Ｂ１にある自動車Ｃ１の運転者が視認すべき距離（観測距離）Ｄ１離れた位置Ａ１における明るさは、上記明るさ基準を満たす必要がある。また、同様に注視開始点を過ぎた自動車Ｃ２を考え、注視開始点通過ｔ（＝ｔＢ２）時間経過後、場所Ｂ２にある自動車Ｃ２の運転者が視認すべき距離（観測距離）Ｄ１離れた位置Ａ２における明るさも、上記明るさ基準を満たす必要がある。なお、観測距離Ｄ１，Ｄ２は設計速度から定まる安全停止距離であり、Ｄ１＝Ｄ２である。
【００１７】
従来の照明装置においては、注視開始点における野外輝度に連動して入口照明区間全体を一律に光出力を増減しているため、時刻ｔにおいて場所Ｂ１にある自動車Ｃ１及び場所Ｂ２にある自動車Ｃ２の運転者はそれぞれトンネル内の位置Ａ１，Ａ２における必要な明るさを得ることができない場合がある。そこで、本発明では、トンネル内の位置Ａ１の照明については、ｔＢ１時間前の野外輝度に基づき照明制御を行い、トンネル内の位置Ａ２の照明については、ｔＢ２時間前の野外輝度に基づき照明制御を行うものである。
【００１８】
より具体的に説明すると、図３に示すように、２０度視野輝度計３は一定時間ごとに野外輝度を測定する。測定された輝度Ｌ２０（ｔＢ１）、Ｌ２０（ｔＢ２）、Ｌ２０（ｔＢ３）、……、Ｌ２０（ｔＢｎ）は記億部１ｂに記憶される。なお、ｎは１以上の自然数であって、トンネル長などに応じて適宜定められる。次に、制御部１ａは記憶されたｔＢ１、ｔＢ２、ｔＢ３、……、ｔＢｎ時間前の野外輝度をある時刻ｔにおける場所Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、…、…、Ｂｎに位置する運転者の順応輝度Ｌａ（Ｂ１）、Ｌａ（Ｂ２）、Ｌａ（Ｂ３）、……、Ｌａ（Ｂｎ）と推測する。この順応輝度Ｌａ（Ｂｎ）を初期順応輝度の替わりに用い、観測距離離れた位置Ａｎにある路面輝度Ｌｒ（Ａ１）、Ｌｒ（Ａ２）、Ｌｒ（Ａ３）、……、Ｌｒ（Ａｎ）に制御している。例えば、設計輝度に対して、地点Ｂｎにおける順応輝度Ｌａ（Ｂｎ）が７５％以上であればＬｒ（Ａｎ）にあるランプ２を１００％点灯させ、５０〜７５％であれば７５％の点灯を行い、設計輝度の５〜２５％であれば２５％点灯させる。
【００１９】
これにより、注視開始点からｔ時間経過した位置にある自動車の運転者は、ｔ時間経過による野外輝度の変動を受けず、設定距離離れたトンネル内の対象物を認識することができる。
【００２０】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。この実施形態では、図４に示すように注視開始点近郊に走行速度計測装置４が設置されている。走行速度計測装置４は、注視開始点（又はその近郊）を通過する車両の速度を測定している。前記第１の実施形態においては、注視開始点を通過した後任意の観測位置までの移動時間ｔＢｎは、実際の車両速度を考慮せずに定められている。ところが、実際には設計速度で走行されることが少なく、渋滞等により注視開始点を通過してから場所Ｂｎまでに到達する時間ｔＢｎが長くなり、Ｂｎ地点における運転者の順応輝度は低下し、必要以上に無駄な明るさが提供されることになる。そこで、当該実施形態においては、実際に測定された車両の走行速度からＢｎ地点までの移動時間ｔＢｎを算出し、地点Ｂｎにおける運転者の順応輝度をトンネル内注視時間に対する所要輝度関係図から推測した上で、トンネル内の位置Ａｎの照明を制御している。
【００２１】
より具体的に説明すると、図５に示すように、制御部１ａは走行速度計測装置４から測定された車両速度に基づいて、トンネル注視開始点から場所Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、……、Ｂｎに到達するまでの時間ｔＢ１、ｔＢ２、ｔＢ３、……、ｔＢｎを算出する。次に、２０度視野輝度計３は、時間ｔＢ１、ｔＢ２、ｔＢ３、……、ｔＢｎにおける野外輝度を測定し、測定された輝度Ｌ２０（ｔＢ１）、Ｌ２０（ｔＢ２）、Ｌ２０（ｔＢ３）、……、Ｌ２０（ｔＢｎ）は記億部１ｂに記憶される。次に、記憶されたｔＢ１、ｔＢ２、ｔＢ３、……、ｔＢｎ時間前の野外輝度をある時刻ｔにおける場所Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、…、…、Ｂｎに位置する運転者の順応輝度Ｌａ（Ｂ１）、Ｌａ（Ｂ２）、Ｌａ（Ｂ３）、……、Ｌａ（Ｂｎ）と推測する。この際、運転者の順応輝度Ｌａ（Ｂ１）、Ｌａ（Ｂ２）、Ｌａ（Ｂ３）、……、Ｌａ（Ｂｎ）を、上記トンネル内注視時間に対する所要輝度関係図を用いて推測する。そして、関係図を用いて推測された当該順応輝度Ｌａ（Ｂ１）、Ｌａ（Ｂ２）、Ｌａ（Ｂ３）、……、Ｌａ（Ｂｎ）に応じてトンネル内の場所Ａ１、Ａ２、Ａ３、……、Ａｎの照明制御を行う。
【００２２】
この実施形態では、実際の走行速度に応じて運転者の順応輝度を推測し、当該順応輝度に応じて照明制御を行うようにしている。従って、渋滞等によって走行速度が低下すれば、運転者の順応輝度が低下し、それとともに必要とされる所要路面輝度が低下するが、この場合には、設計速度による明るさよりも少ない照度で照明することができ、消費電力を低減できる。
【００２３】
図６は第３の実施形態である照明装置を示す概略的構成図である。この第３の実施形態では、ＣＣＤカメラなどのような撮像装置６が備えられており、制御部１ａは当該撮像装置６から得られた画像を処理し、場所Ｂｎにおける等価光幕輝度が算出されている。撮像装置６は、坑口から観測距離以上離れた場所に設置される。
【００２４】
昼間時における運転者の順応輝度は等価光幕輝度の影響が大きく、トンネル進入前の運転者のダイナミックな順応輝度の変化はほとんど無視できる程度の影響でしかない（ＣＩＥＰｕｂ．６１　ＴＵＮＮＥＬ　ＥＮＴＲＡＮＣＥ　ＬＩＧＨＴＩＮＧ）。従って、任意の観測位置における運転者の等価光幕輝度が明らかになれば観測対象位置の所要の明るさを推測できる。そこで、制御部１ａは撮像装置６で得られた任意の地点における画像データから、トンネル坑口付近の任意の観測位置における同一視野の輝度分布データを画像処理によって抜き出し、等価光幕輝度を算出している。この場合において、等価光幕輝度は坑口までの距離による同一視覚サイズ内のおける輝度分布の違いを考慮して算出される。今、図７（ａ）に示すように、注視開始点を通過した自動車Ｃ１、Ｃ２を考える。図７（ｂ）に示すようにトンネル坑口から離れた場所Ｂ１における自動車Ｃ１の運転者の視野に占めるトンネル坑口（暗領域）の割合と図７（ｃ）に示すように場所Ｂ２における自動車Ｃ２の運転者の視野に占めるトンネル坑口（暗領域）の割合が異なり、各場所における等価光幕輝度が異なる。本実施形態においては、この等価光幕輝度の異なりを考慮して、各場所Ｂｎにおける等価光幕輝度が用いられる。こうして得られた等価光幕輝度を時刻ｔにおける各場所Ｂｎに位置する運転者の順応輝度とする。ここで、等価光幕輝度は得られた輝度分布から次式によって求められる（Ｍｏｏｎ　Ｐ．，Ｓｐｅｎｃｅｒ　Ｄ．Ｅ．：Ｔｈｅ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ
ｆｏｖｅａｌ　ａｄａｐｔａｔｉｏｎ）。
等価光幕輝度Ｌｅｑ＝Ｋ∬Ｌ（θ，φ）ｓｉｎθ・ｃｏｓθ／（θ２）ｄθｄφ
なお、Ｌ（θ，φ）：観測者の視野の輝度分布、θ：視線と対象とする輝度が存在する位置のなす角度、φ：視線に対する光源の円周方向の角度、Ｋ：定数である。
【００２５】
より具体的に説明すると、図８に示すように、制御部１ａは撮像装置６から得られた画像データからトンネル坑口付近の輝度分布データを得る。これに基づき、時刻ｔにおける場所Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、……、Ｂｎに位置する運転者の等価光幕輝度Ｌｅｑ（ｔＢ１）、Ｌｅｑ（ｔＢ２）、Ｌｅｑ（ｔＢ３）、……、Ｌｅｑ（ｔＢｎ）を算出する。次に、制御部１ａは、算出された等価光幕輝度Ｌｅｑ（ｔＢ１）、Ｌｅｑ（ｔＢ２）、Ｌｅｑ（ｔＢ３）、……、Ｌｅｑ（ｔＢｎ）から場所Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、…、…、Ｂｎに位置する運転者の順応輝度Ｌａ（Ｂ１）、Ｌａ（Ｂ２）、Ｌａ（Ｂ３）、……、Ｌａ（Ｂｎ）を推測する。そして、第１の実施形態と同様にして当該順応輝度Ｌａ（Ｂ１）、Ｌａ（Ｂ２）、Ｌａ（Ｂ３）、……、Ｌａ（Ｂｎ）に応じてトンネル内の場所Ａ１、Ａ２、Ａ３、……、Ａｎの照明制御を行う。
【００２６】
これによれば、場所Ｂｎに位置する運転者の順応輝度Ｌａ（Ｂｎ）を算出するためのｔＢｎ時間前の野外輝度データＬ２０（ｔＢｎ）が不要になり、これを記憶しておく記億部１ｂをなくすことができる。
【００２７】
次に図９に示す第４の実施形態について説明する。この実施形態では注視開始点近郊に走行速度計測装置４が設置されており、走行速度計測装置４は、注視開始点近郊を通過する車両の速度を測定している。上記第２の実施形態においては、初期順応輝度に対して実際の走行速度を考慮して注視開始点通過後のある場所Ｂｎに到達するまでの時間（注視時間）を加味して、観測対象位置における所要の明るさを推測するものであった。一方、トンネル内の照明基準は、図１０の破線ロに示すようにある設計速度に対して入口照明曲線が定められている。そこで、この実施形態においては、トンネル内注視時間を加味する替わりに、図１０の実線イに示すように入口照明曲線を実測された走行速度に合致したものに設定しなおすものである。
【００２８】
具体的に説明すると、記億部１ｂには、２０度視野輝度計３により一定時間ごとに測定された野外輝度Ｌ２０（ｔＢ１）、Ｌ２０（ｔＢ２）、Ｌ２０（ｔＢ３）、……、Ｌ２０（ｔＢｎ）と、ある設計速度に対する入口照明曲線とが記憶されている。制御部１ａは、記億部１ｂに記憶されている入口照明曲線から実測された車両速度に基づいて入口照明曲線を演算、作成しなおし、目標となる入口照明曲線を設定する。そして、制御部１ａは第１の実施形態と同様にして、ｔＢｎ時間前の野外輝度に基づき注視開始点通過後時刻ｔにおける場所Ｂｎに位置する運転者の順応輝度Ｌａ（Ｂｎ）を推測し、設定しなおされた入口照明曲線を満たすようにトンネル内の場所Ａｎにおける照明制御を行う。つまり、入口照明曲線が設計速度に対する入口照明曲線の６０％の値であれば、所要輝度を６０％に設定すると共に時々刻々と変化する野外輝度に合わせて制御するものである。なお、入口照明曲線の設定は、設計速度の異なる数種類の入口照明曲線を予め記億部１ｂに記憶させておき、実測された車両速度に最も近い入口照明曲線を選択して行うこともできる。
【００２９】
これによれば、第２の実施形態と同様に渋滞などによる走行速度を考慮した照明制御が行うことができ、消費電力の軽減を図ることができる。
【００３０】
図１１は第５の実施形態を示す概略構成図である。この第５の実施形態は、トンネル照明装置の設置道路が２車線以上ある場合に適用されるものである。すなわち、道路端に走行車両Ｃの位置検知装置が備えられており、走行車両Ｃのある車線を検知している。こうして、走行車両Ｃのある車線における照明制御を、上記各実施形態の制御方法により、トンネル内の照明制御を行っている。また、車両の走行していない車線の照明を消灯している。このように必要な車線のみを点灯制御することにより、無駄な点灯を避けることができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、注視開始点通過してからの野外照度に応じてトンネル入口照明を制御しているので、注視開始点を通過した後野外照度が暗く変化した場合でも、観測対象位置における基準照明が確保される。
【００３２】
特に請求項２に記載された照明装置や請求項４に記載された実施形態においては、車両の走行速度の検知データが用いられているため、渋滞時など走行速度の低下による運転者の順応輝度の低下に合わせた照明制御が行われるため、消費電力の削減を図ることができる。
【００３３】
また、請求項３に記載された照明装置では、画像処理によって得られた等価光幕輝度から運転者の順応輝度が推測されているので、注視開始点における野外輝度データを記憶させておく記憶部を不要にできる。
【００３４】
さらに、第５の実施形態では実際に走行している車線のみの点灯制御を行え、非走行車線の照明装置は消灯できるため、より一層省電力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態であるトンネル照明装置の概略的構成図である。
【図２】注視開始点を通過した自動車の運転者と観測距離との関係を示す図である。
【図３】第１の実施形態における照明制御方法の説明図である。
【図４】本発明の第２の実施形態であるトンネル照明装置の概略的構成図である。
【図５】第２の実施形態における照明制御方法の説明図である。
【図６】第３の実施形態であるトンネル照明装置の概略的構成図である。
【図７】第３の実施形態における等価光幕輝度の求め方についての説明図である。
【図８】第３の実施形態における照明制御方法の説明図である。
【図９】本発明の第４の実施形態であるトンネル照明装置の概略的構成図である。
【図１０】第４の実施形態における照明制御方法の説明図である。
【図１１】第５の実施形態であるトンネル照明装置の概略説明図である。
【図１２】照明基準となる入口照明曲線の一例を示す図である。
【符号の説明】
１　制御装置
２　トンネル内のランプ
３　２０度視野輝度計
４　走行速度計測装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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