【正文】 道路照明基本理論與計(jì)算 5 avLLU min0?，式中： Lmin—— 路面上的最小亮度值； Lav—— 路面上的平均亮度值 （ 2）縱向均勻度（ UL） 當(dāng)駕駛員在路面上行駛時(shí)，一般情況下總是沿著某一條車道行駛，而在駕駛員前方路面 上反復(fù)相間出現(xiàn)的亮暗區(qū)對(duì)駕駛員的干擾（即所謂的“斑紋”效應(yīng)）很大。 路面亮度（或照度）均勻度 路面亮度（或照度）均勻度包括亮度（或照度）總均勻度和亮度（或照度）縱向均勻度。 三、道路照明的質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo) 路面平均亮度（ Lav）或照度（ Eav） 在道路上行駛時(shí)駕駛員觀察路面障礙物的背景主要是駕駛員前方的路面，因此，障礙物本身的表面和路面之間至少要有一定的、最低限度的亮度對(duì)比，駕駛員才能觀察到障礙物。 當(dāng)燈具采用雙側(cè)（包括交錯(cuò)和對(duì)稱）布置方式時(shí)，道路有效寬度為實(shí)際路寬減去二個(gè)懸挑長(zhǎng)度。 燈具的安裝間距 —— 沿道路的中心線測(cè)得的相鄰兩個(gè)燈具之間的距離，符號(hào)為 s。 在理想條件下，視力好的人能夠分辨 ，即人的對(duì)比感受性最大可達(dá) 100。 （ 2）燈具效率 —— 指在規(guī)定條件下測(cè)得的燈具發(fā)射的光通量值與燈具內(nèi)所有光源發(fā)出的光通量的測(cè)定值之和的比值。 光強(qiáng)（度） —— 光源在給定方向的單位立體角中發(fā)射的光通量被定義為光源在該方向的光強(qiáng)（度），符號(hào)為 I，單位為坎德拉（ cd）。 I=dφ /dΩ（Ω為立體角） （ 光）照度 —— 表示表面被照明程度的量稱為（光）照度，它是每單位面積上接受到的光通量數(shù)，符號(hào)為 E， E=dφ /ds，單位為 lx（勒克斯）， 1lx即 1lm/m2。 對(duì)比感受性 視覺認(rèn)知的基本條件：亮度對(duì)比和顏色對(duì)比（在此忽略）。 由圖中可以看出， Sc隨 Lb而上升，到大于 100 nt 以后即接近最大值，之后，盡管 Lb在絕對(duì)數(shù)值上仍有比 較大的上升，但 Sc已無大的上升空間，相反，當(dāng) Lb大于 1000以后， Sc反而有所下降，這主要是由于背景亮度過 大而產(chǎn)生眩光的緣故。 懸挑長(zhǎng)度 —— 燈具的光中心至 鄰近一側(cè)緣石的水平距離，即燈具伸出或縮進(jìn)緣石的水平距離，符號(hào)為 O。當(dāng)燈具在雙幅路中間分車帶上采用中心對(duì)稱布置方式時(shí)，道路有效寬度就是道路實(shí)際寬度。路面平均亮度越高則眼睛的對(duì)比靈敏度越高，駕駛員覺察路面障礙物的可 靠性越高。 (1)總均勻度（ U0） 道路照明設(shè)施，即使能為路面提供良好的平均亮度，但也很可能在路面上的某些區(qū)域產(chǎn)生很低的亮度，因而在這些區(qū)域里對(duì)比值（ C）低、 閾限對(duì)比（ C ）高。因此，為了減少這種干擾，就必須限制沿車道中心線上最高區(qū)和最暗區(qū)的亮度差，以提高駕駛員的視覺舒適感。 眩光限制 是一項(xiàng)十分重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)，分為兩類： （ 1）失能眩光 —— 損害視看物體的能力，直接影響到駕駛員覺察障礙物的可靠性，影響行車安全。 沒有眩光時(shí)，直接視場(chǎng)里的景物的清晰圖象聚焦在眼睛 的視網(wǎng)膜上，引起的視感覺與景物的亮度成正比； 有眩光時(shí)， 眩光源的光線在眼睛里不聚焦，發(fā)生散射， 在視網(wǎng)膜方向上的散射會(huì)起到光幕作用疊加在清晰的圖象上。（對(duì)駕駛員而言是 20176。（它是一個(gè)百分比） 對(duì)于 道路照明中路面亮度在 — 5cd/m2， 閾值增量可用下式計(jì)算： avvLLTI? 式中： TI— 相對(duì) 閾值增量（ %）； Lv— 等效光幕亮度（ cd/m2），假定觀察者總是以與水平線成 1176。、 88176。投影面積為 m2（ sin76176。 舉例： 1）在設(shè)置連續(xù)照明的道路上，燈具排列整齊；雙幅路上將燈桿設(shè)置在分車帶中央；曲線路段燈桿設(shè)在外側(cè)；在 T型交叉路口在道路終端對(duì)面設(shè)燈等。 表中各項(xiàng)數(shù)值僅適用于干燥路面。 ②表中各項(xiàng)數(shù)值僅適用于干燥路面。 如 單幅路， W為整個(gè)路寬； 雙幅路，有中央分車帶，且很寬，兩側(cè)對(duì)稱布燈，原則上分車帶不照亮，則按照兩條道路來處理。 雙側(cè)對(duì)稱布置：兩燈桿距離。 一、道路照明燈具的基本性能與分類 基本性能 光學(xué)性能、機(jī)械強(qiáng)度、防塵防水、耐腐蝕、耐熱、電氣絕緣以及重量、安裝、維護(hù)和外觀要求。越大越好？不是的，太大了會(huì)產(chǎn)生眩光?！冻鞘械缆氛彰髟O(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》未對(duì)選用燈具時(shí)的效率指標(biāo)作出明確規(guī)定，但在一般情況下，常規(guī)道路照明燈具的效率不應(yīng)低于 60%，這一指標(biāo)來源于對(duì)大量國(guó)產(chǎn)燈具的 實(shí)測(cè)結(jié)果。 裝飾性燈具：采用裝飾性透光部件圍繞光源組合而成，以造型美觀、美化環(huán)境為主，適當(dāng)兼 顧效率和眩光限制等要求。角方向上的光強(qiáng)值（即眩光控制程度）分類。 80176。 目前，我國(guó)的《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》就是按照本辦法對(duì)燈具進(jìn)行分類。它等于通過最大光 強(qiáng) I max的平面內(nèi) 2個(gè) 90%I max方向的高度角之平均值。它由燈具的特征指數(shù)決定?！堞?max≤ 70為中射程；γ max＞ 70176?！堞?so≤ 55176。 （ 3）按燈具的防塵防水性能分類 我國(guó)的《燈具外殼防護(hù)等級(jí)分類》（ GB7001— 86）標(biāo)準(zhǔn)分類如下： 燈具的防塵性能分級(jí) 燈具的防水性能分級(jí) 1級(jí)：防大于 50mm的固體異物； 1級(jí)：防垂直落下的雨滴； 2級(jí)：防大于 12mm的固體異物； 2級(jí)：防以最大 15176。 通常所說的 IP65就是要求該燈具為塵密并防噴水。 基本數(shù)據(jù) — 光強(qiáng)分布 在試驗(yàn)室內(nèi)用分布光度計(jì)測(cè)量而得。和 c=180176。在每一個(gè) c 平面內(nèi)，高度角用γ表 示，垂直向下γ =0176。 光強(qiáng)表格式示例（ cd/1000 lm） 需要給出光強(qiáng)值的γ角和 c 角 由該表可以查出燈具指向路面上任意一點(diǎn)的光強(qiáng)值（結(jié)合使用內(nèi)插法）。按 CIE建議需給出光強(qiáng)分布曲線的垂直平面包括： （ 1）包含最大光強(qiáng)的垂直平面，稱為主垂直平面。 （在該平面內(nèi)的最大光強(qiáng)的方向） （ 3）垂直于路軸的垂直平面（ c=90176。 主垂直平面上的 平行于路軸的垂直平面 垂直于路軸的垂直平面 主圓錐表面上的 光強(qiáng)分布曲線 上的光強(qiáng)分布曲線 上的光強(qiáng)分布曲線 光強(qiáng)分布曲線 索恩 Civic2的光強(qiáng)分布曲線圖 GE（ ）的光強(qiáng)分布曲線和利用系 數(shù)曲線圖 3）等光強(qiáng)（曲線）圖 等光強(qiáng)（曲線）圖可以表示燈具在空間各個(gè)方向上的光強(qiáng)分布狀況。（順時(shí)針旋轉(zhuǎn)） —— 坐標(biāo)系變換。 （ 2）按照利用系數(shù)曲線圖進(jìn)行計(jì)算 —— 目前使用比較多的一種計(jì)算方法 計(jì)算公式： wsMEav ??? 式中：η —— 利用系數(shù)。 （ 2）如果是采用的利用系數(shù)法計(jì)算的 Eav，那么此時(shí) Emin和 Emax是不知道的，而手工計(jì)算許多點(diǎn)的照度值，然后在從中選出最大值和最小值是不現(xiàn)實(shí)的，下面介紹簡(jiǎn)單確定最大值和最小值所在位置的方法。（還是需要按照前面所述的點(diǎn)照度的計(jì)算方法，通過等光強(qiáng)曲線圖、光強(qiáng)表或等照度曲線圖進(jìn)行計(jì)算，一個(gè)繁瑣的過程）。 道路幾何尺寸、燈具布置和計(jì)算點(diǎn)的位置圖 解：（ 1）確定自燈具排列線到 P點(diǎn)的橫向距離（以安裝高度的倍數(shù)表示）： d=6m=6/10= 在等照度曲線圖上畫一條與縱軸平行、距燈具排列線（ 0線）為 A— A。時(shí)的相對(duì)等照度曲線圖 EL1=Emax 3%（大約）， EL2=Emax 53%（大約）， EL3=Emax 13%（大約） EP=EL1+EL2+EL3=Emax 69%，其它燈具對(duì) P點(diǎn)照度的貢獻(xiàn)忽略不計(jì)。要求①左側(cè)半寬路面的平均照 度；②右側(cè)半寬路面的平均照度；③整個(gè)路面 的平均照度。路面照度需要達(dá)到主干路的水平，請(qǐng)進(jìn)行道路照明設(shè)計(jì)和計(jì)算。附近（小于 65176。 4）因采用單側(cè)布燈，為保證路面有較好的照度均勻度，需要有一定的懸挑，結(jié)合燈型考慮選擇懸挑長(zhǎng)度 O=2m，則有 安裝高度 h=weff=12－ 2=10m 間距 s =3 10=30m 仰角θ =0176。待進(jìn)行計(jì)算以后再予確定。 若仰角為 5176。時(shí)，可查得η 1=（約），η 2=（約）；則η 10176。 ＜η 10176。時(shí)和 10176。從而導(dǎo)致路面上的照明水平逐漸下降。確定方法推薦如下： 光源光通量的維護(hù)系數(shù) (M1) 光源類型 維護(hù)系數(shù) 點(diǎn)燃 4000 小時(shí)時(shí) 點(diǎn)燃 6000 小時(shí)時(shí) 高壓汞燈 低壓鈉燈 高壓鈉燈 燈具本身的維護(hù)系數(shù)和下列因素有關(guān)：（ 1）燈具的密封程度；（ 2）空氣的污濁程度；（ 3）清掃周期和每次清掃 的徹底程度。 2020版《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》推薦，根 據(jù)目前國(guó)內(nèi)所使用的光源和燈具的品質(zhì)及環(huán)境狀況，按照每年對(duì)燈具進(jìn)行一次擦拭的前提，維護(hù)系數(shù)可選為： （防護(hù)等級(jí)高于 IP54的密閉燈具）； （防護(hù)等級(jí)低于 IP54的密閉燈具） 本例中假定采用有透光罩燈具并每年清掃一次，維護(hù)系數(shù) M= = 3）假定選 250W高壓鈉燈，光通量 Φ =22500lm 4） Eav= wsM?? = 3012 22 50 ? ?? =＞ 15lx，設(shè)計(jì)方案可行。（順時(shí)針旋轉(zhuǎn)） —— 坐標(biāo)系變換。 （ 2）按照利用系數(shù)曲線圖進(jìn)行計(jì)算 —— 目前使用比較多的一種計(jì)算方法 計(jì)算公式： wsMEav ??? 式中：η —— 利用系數(shù)。 （ 2）如果是采用的利用系數(shù)法計(jì)算的 Eav，那么此時(shí) Emin和 Emax是不知道的，而手工計(jì)算許多點(diǎn)的照度值，然后在從中選出最大值和最小值是不現(xiàn)實(shí)的，下面介紹簡(jiǎn)單確定最大值和最小值所在位置的方法。（還是需要按照前面所述的點(diǎn)照度的計(jì)算方法，通過等光強(qiáng)曲線圖、光強(qiáng)表或等照度曲線圖進(jìn)行計(jì)算，一個(gè)繁瑣的過程）。 道路幾何尺寸、燈具布置和計(jì)算點(diǎn)的位置圖 解：（ 1）確定自燈具排列線到 P點(diǎn)的橫向距離（以安裝高度的倍數(shù) 表示）： d=6m=6/10= 在等照度曲線圖上畫一條與縱軸平行、距燈具排列線（ 0線）為 A— A。時(shí)的相對(duì)等照度曲線圖 EL1=Emax 3%（大約）， EL2=Emax 53%（大約）， EL3=Emax 13%（大約） EP=EL1+EL2+EL3=Emax 69%，其它燈具對(duì) P點(diǎn)照度的貢獻(xiàn)忽略不計(jì)。要求①左側(cè)半寬路面的平均照 度；②右側(cè)半寬路面的平均照度；③整個(gè)路面 的平均照度。路面照度需要達(dá)到主干路的水平，請(qǐng)進(jìn)行道路照明設(shè)計(jì)和計(jì)算。附近（小于 65176。 4）因采用單側(cè)布燈，為保證路面有較好的照度均勻度，需要有一定的懸挑，結(jié)合燈型考慮選擇懸挑長(zhǎng)度 O=2m，則有 安裝高度 h=weff=12－ 2=10m 間距 s =3 10=30m 仰角θ =0176。待進(jìn)行計(jì)算以后再予確定。 若仰角為 5176。時(shí)，可查得η 1=（約），η 2=（約）；則η 10176。 ＜η 10176。時(shí)和 10176。從而導(dǎo)致路面上的照明水平逐漸下降。確定方法推薦如下： 光源光通量的維護(hù)系數(shù) (M1) 光源類型 維護(hù)系數(shù) 點(diǎn)燃 4000 小時(shí)時(shí) 點(diǎn)燃 6000 小時(shí)時(shí) 高壓汞燈 低壓鈉燈 高壓鈉燈 燈具本身的維護(hù)系數(shù)和下列因素有關(guān)：（ 1）燈具的密封程度；（ 2）空氣的污濁程度；（ 3）清掃周期和每次清掃的徹底程度。 2020版《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》推薦，根據(jù)目前國(guó)內(nèi)所使用的光源和燈具的品質(zhì)及環(huán)境狀況，按照每年對(duì)燈具進(jìn)行一次擦拭的前提，維護(hù)系數(shù)可選為： （防護(hù)等級(jí)高于 IP54 的密閉燈具）； （防護(hù)等級(jí)低于 IP54的密閉燈具） 本例中假定采用有透光罩燈具并每年清掃一次，維護(hù)系數(shù) M= = 3）假定選 250W高壓鈉燈，光通量 Φ =22500lm 4） Eav= wsM?? = 3012 22 50 ? ?? =＞ 15lx，設(shè)計(jì)方案可行。 利用等亮度曲線圖計(jì)算亮度方法圖 解：（ 1）以與等亮度曲線圖相同的 h為單位畫出道路平面圖并標(biāo)出觀察者的位置。（ 176。 B點(diǎn)：燈具 L1：該燈具所產(chǎn)生的 Lmax的 4%； 燈具 L2：該燈具所產(chǎn)生的 Lmax的 4%。 道路照明基本理論與計(jì)算 22 道路幾何條件圖 所采用燈具的亮度產(chǎn)生曲線圖 解：（ 1）求左側(cè)燈具在右側(cè)車行道上產(chǎn)生的亮度。 （ 2）求右側(cè)燈具在右側(cè)車行道上產(chǎn)生的亮度。 （ 3）右側(cè)車行道的路面平均亮度 Lav=(+) ( 20200)/(50 6)= 2020/3