張志遠(yuǎn)，楊春宇，馬俊濤

(重慶大學(xué) 建筑城規(guī)學(xué)院，山地城鎮(zhèn)與新技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400045)

0 引言

為了保障交通安全，提高交通運(yùn)輸效率，道路照明需要為各種車輛的駕駛?cè)藛T以及行人提供良好的視覺環(huán)境。研究表明，路面平均亮度、總均勻度、失能眩光等影響道路照明質(zhì)量的因素間存在一定的內(nèi)在關(guān)系，而且對(duì)駕駛員的視功能起綜合影響作用，即這些道路照明質(zhì)量指標(biāo)綜合起來決定了道路照明可見度的好壞，對(duì)駕駛員在夜間舒適、快速地行車產(chǎn)生重大影響。好的道路照明環(huán)境能有效降低夜間行車事故率，增加駕駛員的機(jī)警度，減少反應(yīng)時(shí)間。因此，道路照明設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響到道路工程的實(shí)際使用效果，是道路工程設(shè)計(jì)的重要組成部分。

1 現(xiàn)行道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與DIALux 軟件內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)

1.1 現(xiàn)行道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

2007年v7月1日，我國(guó)正式實(shí)施編號(hào)為CJJ 45—2006 的《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，原CJJ 45—91 標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)廢止。這標(biāo)志著我國(guó)現(xiàn)行的《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》開始與國(guó)際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)接軌。

新標(biāo)準(zhǔn)中把亮度作為道路照明的評(píng)價(jià)系統(tǒng)，規(guī)定機(jī)動(dòng)車交通道路照明應(yīng)以路面平均亮度(或路面平均照度)、路面亮度均勻度和縱向均勻度(或路面照度均勻度)、眩光限制、環(huán)境比和誘導(dǎo)性為評(píng)價(jià)指標(biāo)。這些指標(biāo)的確定參考了CIE(國(guó)際照明委員會(huì))、IESNA (北美照明工程學(xué)會(huì))等國(guó)際照明組織以及一些國(guó)家的照明標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌。新標(biāo)準(zhǔn)中亮度評(píng)價(jià)系統(tǒng)的各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)與CIE 相關(guān)文件中的規(guī)定相同。目前國(guó)際照明委員會(huì)和世界上多數(shù)國(guó)家也都是以亮度為依據(jù)制定道路照明標(biāo)準(zhǔn)。由于機(jī)動(dòng)車駕駛員行車作業(yè)時(shí)，眼睛直接感受到的是路面亮度而不是照度，因此以亮度為依據(jù)制定標(biāo)準(zhǔn)更為科學(xué)合理。

新標(biāo)準(zhǔn)中認(rèn)為，把亮度作為道路照明評(píng)價(jià)系統(tǒng)的同時(shí)也接受照度這一評(píng)價(jià)系統(tǒng)是針對(duì)我國(guó)國(guó)情而采用的一種過渡辦法。但是在有條件進(jìn)行亮度計(jì)算和測(cè)量的情況下，還應(yīng)以亮度為準(zhǔn)。

但是我國(guó)目前道路照明設(shè)計(jì)水平相對(duì)落后，當(dāng)前道路照明設(shè)計(jì)多采用照度評(píng)價(jià)系統(tǒng)，主要原因是亮度評(píng)價(jià)系統(tǒng)計(jì)算過程非常復(fù)雜，要完成亮度評(píng)價(jià)系統(tǒng)各項(xiàng)指標(biāo)的計(jì)算，計(jì)算量巨大。

1.2 DIALux 軟件及其內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)

DIALux 是一款由德國(guó)軟件公司開發(fā)的免費(fèi)專業(yè)照明設(shè)計(jì)軟件，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)照明設(shè)計(jì)的精確仿真和計(jì)算。由于其免費(fèi)的策略以及友好的操作界面，和對(duì)眾多主流燈具廠家數(shù)據(jù)庫(kù)的支持，被越來越廣泛地應(yīng)用。DIALux 具有以下的特點(diǎn):(1)使用范圍廣;(2)易學(xué)易用;(3)開放性的燈具數(shù)據(jù)庫(kù);(4)效果表達(dá)真實(shí);(5)強(qiáng)大的照明計(jì)算與結(jié)果輸出。

在道路照明設(shè)計(jì)中，DIALux 不僅可以根據(jù)國(guó)際照明委員會(huì)(CIE)的定義和規(guī)定方法進(jìn)行快速準(zhǔn)確地計(jì)算，輸出亮度、照度體系下全部照明評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果及圖表，而且可便捷地輸出道路3D 虛擬實(shí)景圖、偽色照度或亮度效果圖等直觀的3D 仿真效果。還可根據(jù)照明標(biāo)準(zhǔn)值與計(jì)算結(jié)果對(duì)比，給出設(shè)計(jì)方案是否符合照明標(biāo)準(zhǔn)值的評(píng)估報(bào)告。值得注意的是，DIALux 雖然內(nèi)置了歐美道路照明標(biāo)準(zhǔn)值(EN13201)，但是支持對(duì)內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行自定義修改，實(shí)際應(yīng)用中可將其調(diào)整為CJJ 45—91 標(biāo)準(zhǔn)。

2 DIALux 的建模過程

DIALux 內(nèi)置了一套非常簡(jiǎn)單易用的道路建模方法，可以快速建立各種不同條件下的道路模型。在DIALux 中，最為快速簡(jiǎn)便的方法為采用街道精靈方式建模。街道精靈建模界面見圖1。

在此界面中，可以設(shè)定道路模型的組件和尺寸，同時(shí)可以對(duì)道路的維護(hù)系數(shù)以及簡(jiǎn)化亮度系數(shù)表(即界面中的覆蓋層)進(jìn)行設(shè)置。點(diǎn)擊下一步進(jìn)入評(píng)估區(qū)域和照度種類對(duì)話窗口，修改EN13201 中的標(biāo)準(zhǔn)值。

如上文所述，DIALux 內(nèi)置了歐美道路照明標(biāo)準(zhǔn)值(EN13201)，在這一步要對(duì)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行修改，根據(jù)設(shè)計(jì)方案的照明等級(jí)將之設(shè)置為CJJ 45—91標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值，如圖2 所示。

圖1 街道精靈建模界面

圖2 修改EN13201 標(biāo)準(zhǔn)

道路建模完成后，為道路照明設(shè)計(jì)載入燈具，由于DIALux 實(shí)行開源的燈具數(shù)據(jù)庫(kù)，可以快捷地找到并載入選定的道路照明燈具。點(diǎn)擊下一步，進(jìn)入可變參數(shù)對(duì)話窗。窗口中給出的可變參數(shù)包括燈桿距離、光點(diǎn)高度、光點(diǎn)突出部分、斜坡。其中，光點(diǎn)突出部分為燈具的照明面中心超出路緣的距離，斜坡為燈臂的角度。在此界面，設(shè)定可變參數(shù)的數(shù)量，對(duì)固定參數(shù)，可在下方設(shè)定固定參數(shù)的參數(shù)值。在燈具的排列方式選項(xiàng)中，可選擇設(shè)計(jì)方案中采用的燈具布排方式。此界面設(shè)置完畢后就可以完成道路照明燈具的建模，如圖3 所示。

圖3 燈具的可變參數(shù)選項(xiàng)

點(diǎn)擊下一步，DIALux 會(huì)列出可變參數(shù)額所有可能排列組合，并遵照國(guó)際照明委員會(huì)(CIE)定義的算法自動(dòng)進(jìn)行計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，符合標(biāo)準(zhǔn)值的布排方案將以列表的形式給出，供用戶參考選擇，如圖4 所示。選擇其中一個(gè)方案，點(diǎn)擊下一步，開始計(jì)算。完成后，在CAD 窗口中出現(xiàn)仿真模型，如圖5 所示。

圖4 符合標(biāo)準(zhǔn)值的布排方案列表

圖5 仿真模型輸出

3 DIALux 的結(jié)果輸出

DIALux 的計(jì)算結(jié)果可在報(bào)表標(biāo)簽區(qū)查詢并進(jìn)行輸出。道路照明計(jì)算一般需要輸出的結(jié)果報(bào)表有:照明器具表(含燈具和光源參數(shù)以及燈具配光曲線)、平面數(shù)據(jù)表(含道路尺寸與燈具排列參數(shù))、偽色表現(xiàn)圖(偽色圖中可采用亮度指標(biāo)，見圖6)、測(cè)光結(jié)果表(亮度評(píng)價(jià)體系各參數(shù)計(jì)算結(jié)果，見圖7)、點(diǎn)照度值(各計(jì)算點(diǎn)的照度值圖表)、點(diǎn)輝度圖，見圖8。需要著重說明的是，在DIALux 的計(jì)算評(píng)估結(jié)果中缺少對(duì)各評(píng)估區(qū)域照明功率密度值(LPD)的計(jì)算，而機(jī)動(dòng)車道的LPD 值在《標(biāo)準(zhǔn)》中的第7.1.2 條中為強(qiáng)制性條文規(guī)定，所以設(shè)計(jì)人員在使用DIALux 建模計(jì)算后需要對(duì)LPD 值進(jìn)行驗(yàn)算，確定該照明設(shè)計(jì)方案LPD 值是否符合規(guī)范要求。

圖6 偽色表現(xiàn)圖

圖7 測(cè)光結(jié)果表

圖8 點(diǎn)輝度圖(亮度)

4 小 結(jié)

利用DIALux 照明設(shè)計(jì)軟件對(duì)道路照明效果進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和仿真評(píng)估，可快速準(zhǔn)確計(jì)算各項(xiàng)亮度評(píng)價(jià)系統(tǒng)的參數(shù)指標(biāo)，得到有關(guān)道路照明的可靠評(píng)估結(jié)果?？蔀榈缆氛彰鞑少?gòu)使用方、設(shè)計(jì)者提供接近真實(shí)的光環(huán)境，減少道路照明設(shè)計(jì)中因繁復(fù)計(jì)算、核算產(chǎn)生的巨大工作量。設(shè)計(jì)人員依據(jù)道路亮度評(píng)價(jià)系統(tǒng)進(jìn)行道路照明設(shè)計(jì)，分析評(píng)估照明燈具能否滿足相應(yīng)道路照明標(biāo)準(zhǔn)的要求，有利于提高我國(guó)道路照明設(shè)計(jì)質(zhì)量，與國(guó)際先進(jìn)設(shè)計(jì)水平接軌。

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

［2］DIALux 用戶使用手冊(cè)［M］

［3］榮浩磊，何佳明.照明設(shè)計(jì)軟件比較綜述［J］.照明工程學(xué)報(bào)，2005，12(4):81～86

［4］任愷.照明設(shè)計(jì)軟件DIALux 應(yīng)用簡(jiǎn)介［J］.應(yīng)用科技