公路隧道照明评价指标体系探讨
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在隧道照明条件下 ,当目标的亮度和对比及视 角等相同时 ,人眼的视觉功效好坏是由瞳孔大小确 定的 :若照明光源中的蓝色光含量多 ,则使人眼的瞳 孔收缩得多 ,人眼就具有较好的视觉功效 ,视看目标 就感到清晰 ,朦胧感少 ,可见度就好 ;若照明光源中 蓝色光含量少 ,瞳孔会变大 ,在夜间就可能出现视力 下降等症状 ,可见度就差 。照明光源的光谱特性对 于可见度的影响是不能用明视觉条件下的照度和亮 度等表示的 ,它们与瞳孔大小无相关关系 。据研究 表明[3] ,Berman 等人分析了在一个小室内进行的瞳 孔面积与光生物效应对应的照度之间的关系实验结 果后发现 ,17 个被试者的瞳孔面积大小变化与光生 物效应对应的照度之间的相关关系很好 ,与暗视觉 照度值之间的相关关系较差 ,而与明视觉照度值无 相关关系 。现行的隧道照明设计规范是按照 2°视野 的明视觉光度学系统制定的 ,所以规范里的亮度值 大小不能直接与人眼瞳孔大小变化联系起来 。因此 ,从隧道照明的可见度观点来看 ,现行的隧道照明设 计规范中标准值大小不能真实反映出驾驶员行车时 的实际需要 ,这样会不利于行车安全和照明节能 。 1. 2 中间视觉
Abstract : This article discussed the application of the research results of photobiological effect and mesopic vision in the tunnel lighting , and the authors considered that the total vision effect of photobiological effect and mesopic vision could be represented by the reaction time. This article suggusted an original evaluation index system of tunnel lighting. The evaluation index is consisted of visibility , displayed color character , reaction time , illuminance power density , illuminance control and management . It is an effective measure to make the scientific energy saving and the traffic safety in tunnel light reality. Keywords : tunnel ; tunnel lighting ; photobiological effect ; mesopic vision ; the evaluation index system of tunnel lighting ;scientific energy saving ;traffic safety
现行的隧道照明质量的评价指标是路面亮度 、 路面左右两侧墙面 2 m 高范围内墙面平均亮度 、路 面亮度均匀度和闪烁频率 ,他们对人眼视功效的综 合影响效果也可用可见度表示 ,他们影响了看物体 的清楚程度 。把可见度作为隧道照明质量的综合性 指标 ,它更能确切地处理好隧道照明质量的各个参 数之间的相互关系 ,也更能合理地反映出人们在隧 道里行车时视感觉的整体效果 。
下 ,采用亮度 、亮度均匀度[2] 、闪烁作为隧道照明质 量指标 ,而没有考虑照明光源的光谱特性对人的生 理和心理方面的影响 , 尤其是没有考虑美国布朗 (Brown) 大学 David Berson 等学者 ,于 2002 年在人眼 视网膜上发现的第 3 种感光细胞 ———神经结细胞对 人的机敏程度等光生物效应影响 。据研究表明 ,光 生物效应与照明光源中的蓝光成份的含量有着密切 的关系 ,并影响着人们的视觉功效 。驾驶员在隧道 里行驶时 ,就会影响目标的可见度 ,不利于行车安 全 、快速和舒适 。
The Disscussion on The Evaluation Index System of Tunnel Lighting
Chen Xiuwen1 , Chen Zhonglin2
(1. Chongqing Jiangbeizui Centre Business Exploitation and Investment Co. Ltd , Chongqing 400024 2. Faculty of Architecture and Urban Planning of Chongqing University. Chongqing 400045)
由于隧道的两侧和顶部是封闭的 ,构造比较特 殊 ,白昼与晚上均会产生隧道特有的人眼明适应和 暗适应的问题 。对于隧道中间段照明而言 ,当计算 行车速度小于 80 kmΠh 和设计交通量较小时[1] ,中间 段亮度标准值处在中间视觉范围内 ;而现行的隧道 照明设计规范和标准 ,均没有考虑中间视觉情况 ,在 进行隧道照明设计时 ,采用了明视觉时的光谱光视 效率函数测算光源的发光效率和隧道内各段的亮度
驾驶员在行车时 ,视觉反应过程包括纵览 、发 现 、识别 、鉴别和决定 5 个阶段 ,一旦发现障碍物到 作出反应的时间越短越有利于安全 。反应的时间间 隔称为反应时间 ,所谓反应时间就是“从刺激开始到 观察者开始作出反应的时间”[5] 。总之 ,在隧道照明 条件下 ,反应时间反映了中间视觉和光生物效应的 视觉总效果 ,它可由观测箱 、光学系统 、灯箱和电子 计时仪 4 个部分组成的道路照明反应时间测量系统 测定 。反应时间实验采取对光谱分布 、背景亮度 、视 标对比度 、视标偏心角 4 个参数控制方法 ,固定其中 3 个参数 ,研究另外 1 个参数的变化对于反应时间的 影响 ,通过回归分析得出反应时间在不同实验条件 下与背景亮度之间的函数关系 。研究表明[4] ,反应 时间与照明光源的光谱分布密切相关 。金属卤化物 灯的辐射光谱中含有较多的蓝色光 ,它的反应时间 就比辐射光谱中含有较少的蓝色光的普通型高压钠 灯的反应时间短得多 ,而且随着人眼适应水平下降 两者的反应时间差距增大 。此外 ,在稍微偏离视轴 的情况下 ,人眼适应水平为 0. 1 cdΠm2 时高压钠灯的
0 引言
随着经济建设的快速发展 ,公路建设尤其是高 速公路建设也得到迅猛发展 。在多山地区 ,由于公 路隧道具有缩短里程 、节省时间 、提高交通运输效 率 、节省用地和有利于保护生态环境等优点 ,在山区 的公路建设中被广泛采用 。截止 2003 年 ,我国公路 隧道总数已达 1 782 座 ,总长为 704 km。在今后 10 年内 ,随着“五纵七横”国道主干线的贯通 ,将新建总 长为 155 km 以上的公路隧道 。因此 ,隧道照明设施 的规模越来越大 ,隧道的运营电费和维护费用也越 来越高 。隧道照明的核心问题是隧道照明节能和交
2008 年 3 月 灯与照明 第 32 卷第 1 期
wk.baidu.com公路隧道照明评价指标体系探讨
陈秀雯1 ,陈仲林2
(1. 重庆市江北嘴中央商务区开发投资有限公司 ,重庆 400024 ; 2. 重庆大学建筑城规学院 ,重庆 400045)
摘 要 :该文探讨了光生物效应和中间视觉的视觉科学研究成果在隧道照明工程的应用 ,并认为光生 物效应和中间视觉的视觉总效果可以用反应时间来表征 。在视觉科学的研究成果基础上 ,建议了新 颖的公路隧道照明评价指标体系 。该评价指标体系由可见度 、显色性 、反应时间 、照明功率密度 、照明 控制和照明管理组成 ,它是实现公路隧道照明科学节能和交通安全的有力措施 。 关键词 :公路隧道 ;隧道照明 ;光生物效应 ;中间视觉 ;隧道照明评价指标体系 ;科学节能 ;交通安全
通安全的矛盾 。如何在保证隧道交通安全的基础 上 ,尽可能降低隧道照明的能耗 ,这一要求已成为节 能降耗的重点研究问题 。
现行的公路隧道照明的评价指标主要是亮度 、 亮度均匀度和闪烁[1] ,但是隧道照明有其特殊性 ,隧 道白昼也需要人工照明 ,所以要合理解决好隧道特 有的人眼明适应和暗适应的问题 ,这就需要采用合 理的照明设计方法处理好黑洞 、黑框 、亮洞 、管状和 闪烁现象等 ,创造出良好的光环境 ,达到隧道照明设 计科学节能的目的 。为此 ,就必须在照明工程科学 研究成果的基础上 ,去探讨现行的隧道照明设计的 评价指标的合理性 ,为以后研究更为合理的隧道照
收稿日期 :200724216 作者简介 :陈秀雯 ,女 ,工学硕士 ,主要研究城市规划与建设 。
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2008 年 3 月 灯与照明 第 32 卷第 1 期
明设计方法提供一些有益的建议 。
1 隧道照明条件下的视觉特性
1. 1 光生物效应 现行的隧道照明设计标准仅是在明视觉条件
2008 年 3 月 灯与照明 第 32 卷第 1 期
反应时间与 0. 05 cdΠm2 水平的金属卤化物灯反应时 间是相等的 ,也就是采用高压钠灯照明时需要产生 金属卤化物灯的 2 倍亮度才能有相等的照明视觉总 效果 。
总之 ,为了更正确的解决好隧道照明的核心问 题 ———照明节能和交通安全的矛盾 ,必须深入研究 隧道照明评价指标体系 ,从而更为合理地指导隧道 照明设计 。
由于小目标可见度 (STV) 是两灯杆之间 20 个点 处小目标的可见度水平加权平均后确定的 ,而且在 计算可见度水平时还要经过负对比 、观察时间和年 龄修正 ,计算步骤较为复杂 ,但可以采用计算机进行 计算 。对于隧道照明工程而言 ,可以与美国 RP - 8 - 00 标准一样 ,同时建议出小目标可见度标准和亮 度 、均匀度 、闪烁作为照明质量参数的标准 。 2. 2 显色性
2 隧道照明评价指标
2. 1 可见度 可见度就是人眼辨认物体存在或形状的难易程
度[6] 。在室内应用时 ,以标准观察条件下恰可感知 的标准视标的对比或大小定义 。在室外应用时 ,以 人眼恰可看到标准目标的距离定义[6] 。在美国道路 照明标准 ( RP - 8 - 00) 中建议了小目标可见度设计 标准[7] ,小目标可见度反映了路面上被研究的小目 标的亮度 、与其紧邻的背景亮度 、邻近环境的适应水 平 、失能眩光等对人眼视功效的综合影响程度 ,也就 是表示道路照明条件下的光环境质量的一个综合性 指标 。
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值等 ,这些值是固定值 。实际上 ,在中间视觉范围 内 ,照明光源的发光效率等是一个随照明水平变化 的值 。据研究表明[4] :以 400 W 高压钠灯为例 ,当照 明水平为 10 cdΠm2 时 ,光效为 108. 4 lmΠW ;当照明水 平为 1. 0 cdΠm2 时 ,光效为 118. 0 lmΠW ; 当照明水平 为 0. 1 cdΠm2 时 ,光效为 105. 9 lmΠW ; 当照明水平为 0101 cdΠm2 时 ,光效为 69. 9 lmΠW ,该值是明视觉时的 计算值的 64. 4 % ,即该值比明视觉时的光效值减少 了 1Π3 左右 。
在中间视觉条件下 ,不仅光视效能最大值是一 个变量 ,它是在 683 lmΠW～1 700 lmΠW 范围内变化 ; 而且光谱光视效率也是随着暗视觉与明视觉光通量 比值和不同亮度水平面变化而改变的 ,所以 ,同一个 光源的发光效率等也随之改变 。总之 ,在进行隧道 照明设计时 ,必须要考虑照明光源的发光效率变化 对隧道照明节能与交通安全的影响 。 1. 3 反应时间
在隧道照明条件下 ,尤其是在晚上行车时 ,人眼 中锥状感光细胞 、杆状感光细胞和神经结细胞均要 起作用 ,即除了中央视觉外 ,周边视觉和光生物效应 均在起作用 ;而且对于避免交通事故发生最重要的 早期察觉得益于周边视觉 。实际上 ,保持合适的行 车路线 、正确判断到路边的距离和较早地发现危险 现象 ,主要由周边视觉确定 ,同时也受到光生物效应 的影响 。
Abstract : This article discussed the application of the research results of photobiological effect and mesopic vision in the tunnel lighting , and the authors considered that the total vision effect of photobiological effect and mesopic vision could be represented by the reaction time. This article suggusted an original evaluation index system of tunnel lighting. The evaluation index is consisted of visibility , displayed color character , reaction time , illuminance power density , illuminance control and management . It is an effective measure to make the scientific energy saving and the traffic safety in tunnel light reality. Keywords : tunnel ; tunnel lighting ; photobiological effect ; mesopic vision ; the evaluation index system of tunnel lighting ;scientific energy saving ;traffic safety
现行的隧道照明质量的评价指标是路面亮度 、 路面左右两侧墙面 2 m 高范围内墙面平均亮度 、路 面亮度均匀度和闪烁频率 ,他们对人眼视功效的综 合影响效果也可用可见度表示 ,他们影响了看物体 的清楚程度 。把可见度作为隧道照明质量的综合性 指标 ,它更能确切地处理好隧道照明质量的各个参 数之间的相互关系 ,也更能合理地反映出人们在隧 道里行车时视感觉的整体效果 。
下 ,采用亮度 、亮度均匀度[2] 、闪烁作为隧道照明质 量指标 ,而没有考虑照明光源的光谱特性对人的生 理和心理方面的影响 , 尤其是没有考虑美国布朗 (Brown) 大学 David Berson 等学者 ,于 2002 年在人眼 视网膜上发现的第 3 种感光细胞 ———神经结细胞对 人的机敏程度等光生物效应影响 。据研究表明 ,光 生物效应与照明光源中的蓝光成份的含量有着密切 的关系 ,并影响着人们的视觉功效 。驾驶员在隧道 里行驶时 ,就会影响目标的可见度 ,不利于行车安 全 、快速和舒适 。
The Disscussion on The Evaluation Index System of Tunnel Lighting
Chen Xiuwen1 , Chen Zhonglin2
(1. Chongqing Jiangbeizui Centre Business Exploitation and Investment Co. Ltd , Chongqing 400024 2. Faculty of Architecture and Urban Planning of Chongqing University. Chongqing 400045)
由于隧道的两侧和顶部是封闭的 ,构造比较特 殊 ,白昼与晚上均会产生隧道特有的人眼明适应和 暗适应的问题 。对于隧道中间段照明而言 ,当计算 行车速度小于 80 kmΠh 和设计交通量较小时[1] ,中间 段亮度标准值处在中间视觉范围内 ;而现行的隧道 照明设计规范和标准 ,均没有考虑中间视觉情况 ,在 进行隧道照明设计时 ,采用了明视觉时的光谱光视 效率函数测算光源的发光效率和隧道内各段的亮度
驾驶员在行车时 ,视觉反应过程包括纵览 、发 现 、识别 、鉴别和决定 5 个阶段 ,一旦发现障碍物到 作出反应的时间越短越有利于安全 。反应的时间间 隔称为反应时间 ,所谓反应时间就是“从刺激开始到 观察者开始作出反应的时间”[5] 。总之 ,在隧道照明 条件下 ,反应时间反映了中间视觉和光生物效应的 视觉总效果 ,它可由观测箱 、光学系统 、灯箱和电子 计时仪 4 个部分组成的道路照明反应时间测量系统 测定 。反应时间实验采取对光谱分布 、背景亮度 、视 标对比度 、视标偏心角 4 个参数控制方法 ,固定其中 3 个参数 ,研究另外 1 个参数的变化对于反应时间的 影响 ,通过回归分析得出反应时间在不同实验条件 下与背景亮度之间的函数关系 。研究表明[4] ,反应 时间与照明光源的光谱分布密切相关 。金属卤化物 灯的辐射光谱中含有较多的蓝色光 ,它的反应时间 就比辐射光谱中含有较少的蓝色光的普通型高压钠 灯的反应时间短得多 ,而且随着人眼适应水平下降 两者的反应时间差距增大 。此外 ,在稍微偏离视轴 的情况下 ,人眼适应水平为 0. 1 cdΠm2 时高压钠灯的
0 引言
随着经济建设的快速发展 ,公路建设尤其是高 速公路建设也得到迅猛发展 。在多山地区 ,由于公 路隧道具有缩短里程 、节省时间 、提高交通运输效 率 、节省用地和有利于保护生态环境等优点 ,在山区 的公路建设中被广泛采用 。截止 2003 年 ,我国公路 隧道总数已达 1 782 座 ,总长为 704 km。在今后 10 年内 ,随着“五纵七横”国道主干线的贯通 ,将新建总 长为 155 km 以上的公路隧道 。因此 ,隧道照明设施 的规模越来越大 ,隧道的运营电费和维护费用也越 来越高 。隧道照明的核心问题是隧道照明节能和交
2008 年 3 月 灯与照明 第 32 卷第 1 期
wk.baidu.com公路隧道照明评价指标体系探讨
陈秀雯1 ,陈仲林2
(1. 重庆市江北嘴中央商务区开发投资有限公司 ,重庆 400024 ; 2. 重庆大学建筑城规学院 ,重庆 400045)
摘 要 :该文探讨了光生物效应和中间视觉的视觉科学研究成果在隧道照明工程的应用 ,并认为光生 物效应和中间视觉的视觉总效果可以用反应时间来表征 。在视觉科学的研究成果基础上 ,建议了新 颖的公路隧道照明评价指标体系 。该评价指标体系由可见度 、显色性 、反应时间 、照明功率密度 、照明 控制和照明管理组成 ,它是实现公路隧道照明科学节能和交通安全的有力措施 。 关键词 :公路隧道 ;隧道照明 ;光生物效应 ;中间视觉 ;隧道照明评价指标体系 ;科学节能 ;交通安全
通安全的矛盾 。如何在保证隧道交通安全的基础 上 ,尽可能降低隧道照明的能耗 ,这一要求已成为节 能降耗的重点研究问题 。
现行的公路隧道照明的评价指标主要是亮度 、 亮度均匀度和闪烁[1] ,但是隧道照明有其特殊性 ,隧 道白昼也需要人工照明 ,所以要合理解决好隧道特 有的人眼明适应和暗适应的问题 ,这就需要采用合 理的照明设计方法处理好黑洞 、黑框 、亮洞 、管状和 闪烁现象等 ,创造出良好的光环境 ,达到隧道照明设 计科学节能的目的 。为此 ,就必须在照明工程科学 研究成果的基础上 ,去探讨现行的隧道照明设计的 评价指标的合理性 ,为以后研究更为合理的隧道照
收稿日期 :200724216 作者简介 :陈秀雯 ,女 ,工学硕士 ,主要研究城市规划与建设 。
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2008 年 3 月 灯与照明 第 32 卷第 1 期
明设计方法提供一些有益的建议 。
1 隧道照明条件下的视觉特性
1. 1 光生物效应 现行的隧道照明设计标准仅是在明视觉条件
2008 年 3 月 灯与照明 第 32 卷第 1 期
反应时间与 0. 05 cdΠm2 水平的金属卤化物灯反应时 间是相等的 ,也就是采用高压钠灯照明时需要产生 金属卤化物灯的 2 倍亮度才能有相等的照明视觉总 效果 。
总之 ,为了更正确的解决好隧道照明的核心问 题 ———照明节能和交通安全的矛盾 ,必须深入研究 隧道照明评价指标体系 ,从而更为合理地指导隧道 照明设计 。
由于小目标可见度 (STV) 是两灯杆之间 20 个点 处小目标的可见度水平加权平均后确定的 ,而且在 计算可见度水平时还要经过负对比 、观察时间和年 龄修正 ,计算步骤较为复杂 ,但可以采用计算机进行 计算 。对于隧道照明工程而言 ,可以与美国 RP - 8 - 00 标准一样 ,同时建议出小目标可见度标准和亮 度 、均匀度 、闪烁作为照明质量参数的标准 。 2. 2 显色性
2 隧道照明评价指标
2. 1 可见度 可见度就是人眼辨认物体存在或形状的难易程
度[6] 。在室内应用时 ,以标准观察条件下恰可感知 的标准视标的对比或大小定义 。在室外应用时 ,以 人眼恰可看到标准目标的距离定义[6] 。在美国道路 照明标准 ( RP - 8 - 00) 中建议了小目标可见度设计 标准[7] ,小目标可见度反映了路面上被研究的小目 标的亮度 、与其紧邻的背景亮度 、邻近环境的适应水 平 、失能眩光等对人眼视功效的综合影响程度 ,也就 是表示道路照明条件下的光环境质量的一个综合性 指标 。
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值等 ,这些值是固定值 。实际上 ,在中间视觉范围 内 ,照明光源的发光效率等是一个随照明水平变化 的值 。据研究表明[4] :以 400 W 高压钠灯为例 ,当照 明水平为 10 cdΠm2 时 ,光效为 108. 4 lmΠW ;当照明水 平为 1. 0 cdΠm2 时 ,光效为 118. 0 lmΠW ; 当照明水平 为 0. 1 cdΠm2 时 ,光效为 105. 9 lmΠW ; 当照明水平为 0101 cdΠm2 时 ,光效为 69. 9 lmΠW ,该值是明视觉时的 计算值的 64. 4 % ,即该值比明视觉时的光效值减少 了 1Π3 左右 。
在中间视觉条件下 ,不仅光视效能最大值是一 个变量 ,它是在 683 lmΠW～1 700 lmΠW 范围内变化 ; 而且光谱光视效率也是随着暗视觉与明视觉光通量 比值和不同亮度水平面变化而改变的 ,所以 ,同一个 光源的发光效率等也随之改变 。总之 ,在进行隧道 照明设计时 ,必须要考虑照明光源的发光效率变化 对隧道照明节能与交通安全的影响 。 1. 3 反应时间
在隧道照明条件下 ,尤其是在晚上行车时 ,人眼 中锥状感光细胞 、杆状感光细胞和神经结细胞均要 起作用 ,即除了中央视觉外 ,周边视觉和光生物效应 均在起作用 ;而且对于避免交通事故发生最重要的 早期察觉得益于周边视觉 。实际上 ,保持合适的行 车路线 、正确判断到路边的距离和较早地发现危险 现象 ,主要由周边视觉确定 ,同时也受到光生物效应 的影响 。