道路照明评价阈值增量TI的实际测试方法研究

2016-01-20    

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29073

导语: 本文通过对道路照明评价指标的阈值增量TI的实际测试方法做出新的研究。用更严苛准确的得到阈值增量TI参数,为道路照明评价提供了有力的武器,保证道路照明的健康安全。

  近年来,我国的路灯建设取得了飞速的发展,道路照明质量不断提高,城市照明中使 用的光源也在不断更新换代,从最简单的白炽灯,经过了高压汞灯、高压钠灯、金卤灯、节 能灯、LED 等光源的演变,性能和耐用性得到不断提高。对改善我国的投资环境,促进经济 快速发展,方便群众生活,美化城市起了很大作用,但是伴随而来的是照明光污染和照明的 设计不合理,照明亮度超标,眩光严重等,特别是近年来由于照明光源的不合理引起的眩光 导致的交通事故,带走了很多人的宝贵生命,破坏了很多幸福的家庭。

  因此,有必要加强技术改进和评价检测方案的研究,以减少由于照明光源的不合理而导 致的安全事故。在全球都在提倡绿色照明的时代,新型的照明光源会不断的产生和替代传统 光源,这就更需要严格的检测手段和测试方法来为更好的更合理的道路照明提供保障。

  本文就我司(北京金先锋光电科技有限公司)对道路照明评价指标的阈值增量TI的实际测试方法做出新的研究。旨在更严苛准确的得到阈值增量 TI 参数,为道路照明评价提供 有力的武器,保证道路照明的健康安全。

  1. 照明现状 随着城市交通的不断升级,城市道路的也不断提高。新的照明光源不断应用,新的测试

  方法也不断的被接受和普及。

  自 2l 世纪以来,我国经济建设进入了高速发展的时期。城市化的建设突飞猛进,城市道路 新建、改造工程大量增加,作为城市道路建设的配套工程一道路照明的规模也越来越大。

  这么庞大的照明光源,也有很多行业和规范,一般会测试路面的平均亮度,亮度均匀度, 照度,照度均匀度,阈值增量 TI 等。国家也出台了相关的法规,例如《城市道路照明设计 标准》-CJJ 45-2006,GB/T 5700-2008《照明测量方法》等。国际上 EN,CIE 的规范也很多,

  CIE 也出了一系列与道路照明有关的出版物,包括 115、132、31、34 以及 12.2、30.2 等。

  2.眩光的不同评价参数 人眼在观察景物时会被视场中的高亮的部分的散射光干扰,这种现象受每个人的生理、

  心理特征而不同。所有这些现象称之为眩光(glare)。

  人眼是一个高度复杂的结构,视觉分析必须考虑不同的视觉条件对眩光感觉,在不同的 光源、不同的环境条件下,都会有差别,因此根据具体的环境,眩光的评价采用不同的参数 和测试方法:

  1. 街道照明的阈值增量 TI

  2. 室内眩光参数的 UGR

  3. 室外眩光参数的 GR

  3.阈值增量 TI threshold increment

  阈值增量 TI 是用来度量失能眩光的。失能眩光会造成可见度的下降。这是因为来自眩 光源的光在视网膜方向上散射,形成一个明亮的光幕,叠加在原本清晰的景象上,从而增加 了背景亮度,使对比度降低。

  在计算眩光时,观察者位于距右侧路缘 1/4 路宽处,并假定车辆顶棚的挡光角度为 20°,

  这意味着计算时处于图 1 挡屏斜面以外的路灯将不予考虑。此外还规定观察者始终注视着 他前方 90m 处的路面,这代表着视线与地面成 1°角。

图 1

  阈值增量的计算公式:

  其中:

  其中:

  L̅是路面平均亮度;

  Ek 是编号为 k 的眩光源在观察者眼中、垂直于视线平面上产生的照度;

  θk 是视线与编号 k 的眩光源射入眼睛中光线的夹角,其有效范围在 1.5°到 60°之间; 在《城市道路照明设计标准》-CJJ 45-2006 的规范中,表 3.3.1 明确规定快速、主干

  路,次干路,支路等,眩光限制阈值增量 TI(%)的最大初始值。

  表 1 机动车交通道路照明标准值

  4.阈值增量 TI 的尴尬地位

  从 1976 年,CIE 就给出了阈值增量的概念、定义和公式,期间又经历了多次演变,规

  定了用它来衡量道路的失能眩光。但是到今天为止,TI 仍然只是标准上的一个符号,根本

  没有实测,原因是什么呢?——TI 计算的关键在于 Lv,Lv 的关键在于 E。

  Ek 是编号为 k 的眩光源在观察者眼中、垂直于视线平面上产生的照度。众所周知,照度 计测量照度时,通常都是收集的 60°或者 270°内的光以计算,怎么能只测某一个方向上的 照度呢?

图 2 常见照度探头

  现在,我们有了更好的解决方案:成像亮度计! 根据亮度与照度的定义可知,

  E = L ∙ Ω ∙ cosθ

  E 是眩光源垂直视线方向的照度,Ω是眩光源对人眼所张的立体角,θ是视线和从眩光

  源来的光线入射方向之间的夹角。 按照这种算法只要测量到眩光源的亮度,就能计算出它的光幕照度。

  5.阈值增量 TI 的新型测试方法 成像亮度计配合眩光分析软件,可以直接测量得到阈值增量 TI。

  成像亮度采用 CCD(Charge-Coupled-Device, 电荷耦合元件)作为探测器,以及标定 的专用镜头来实现模拟人眼的视场感知得到亮度的分布。

图 3 RADIANT 成像亮度计结构和实物图

  6. TI 测量实例

  6.1 测试条件:未通车支路,夜晚 9 点半,天气晴

  6.2 测试设备:Radiant Vision System 成像亮度计 IC-PM I16、35mm 镜头、三脚架、车载 交流适配器、笔记本电脑

图 4 现场测试照片

  6.3 测试结果:

图 5 测试结果

图 6 根据用户输入的亮度阈值,筛选出灯具发光部分

  软件自动计算各个眩光源的相关参数:

  根据公式,计算得出: Lv=0.011673cd/m2

图 7 用多边形圈出路面,得到路面平均亮度 Lav=2.78cd/m2

  代入公式,得到 TI=27.29%

  7. 结论

  道路照明评价阈值增量 TI 采用成像亮度计的测试方法,既可以快速准确的得到测量参数,又可以对道路照明进行综合分析评价, 整个测试从设备架设到得出结果仅10分钟。为道路照明评价提供有力的武器。希望此方法能得到认可和推广,以保证道路照明的安全性,为人们提供舒适的,安全的道路环境。

标签:城市照明  道路照明  失能眩光  阈值增量  TI  TI测试方法  

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