一、动态测量的必要性
(一)观察路面照明本身就是个光传递系统,传递的光学量是光强而非光照度
从灯具光源一路面(或目标)一眼瞳→视网膜过程来看;这个光传递过程本身就是一个系统,在这一过程中所传递的光学量是发光强度而不是光照度。亮度是灯具发出的光经过路面的吸收和反射后,一小部分光线进入眼睛瞳孔后照射到视网膜上,其光强对视觉细胞所引起的明亮感觉,公式为W=IV/(cos θ *dA);(其中Lv为路面亮度,Iv为光线经该路面反射后进入眼瞳的那一小部分光线的光强,cos θ *dA表示该处路面在眼瞳处的投影面积)从系统的角度提出照明要求,以驾驶员的视觉需求出发来判断“究竟要考量路面照度还是要考量路面亮度“,很显然,驾驶员观察到 的是路面亮度,而非路面照度。
(二)道路照明应该测量路面的亮度及其均匀度而非照度路面照度是表征路面的受照程度,它除了与入射光有关外,还与入射光的入射角有关,驾驶员感觉不到它;起驾驶员视觉感应的是该光线经过路面的二次反射后进入眼睛的那部分光线,驾驶员看到的是路面亮度而不是路面照度,见图1和图2;路面亮度除了与入射光强及其入射角有关外,还与路面的吸收和散射特性以及驾驶员的观察角有关。
图2 目标照明
图3 照度均匀的路面其亮度不一定均匀
岐山北路路面照明测量结果 表1
地点 | 岐山北路第5-6杆 | 测试时间 | 2009年8月25日 | |||
杆高 | 10m | 路宽 | 15m | 灯杆间距 | 30m | 灯具功率:233W |
测量位置 | 0m | 7.5m | 15m | 22.5m | 30m | 平均值 |
人行道 | 43.1 | 33.5 | 28.4 | 37.1 | 43.1 | 37.04 |
路沿边 | 48 | 36 | 32.4 | 35.3 | 47.4 | 39.82 |
第一车道线 | 50.3 | 39.5 | 35.7 | 39.6 | 48.7 | 42.76 |
道路中间 | 55.5 | 47.4 | 44 | 44.1 | 55 | 49.2 |
路面平均照度 | 40.18 | |||||
路面照度 | 0.71 | |||||
环境比 | 0.88 |
从测量数据看:路面照度均匀度相当高,达0.71,但是从照片上看却是亮暗不均;通过测量数据,从纵向看:灯下照度要比两灯之间的照度高;但是从照片上看却是灯下的亮度比较暗而两灯之间的亮度最高。测得的结果与看到的情况截然不同!采用相机拍照与人眼观察的效果相似,说明用照度测量不能反映人眼的观察效果,即使是亮度测量,随着观测点的变化,其照明效果也不尽相同。
二、道路照明动态测量契合人因工程学的需求
(一)人因工程学(人体功效学)用于道路照明的理解:
人因工程学考量了人在工作环境中的解剖学、生理学、心理学等各方面的因素,是研究“人――机器――解:等面能环境系统一中三者交互作用着的各方面(效率、健康、安全、舒适等)如何达到最优化的问题。人因需求:视觉上看得清,心理上看得舒适,健康方面眩光小; 灯具照明需求:视觉上足够亮,眩光小,效率高,节环境需求:资源上可再生,节能,环境和谐,舒适。
(二)从人因工程学观念考察道路照明的主要服务对象是驾驶员而非行人道路照明主要是为驾驶员服务的,应该以驾驶员的視觉感受为基础进行照明设计和测量。道路照明除了提供路面照明外,还要提供路面目标的照明;前者提供驾驶员观察视场的背景照明,后者则提供视场内的目标照明,两者的亮度差异或者色度差异均能为驾驶 员识别目标提供便利。
(三)动态测量契合人因工程学的需求动态测量符合驾驶员的视觉感觉。驾驶员在行驶过程中观察路面,是动态的、全过程的,行驶过程中眩光对驾驶员的影响也是动态的、全过程的。只有采用动态测量路面的照明质量才能真正反映驾驶员的真实感受。我们有必要按照人体工程学的要求,仿照驾驶员的观察视线,动态地测量整个被测区域的亮度及其均匀性,有必要按照光的传播路径,以所传播的光强这个光学量的变换为主线来计算驾驶员在驾驶过程中观察视线上的路面亮度及其均匀性。通过研究分析各种典型路面材质对于各种角度的入射光的反射系数,研究路面亮度计算的建模、编程和软件制作。