017交通工程设施设计第九章

第九章道路照明设计教学内容1）概述2）道路照明标准3）道路照明布局与照度计算4）特殊场所照明设计要点1道路照明道路照明系统能使夜间路上障碍物轮廓及路面具有足够亮度，以保证夜间行车的效率和安全有关统计表明，夜间发生重大交通事故比例较大，约占各类事故总数的30～40％通常夜间行车，驾驶员要有预见性地对随机事件采取必要的处理1道路照明视觉感观是安全行车的基本要求，特别是夜间的高速行车视觉感观在安全停车距离内准确判断前方障碍，以利于驾驶员及时作出正确反映感觉、判断、反映足够的停车距离中距离小型物体远距离大型物体1道路照明合理照明效果统计1）高等级公路美国高速公路：40～62％英国地方干道：30～75％2）主要城市道路美国：52％英国：23～45％瑞士：36％澳大利亚：21～57％1道路照明1.1行车必要的视觉条件1）了解道路上有无障碍物或行人，相对位置如何2）道路宽度、线形、构造3）路口、岔道等特殊场合4）路面状况5）同行其他车辆种类、车速6）道路外围设施7）在没有障碍物时，何时获得确切信息1道路照明1.2照明效果科学、合理的照明系统设计能对行车产生积极的效果，否则将适得其反1）诱导效果增加可视距离，改善行车条件，提高车辆夜间行驶的效率和安全性2）分流作用照明效果良好的道路能大量地吸引夜间行车，削减白天交通高峰1道路照明1.2照明效果3）美化环境和谐的照明效果和美观的灯具布置，构成市区市道路、快速路的一道风景，能有效美化环境，对行车人产生积极的效果城市道路照明系统驱虫钠光冷色光被动照明的效果一般公路、高速公路以被动照明为主匝道、收费站、多路汇交口等局部应采用主动照明车灯照明非截光灯照明社区、广场、步行街等无机动车或严格限速区域，此类非截光灯照明有较好的综合效果1道路照明1.2照明效果4）照明的负影响照明所采用的方式、灯具类型、设置方位等都会直接影响照明后果，处理不当要造成局部的眩光，干扰正常行车1道路照明1.3照明设计的基本要求照明设计常用于城市道路和城乡结合处公路由于公路（包括高速公路）漫长，全线照明所耗电能很大。一般公路，包括高等级公路都很少采用全线照明，绝大部分区域采用被动照明夜间行驶主要是依靠轮廓标、路钮、标线等反光诱导设施和各类反光交通标志1道路照明1.3照明设计的基本要求1）公路的局部照明在道路沿线少数危险地区，如立交道口、匝道前后、大型桥梁、隧道等，设置必要的照明现代城际快速路、高架路等特殊道路，由于其里程有限，夜间交通量大，行车速度高，不封闭等因素，应设计全线照明1.3照明设计的基本要求2）照明基本要求车行道亮度达到设计车速的要求亮度均匀、路面无光斑控制眩光，减少照明负作用良好的视觉诱导性采用新型节能灯具，节约能源照明设施便于维护管理道路环境协调美观性1道路照明1.4照明设计参数1）光通量在单位时间内，光源向四周发散出使人产生光感觉的能量，单位：lm（流明）lm（流明）：每瓦特的功完全转化成波长为0.555微米的光波时，其光通量为683（lm）光源种类光通量太阳3.9×1023（lm）月亮8×1016（lm）100w白织灯1570（lm）蜡烛11.3（lm）1.4照明设计参数2）发光强度（也称光强密度，针对光源）光源沿某一方向照射时，单位立体角内的光通量，即光通量的空间密度，单位cd（坎德拉）1cd＝1（lm/1sr）光源种类光强密度太阳3.15×1023（cd）月亮6.4×1015（cd）100w白织灯385（cd）蜡烛0.9（cd）1.4照明设计参数3）表面照度单位被照面积上的光通强度，照度单位lx（勒司）：1（lx）＝1（lm/m2）照度是道路照明设计中的重要数据，表明了被照射物体（路面、障碍物等）表面被光源照射到的程度，是人的视觉反映速度的标准视觉反映障碍物照度反射率1.4照明设计参数3）表面照度照度对人体视觉影响人眼的视觉取决于物体上反射光线在眼底成像的强弱，与照度、反射率有关正常情况下与照度的关系：看清静物——0.1（lx）一般场合——20～30（lx）最佳亮度——200（lx）行车速度越高，对照度的要求越大，照明设计时按机动车道路的设计速度差异，路面照度应达到5～25（lx）1.4照明设计参数4）亮度（发光体或反光体）发光表面在一定方向上的发光强度与该方向的投影面积之比单位：cd（坎德拉）/m2即（1cd/1m2）被照表面的光通量有一部分反射回来，反映到人眼即出现了物体的像，单位面积反射的光通量越大，引起视觉效果越好1.4照明设计参数4）亮度（发光体或反光体）亮度与照度的关系被观测物体属被动发光体，其亮度与被照面表面光的反射率相关，不同物体的折射率存在较大的差异亮度与照度的关系：B＝ρE/π其中：B——照度（lx）E——亮度（cd/m2）ρ——反射率π——圆周率视觉反应速度顺序：发光体（光源）；特殊反射材料（设施）；一般物体快慢1.4照明设计参数5）平均照度与平均亮度由于路面、障碍等被照射物表面的不均匀性，评定路面照明效果时，还应计算路面被照射和反射的均匀性照度均匀度：路面照度最小值与照度平均值之比，用百分率表示。（如快速路照度均匀度不低于40％）亮度均匀度：路面亮度最小值与亮度平均值之比，用百分率表示。（如快速路亮度均匀度不低于40％）1.4照明设计参数6）反射率被照射物体微分表面上反射的总光通量与投射到同面积上的总光通量之比不同物质的反射率不相等，亮度、照度换算公式表明，道路照明设计的另一个主要依据是路面的反射率沥青路面：ρ——0.10～0.12混凝土路面：ρ——0.30～0.40可见由于反射率不同，在相同照度情况下，混凝土路面的亮度比沥青路面的亮度高1.4照明设计参数7）发光效率光源电能转换成光通量的比值。单位：lm/w白炽灯——15～18（lm/w）高压荧光汞灯50～55（lm/w）先进的节能灯具能有效提高电——光功率的转换效率，是现代节能的重要途径金属卤化钨灯——70～100（lm/w）高压钠灯80～200（lm/w）2道路照明标准与灯具2.1照明标准人眼观察物体依赖于物体表面反射的能进入视网膜的光通量，当亮度越高，可视性越好驾驶人能否看清路上障碍物或其他行驶的车辆，取决于物体、背景两者的亮度背景亮度变化物体亮度变化由于路上障碍物类型万千，对道路照明的评价一般是以灯具对路面照射的情况来进行2道路照明标准与灯具2.1照明标准1）照明设计引用的标准目前我国道路照明设计依据：《城市道路设计规范》；《公路工程技术标准》；国际照明委员会（CIE）标准2）照明评定指标根据照明原则和基本要求，标准规定评定道路照明状况用照明水平、照明均匀度、眩光控制指数三项主要参数2.1照明标准2）照明评定指标照明水平指标使用一定数量、足够亮度的光源，按要求沿线排列能获得理想的照明效果，但点光源照射不可能完全均匀道路照明水平是以计算照度和亮度的平均值来评定平均亮度——La（cd/m2），单位密度平均照度——Ea（lx），单位光通量2.1照明标准2）照明评定指标照明水平指标注意：照度与亮度的关系当路面材料确定、灯具性能稳定时，路面亮度（E）与照度（B）之间存在确定的关系，即照度与亮度成正比：B＝ρE/π；光通量越大光强密度越大照度直接反映了照明光源的光通量，因此目前多数国家主要采用照度做标准2.1照明标准2）照明评定指标均匀度（道路中心轴线）由于照明的不均匀性，照明评定还应控制路面照度（亮度）的最小值均匀度：用道路表面轴线上照度（亮度）的最小值除以相应规定的平均值测得某城市主干线平均照度Eav＝18(lx），该段最小照度Emin＝7.5（lx），则其总均匀度系数为7.5÷18＝0.42均匀度计算又分为全路面均匀度和纵向轴线均匀度两项指标2.1照明标准2）照明评定指标均匀度（道路中心轴线）路面总亮度均匀度UO：路面最小亮度与路面平均亮度之比。UO＝Lmin/Lav；UO值的大小，影响驾驶员对前方路面障碍物的能见度路面纵向轴线亮度均匀度Ul：道路轴线上最小亮度与最大亮度之比。Ui＝Lmin/Lmax；Ul值影响驾驶员观察前方路面明暗不均匀程度，数值越大均匀度越好2.1照明标准2）照明评定指标眩光控制指数路上所有光源对车辆驾驶人眼睛都会产生不同程度的直接照射，引起视觉不适照明系统设计在理论上是仅仅照射到路上、路侧，而不能直接照射驾驶人眼睛，实际上无法达到照明在不同程度上要产生眩光，因此会降低驾驶人视觉效率，并引起不舒适感，严重时影响行车效率2.1照明标准2）照明评定指标眩光控制指数照明产生眩光的影响因素道路轴线指定方向上（与地面垂直线成80°～88°）照明器光强（cd）驾驶人见到的发光器发光面积路面平均亮度眼睛与照明器的高度差照明器设置密度（盏/公里）发光器种类（修正系数）控制眩光的程度用控制指数G评定，G值越大，眩光影响程度越小2.1照明标准2）照明评定指标眩光控制指数控制指数G与视觉舒适对照表G视觉舒适程度1无法忍受3产生干扰5许用极限7满意9无影响一般要求：城市干线G＝6～7城市一般道路G＝4～62道路照明标准与灯具2.1照明标准3）照明参数确定的影响因素视觉感受速度：人体生理上对视觉成像的反应时间实际测试表明，当道路照度变化时，人的视觉感受速度将随之发生变化路面照度值对视觉感受速度的影响2～10（lx）视觉感受速度最佳小于0.5（lx）视觉感受速度极慢大于8～10（lx）视觉感受速度变化开始变慢2.1照明标准3）照明参数确定的影响因素车辆行驶速度在光线良好的白天因行车速度过高也会影响视觉反应夜间行车的参照主要来自可视静物，相对速度对驾驶人视觉反应的影响更为严重对实际车速的正确判断很大程度取决于夜间参照物的亮度2.1照明标准3）照明参数确定的影响因素基于视觉反应速度、行车速度两方面因素的影响，照明设计应充分考虑道路的等级道路使用性质设计车速预测交通量路面建筑材料2.1照明标准4）道路分类根据上述影响因素，我国城市道路照明按道路状况和交通情况，将评定指标分五个等级第一级：快速路（高速、高架、城市快速等）第二级：主干路（人车较集中的交通干线、大型交通枢纽、通往政府机关和市中心等）第三级：次干路（区域干线）第四级：支路（城市一般道路）第五级：居住区（车流较少的小区，主要供人和非机动车使用的道路）2.1照明标准5）国际照明委员会（CIE）标准我国道路照明设计依据，大部分来源于CIE标准。中国照明学会（CIES）在长期的实践中也逐步总结和制订出适合我国具体情况的照明标准中国照明学会（CIES）成立于1987年6月1日，以中华人民共和国照明委员会的名义加入国际照明委员会（CIE）我国城市道路照明标准参考值道路等级亮度照度眩光限制平均亮度cd/m2均匀度Uo平均照度lx均匀度Uo′Ⅰ1.50.4200.4截光型灯具Ⅱ1.00.35150.35截光型灯具Ⅲ0.50.3580.35截光型灯具Ⅳ0.30.350.3Ⅴ1～2注：目前采用国际照明委员会推荐的照明指标我国高速公路照明设计标准参考值项目指标值UO≥0.4Ul≥0.7G≥5主线平均照度20（lx）匝道平均照度10（lx）收费广场平均照度20（lx）道路种类路面平均亮度cd/m2亮度均匀度眩光控制GUOUl高速公路20.40.76城市干道20.40.55国际照明委员会推荐照明标准值公路照明标准推荐值照明区域亮度平均照度眩光GLavUoUiEav6特殊部位路段高速1.5～20.30.720～305一级1.5～20.40.620～305立体交叉口主道20.50.7主道306匝道10.50.7匝道156平面交叉口1.5～20.30.620～305特大桥梁1.5～3.50.5～0.70.715～505收费广场2～50.40.620～505进出口0.5～20.30.610～305相关场所服务区0.5～1.50.30.510～205养护区0.5～1.50.30.510～205停车场1～20.30.515～3052道路照明标准与灯具2.2光源和灯具发光器是照明设计的核心，在能源问题突出的今天更注重选用高科技新型节能光源1）常用光源白炽灯：价格低廉，显色性好，寿命短，用于城市简易道路、胡同、