周廣郁

(南昌市路燈管理處，南昌330000)

0 引言

道路照明定義:根據(jù)道路使用功能，城市道路照明可分為主要供機(jī)動(dòng)車使用的機(jī)動(dòng)車交通道路照明和主要供非機(jī)動(dòng)車與行人使用的人行道路照明兩類。機(jī)動(dòng)車道路照明是在道路上設(shè)置照明器為夜間行駛的車輛和行人提供必要的可見度，通過道路照明改善交通條件，減輕駕駛員疲勞，并有利于提高道路通行能力和保證交通安全及美化市容。

機(jī)動(dòng)車道路照明目的:在城市的機(jī)動(dòng)車交通道路上設(shè)置照明是為機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)藛T創(chuàng)造良好的視覺環(huán)境，以求達(dá)到保障交通安全、提高交通運(yùn)輸效率、降低犯罪活動(dòng)和美化城市夜晚環(huán)境的效果。

機(jī)動(dòng)車道路照明質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo):機(jī)動(dòng)車道行駛中駕駛員的駕車行為是一個(gè)復(fù)雜的人機(jī)交互過程，在這個(gè)過程中駕駛員必須連續(xù)地采集大量信息:方位、線型、路況、周圍車輛、環(huán)境和行人等，并且需要對(duì)這些龐大的信息進(jìn)行快速處理，及時(shí)作出正確判斷并采取措施。機(jī)動(dòng)車道路照明主要是夜間為機(jī)動(dòng)車駕駛員提供良好的視覺條件。因此城市機(jī)動(dòng)車交通道路照明應(yīng)以路面平均亮度，路面亮度均勻度(道路路面亮度總均勻度Uo與縱向亮度均勻度UL)，眩光(眩光閾值增量TI%)，環(huán)境比SR，視覺誘導(dǎo)性為照明質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)。CJJ 45—2006《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)機(jī)動(dòng)車交通道路照明標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定見表1。

1 機(jī)動(dòng)車道路照明質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)探討

針對(duì)表1道路照明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的一些規(guī)定和容易造成的誤解逐一探討。

表1 機(jī)動(dòng)車交通道路照明標(biāo)準(zhǔn)值

1．1 平均亮度和照度

光射入人的眼睛所產(chǎn)生的視知覺，是看見明暗(光覺)，形狀(形態(tài)覺)、顏色(色覺)、運(yùn)動(dòng)(動(dòng)態(tài)覺)和物體位置的遠(yuǎn)近深淺(深度覺和立體知覺)等知覺的綜合。人類視網(wǎng)膜的感光細(xì)胞有兩種:桿狀細(xì)胞與錐狀細(xì)胞。在視網(wǎng)膜邊緣部位桿狀細(xì)胞占多數(shù)，中央則錐狀細(xì)胞占多數(shù)。這兩種細(xì)胞對(duì)光的感受性是不同的。桿狀細(xì)胞對(duì)光的感受性很高，而錐狀細(xì)胞對(duì)光的感受性很低。因此在微弱的照度下，只有桿狀細(xì)胞工作，錐狀細(xì)胞不工作。隨著亮度不斷增加，錐狀細(xì)胞的作用逐漸增大。當(dāng)亮度達(dá)到幾個(gè)cd/m2以上時(shí)，錐狀細(xì)胞將起主導(dǎo)作用，而桿狀細(xì)胞則基本不起作用了。另外，桿狀細(xì)胞不能分辨顏色，只有錐狀細(xì)胞感受光刺激時(shí)才有色覺。在照度較高的條件下，眼睛處于明視覺狀態(tài)，錐狀細(xì)胞工作，視覺清晰，富有層次并產(chǎn)生色感。各種波長的光混合起來使顏色變淡，甚至變成“非彩色”，人們的眼睛不能分辨混合光中不同波長的光。在低照度，眼睛處于暗視覺狀態(tài)，桿狀細(xì)胞工作，沒有色感，其特點(diǎn)是用視覺中心觀察物體時(shí)反而不如用眼角觀察清楚。機(jī)動(dòng)車道路照明屬于中間視覺(亮度百分之幾cd/m2～幾個(gè)cd/m2之間)，兩種視覺細(xì)胞同時(shí)工作，對(duì)波長為507～555 nm范圍的綠光最敏感。如果照明光源光譜與敏感波長一致，則視覺效率最高。駕駛員在夜間駕車時(shí)，并不需要對(duì)路面相鄰區(qū)域的相對(duì)亮度進(jìn)行視覺評(píng)估，更重要的是能夠察覺和辨別處于視覺極限條件下的物體。人眼對(duì)亮度的敏感度不是線性關(guān)系，當(dāng)亮度增加到一定視覺閥值后，就進(jìn)入“視覺鈍區(qū)”，在路面平均亮度為1．5～2．0 cd/m2時(shí)，正好位于人眼的中間視覺范圍。當(dāng)亮度大于2 cd/m2時(shí)，即使再增加路面亮度對(duì)視覺功能的提高作用也不明顯，當(dāng)超過3．0 cd/m2時(shí)就已經(jīng)不屬于中間視覺環(huán)境的亮度范疇了。但實(shí)際上一些道路的照明水平嚴(yán)重超標(biāo)，過度的照明既浪費(fèi)能源還可能造成眩光危險(xiǎn)。當(dāng)然由于表1中道路照明標(biāo)準(zhǔn)值規(guī)定的是維持值，這一數(shù)值基本上是滿足機(jī)動(dòng)車駕駛員視覺作業(yè)要求的合理數(shù)值。需要提醒的是一般新建道路照明工程剛剛竣工驗(yàn)收的現(xiàn)場檢測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)優(yōu)于表中規(guī)定值，相關(guān)數(shù)據(jù)的維持值可以用現(xiàn)場數(shù)據(jù)乘對(duì)應(yīng)維護(hù)系數(shù)得到。

對(duì)于被照物體，亮度值表示物體被照后在視線方向上發(fā)出的光能量強(qiáng)度;照度值表示被照物體接收到的光能量的面積密度。在機(jī)動(dòng)車道路照明中，直觀進(jìn)入人眼睛的是亮度，照明效果的好壞主要是由亮度值來決定。機(jī)動(dòng)車交通道路照明指標(biāo)歷經(jīng)了照度、亮度、舒適度指標(biāo)的過渡，目前考慮亮度照明指標(biāo)的現(xiàn)場測(cè)試不如照度指標(biāo)的測(cè)試容易，國標(biāo)依舊保留了亮度、照度兩套照明標(biāo)準(zhǔn)值。傳統(tǒng)光源燈具對(duì)路面平均照度與平均亮度粗略換算系數(shù)E/L=π/ρ，ρ是路面反射系數(shù)，瀝青路面E/L可取15，混凝土路面E/L可取10。

1．2 亮度總均勻度和亮度縱向均勻度

在機(jī)動(dòng)道路照明設(shè)計(jì)中我們常常最注重的是路面亮度總均勻度，即路面最小亮度與平均亮度比值在規(guī)定值內(nèi)，而且通常也是用各種手段先去滿足路面照度均勻度。但做到路面上等照度時(shí)，往往發(fā)現(xiàn)在路面上會(huì)有明暗間隔的條紋光斑出現(xiàn)，也就是常說的“斑馬效應(yīng)”。為避免“斑馬效應(yīng)”需要使同一條車道中心線上的最小亮度和最大亮度的差別不能過大，也就是達(dá)到表1中路面亮度縱向均勻度的要求。注意這與亮度總均勻度的區(qū)別，那個(gè)是最小值比平均值，這是最小值比最大值。在實(shí)際機(jī)動(dòng)車道路照明中亮度縱向均勻度指標(biāo)完全達(dá)標(biāo)還有不小困難。

1．3 眩光

所謂眩光，就是因?yàn)樵谝曈X范圍內(nèi)出現(xiàn)了非常高的亮度或者是亮度對(duì)比度。眩光分失能眩光和不舒適眩光兩種類型，前者影響人體的正常視覺功能，但人眼不一定感覺到不舒適;后者恰相反，不一定影響人眼的視覺功能，但讓人眼感覺到不舒適。為了對(duì)行車時(shí)信息做出快速篩選、判斷和操作，提高道路照明質(zhì)量，尤其應(yīng)減少光幕亮度，即減小失能眩光對(duì)道路照明安全的影響程度，保證交通安全。目前按照國內(nèi)燈具的配光參數(shù)，普通路燈的安裝高度不宜大于15 m。燈具的安裝仰角不應(yīng)超過15°(垂直道路方向)，縱向(沿道路方向)發(fā)光角度不應(yīng)大于120°，如果角度再大，則可能會(huì)對(duì)司機(jī)視覺產(chǎn)生影響，也就是眩光。

當(dāng)然適度的眩光不是壞事，可以增減空間的個(gè)性，相對(duì)空間也會(huì)變得很有凝聚力。但在道路照明中有一種誤解，以為光源越多、表觀面積越大，照明效果越好，實(shí)際上這只是滿足人們視覺感觀的要求，對(duì)提高照明效果并無多大好處。發(fā)光點(diǎn)的增多、發(fā)光面的增大，反而讓人注意力不集中，加大光干擾的機(jī)率，對(duì)安全造成隱患。所以道路照明路燈燈具在保證照明效果前提下能少則少，尤其是在立體交叉的照明中，不宜設(shè)置太多的燈具，應(yīng)優(yōu)先考慮采用高桿照明。在滿足功能要求的前提下盡量做到美觀，決不能因追求美觀而犧牲道路照明的功能。但現(xiàn)在一些城市立交橋的照明往往是燈具廠家以效果圖做設(shè)計(jì)，分管領(lǐng)導(dǎo)定方案，最后走下程序就施工，仿佛是推銷燈具。一些城市交通樞紐立交節(jié)點(diǎn)的照明常常是被各式投光燈具、變色光源裝扮得流光溢彩，對(duì)眩光卻全然不顧，如圖1。實(shí)際上立交橋的照明，一要避免給在橋上行駛的車輛造成眩光;二要避免在與其連接段或鄰近的道路造成眩光;三要避免給橋下的車輛或船只造成眩光。

圖1 立交橋照明

1．4 環(huán)境比

機(jī)動(dòng)車道駕駛員，關(guān)鍵是察覺路面障礙物的存在，了解障礙物的形體輪廓和移動(dòng)情況或趨勢(shì)，隨時(shí)掌握道路及其設(shè)施的情況，以及在駕駛過程中保持一定的舒適感。駕駛員辨別路面的物體(或障礙)是靠物體與路面亮度的差異來完成的。當(dāng)物體亮度高于路面亮度時(shí)是正對(duì)比;當(dāng)物體亮度低于路面亮度時(shí)是負(fù)對(duì)比。機(jī)動(dòng)車道路照明中主要使用的是負(fù)對(duì)比，是感知路面上的亮度。為此如果道路上物體能以明亮路面為背景，將很容易被駕駛員看到，但靠近路邊及道路轉(zhuǎn)彎處的物體，則是以道路周邊環(huán)境為背景的，為了看清這些物體，道路周邊環(huán)境的照明就顯得很有必要了。為此最新道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)以前標(biāo)準(zhǔn)增加了環(huán)境比的要求，對(duì)辨識(shí)靠近路緣的路面障礙物和判斷路面外可能產(chǎn)生的干擾有重要作用，從某方面說也是道路照明舒適性的指標(biāo)。

由于環(huán)境比計(jì)算定義是“相鄰兩根路燈燈桿之間路邊5 m寬區(qū)域內(nèi)的平均照度與道路內(nèi)由路邊算起5 m寬區(qū)域的平均照度的比值 ”，于是有些道路照明設(shè)計(jì)不顧路燈桿的安裝實(shí)際位置，都采用雙挑路燈，環(huán)境比計(jì)算數(shù)值是達(dá)到了，卻造成靠道路內(nèi)側(cè)的那部分照明不僅完全是浪費(fèi)，甚至成為光污染、光干擾。如圖2的情況，道路內(nèi)側(cè)的照明沒有必要，這種浪費(fèi)完全可以避免。

圖2 道路內(nèi)側(cè)照明

1．5 視覺誘導(dǎo)性

沿著道路恰當(dāng)選擇和安裝燈桿、燈具，給駕駛員提供有關(guān)道路前方走向、線型、坡度等視覺信息，稱其為照明設(shè)施誘導(dǎo)性，誘導(dǎo)性是一項(xiàng)重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)，但由于它不能用光度參數(shù)表示，在指標(biāo)中應(yīng)單獨(dú)提示。

在夜晚未被照亮的道路，視覺引導(dǎo)被局限于汽車前照燈所照射的范圍之內(nèi)。有照明的道路則為了提高視覺引導(dǎo)性，一般是沿著道路走向緊密地布置道路照明，以有助于道路使用者的安全與便利。對(duì)于一些彎道和交叉的道路來說，良好的視覺引導(dǎo)更為重要。為了防止錯(cuò)誤引導(dǎo)，在進(jìn)行道路照明設(shè)計(jì)時(shí)，在有中央隔離帶和分隔車道的道路上，宜將燈桿布置在中央隔離帶上，以利于視覺引導(dǎo);在彎道處，燈桿應(yīng)布置在彎道外側(cè)，以清楚地顯示道路走向;在不同道路上盡可能采用顏色特性不同的光源或不同桿型、不同布局的燈具進(jìn)行照明，以清楚地指示出不同的道路，提高視覺誘導(dǎo)性。

1．6 光色

良好的照明不僅僅局限于滿足人們視覺功能要求，還應(yīng)對(duì)人類健康、舒適乃至幸福感產(chǎn)生積極作用，特別是應(yīng)符合生物的晝夜節(jié)律，滿足人體的心理和生理需求，如光色愛好、生命節(jié)律等。光源的顯色指數(shù)和色溫都是色度學(xué)參數(shù)，與發(fā)光效率這一光度學(xué)參數(shù)沒有關(guān)系。表1雖然沒有對(duì)機(jī)動(dòng)車道路照明光源的光色提出規(guī)范性要求，但光源的光色好壞和穩(wěn)定性影響著照明的質(zhì)量。

人對(duì)光色的愛好同照度(亮度)水平有相應(yīng)的關(guān)系，而亮度值取決于物體表面照度、光源的光譜分布及物體表面本身的光學(xué)特性，如物體的顏色、反光性能等。人的亮度感覺取決于亮度值和光源的光譜分布。光源色溫不同，光色也不同。色溫在3 300 K以下有穩(wěn)重的氣氛，溫暖的感覺;色溫在3 000～5 000 K為中間色溫，有爽快的感覺;色溫在5 000 K以上有冷的感覺。光源的光譜分布決定光源的光色(色溫)和顯色性。同樣亮度值的被照物體，光源的色溫越高，亮度感覺越高，人眼對(duì)高色溫的照明感覺會(huì)更亮。目前運(yùn)用于道路照明的大功率LED路燈大多是白光，這點(diǎn)有利于LED路燈的推廣應(yīng)用和照明節(jié)能。

有人說“高壓鈉燈的黃光在霧霾中穿透力比LED的白光強(qiáng)”，實(shí)際是沒有充分根據(jù)的，從光的消失取決于物質(zhì)對(duì)光的吸收和散射兩個(gè)因素來判斷，在可見光范圍內(nèi)兩者的穿透力是一樣的，只是在霧氣背景里，黃光源更容易看清，并非黃光照明的道路更亮更清。圖3為高壓鈉燈和LED燈代表的黃白光色對(duì)比效果，白光照明的道路顯然更亮，黃光的光源更清晰可見。

2 機(jī)動(dòng)車道路平交路口設(shè)計(jì)要求

機(jī)動(dòng)車道路平交路口平均照度要比直線段提高50%，在平交路口轉(zhuǎn)彎半徑中心點(diǎn)建議設(shè)計(jì)中桿投光照明。交會(huì)區(qū)照明宜采用照度作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，交會(huì)區(qū)的照明標(biāo)準(zhǔn)值見表2。

表2 交會(huì)區(qū)照明標(biāo)準(zhǔn)值

值得注意的是當(dāng)駕駛員從照明水平較高的道路轉(zhuǎn)入照明水平較低的道路時(shí)，存在著一段時(shí)間盲區(qū)，往往導(dǎo)致駕駛員對(duì)交通和道路異常情況判斷遲緩，極易引起交通事故。所以在照明設(shè)計(jì)時(shí)不僅僅對(duì)交會(huì)區(qū)要按表2提高照度水平，對(duì)每條連接交會(huì)區(qū)的機(jī)動(dòng)車道路端口的路燈安裝間距也應(yīng)適當(dāng)縮短，加強(qiáng)照明，使從交會(huì)區(qū)的照明水平能平緩過渡到連接的各條道路。

3 小結(jié)

機(jī)動(dòng)車道路照明功能性是第一的，進(jìn)一步還應(yīng)考慮營造的光環(huán)境品質(zhì)，而且這兩點(diǎn)都應(yīng)該以照明節(jié)能為前提。在改善城市夜晚環(huán)境的同時(shí)，努力減少人工照明對(duì)城市夜環(huán)境的影響，適應(yīng)各種道路情況的照明需要，同時(shí)避免對(duì)城市棲息動(dòng)物和生長植物的過度人為干擾。

機(jī)動(dòng)車道路照明的設(shè)計(jì)應(yīng)符合我國城市化和全球化進(jìn)程的需要，以人為本、充分考慮消費(fèi)批評(píng)問題，改進(jìn)和優(yōu)化照明產(chǎn)品功能，如人性化設(shè)計(jì)、交互設(shè)計(jì)和可行性設(shè)計(jì)，使道路照明更舒適、便利、經(jīng)濟(jì)、安全。

［1］ 陳小豐．建筑燈具與裝飾照明手冊(cè)［M］．北京:中國建筑工業(yè)出版社．2000

［2］ CJJ45—2006城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

［3］ 葉榮南．路燈的照明機(jī)理及LED路燈性能釋疑［J］．中國節(jié)能照明，2010(3):10～14