道路照明的评价指标

道路照明的评价指标

在对驾驶员的视觉作业特点及所需的视觉信息进行分析研究的基础上，根据人类视感官系统的原理以及在实验室和现场对驾驶员在各种照明条件下的功能所进行的研究结果，并结合实践经验，导出了道路照明的质量评价指标，即道路照明应满足的技术指标。

一、道路照明的质量评价指标

（一）路面平均亮度（L。。）

在道路照明中，驾驶员观察路面障碍物的背景主要是驾驶员前方的路面。因此，障碍物本身的表面和路面之间至少要有一定的、最低限度的亮度差（对比）才能察觉到障碍物。所需的对比值取决于视角及观察者视场中的亮度分布，后者决定观察者眼睛的适应条件。视角越大（当观察者至障碍物的距离不变时，障碍物越大），路面亮度越高没眼睛的对比灵敏度越高，觉察障碍物的机会也就越大。因此，提高路面平均亮度（或照度）值将有利于提高驾驶员觉察（障碍物）的可靠性。平均亮度水平也直接影响到驾驶员的视觉舒适程度。平均亮度越高（但需保持在产生眩光的亮度水平以下），驾驶员就越舒适。

（二）路面亮度均匀度

路面亮度均匀度包括亮度总均匀度和亮度纵向均匀度。

1、总均匀度（U0）

道路照明设施，即使能为路面提供良好的平均亮度，但也可能在路面上某些区域产生很低的亮度，因而在这些区域里对比值低、阈值对比高。同时，视场中大的亮度差，也会导致眼睛的对比灵敏度下降和引起所谓瞬时适应问题，以致不易觉察出在这些较暗区域里的障

碍物。因此，为了使路面上各个区域里的各点都有足够觉察率，就需用确定路面上最小亮度和平均亮度之间的允许差值。从而导出了影响觉察可靠性的第二个评价指标——亮度总均匀度，它定义为路面上最小亮度和平均亮度之比，即（80页有一公式）

式中L min——路面上最小亮度。

2、纵向均匀度（U L）

当驾驶员在路面上行驶时，在其前方路面上反复相继出现在亮暗区对驾驶员的干扰（即所谓“斑纹”效应）很大。因此，为了减弱这种干扰，就必须限制沿车道中心线上最亮区和最暗区的亮度差。从而导出了影响驾驶员视觉舒适感的第二个评价指标——亮度纵向均匀度。它定义为通过观察者位置平行于路轴的直线一即车道中心线上）最小亮度和最大亮度的比值，即（80页有一公式）

式中L′min——车道中心线上的最小亮度：

L′max——车道中心线上的最大亮度。

（三）眩光限制

在道路照明中，眩光限制也是一项重要的评价指标。眩光可分成2类：①称为失能眩光。它损害视看物体的能力，直接影响到驾驶员觉察物体的可靠性。②称为不舒适眩光，通常引起不舒适感觉和疲劳，直接影响到驾驶员的舒适程度。由于这2类眩光之间的功能关系尚不清楚，因此需分别予以考虑。

1、失能眩光（生理眩光）

从可见度损失的角度，用失能眩光来评价道路照明设施。

眩光导致觉察（即知觉）能力的损失，是由于光在眼睛里发生散射而造成的，见图4-1。没有眩光时，直接视场里景物的清晰图象聚焦在眼睛的视网膜上，引起的视感觉与景物的亮度成正比，来自位于直接视场内或靠近直接视场的眩光源的光线在眼睛里不聚焦，而是部分地发生散射。在视网膜方向上的散射会起到光幕作用叠加在清晰的图象上。这层幕可以看作有一等效亮度，其与视网膜方向散射程度成正比。

为了确定总的视感，必须把这种亮度加在景物所产生的亮度上，即视感的总强度取决于2个分量之和：景物亮度和等效光幕亮度。何拉德（Holladay，1972）等人发现等效光幕亮度取决于眩光源在眼睛上产生的照度（E vyv）以及观察方向和从眩光源来的光线入射方向之间的角度（θ）。对道路照明中通常出现的亮度范围以及在1.5~60˚范围内的θ，光幕亮度可用下面经验公式表示（81页有一公式）

式中L v——等效光幕亮度（cd/㎡）；

E vyv——眩光源在观察者眼睛上（在垂直于视线平面上）所产生的照度（lx）；

θ——视线和来自眩光源的光线入射方向之间的角度；

k——比例常数，当θ以度为单位时K=10；当θ以弧度为单位时，K=3×10ˉ³。

在实际应用中，视场中往往出现多个眩光源，这时总的等效光幕亮度可由每个眩光源所产生的等效光幕亮度相加而得到，即（82页有一公式）

把等效光幕亮度加在背景亮度和物体亮度两者之上后，有效背景亮度和对比本身均会发生变化。

1）有效背景亮度增加（82页有一公式）

式中L b——背景亮度；L baff——有效背景亮度。

2）对比减少（82页有一公式）

式中L o——物体亮度；

C o——没有眩光时物体亮度对比；

C aff——有眩光时物体的有效亮度对比。

根据图4-2CIE阈值对比曲线，一方面由于背景亮度增加而引起阈值对比减小即对比灵敏度增加，而另一方面对比又减少了。但是，对比灵敏度增加即阈值对比减小的正效应还不足于补偿对比减少的损失。这意味着，没有眩光时一个刚刚可以看见的物体（阈值对比），在有眩光时就看不见了，除非增加实际对比。这个效应形成了度量由于眩光导致视功能损失的基础，称之为阈值增量，它定义为在眩光条件下又能刚刚看见物体所需增加的额外对比除以有效对比。而且CIE规定阈值增量应根据观察者对8′角物体的觉察（知觉）来决定。

因此，为了限制眩光对觉察物体能力的干扰，必须规定阈值增量（TI）的范围。

对于0.05cd/㎡和5cd/㎡之间的平均路面亮度，阈值增量计算如下（83页有一公式）式中TI——相对阈值增量（%）；

Lv——等效光幕亮度（cd/㎡），假定观察者总是以与水平线成1°夹角注视与中轴平行的正前方（即一直注视着前方90m路面上的一点）；

L。。——平均路面亮度。

2、不舒适眩光（心理眩光）

从降低驾驶员视觉舒适感的角度，用不舒适眩光来评价道路照明设施。

实验研究表明，驾驶员所感受到的不舒适眩光，可用眩光控制等级（G）来度量，它取决于特定灯具指数和道路照明设施的特性，即

G=f(I80，I88，F，c，L av，h′，p)

式中I80、I88——灯具在和路轴平行的平面内，与向下垂直轴形成80˚、88˚夹角方向上的光强值（cd）；

F——灯具在和路轴平行的平面内，投影在76°角方向上的发光面积（㎡）；

L av——路面平均亮度（cd/㎡）；

h′——水平视线（1.5m）距灯具的高度（m）；

p——每公里安装灯具的数目；

c——光源颜色修正系数，对低压钠灯c=﹢0.4，对其它光源c=0。

这些参数和眩光控制等级（G）之间有如下关系（84页有一公式）

式（4-6）各种参数适用范围

50≤I80≤7000（cd）；I≤I80/I88≤50；