蘇州市區(qū)夜間道路光環(huán)境影響因素分析

韓　兵，陳亢利

(蘇州科技學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 蘇州　215011)

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蘇州市區(qū)夜間道路光環(huán)境影響因素分析

韓兵，陳亢利

(蘇州科技學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 蘇州215011)

機(jī)動(dòng)車遠(yuǎn)光燈、監(jiān)控探頭補(bǔ)光燈、LED顯示屏產(chǎn)生的眩光是影響夜間道路光環(huán)境的重要因素。由于蘇州近幾年對(duì)城市進(jìn)行亮化改造，導(dǎo)致路面亮度整體偏高，且眩光發(fā)生區(qū)域駕駛員的視線是變化的，所以TI法已經(jīng)不能準(zhǔn)確地對(duì)這三種眩光進(jìn)行評(píng)價(jià)，采用GR公式來(lái)計(jì)算這三種光源的眩光值。通過(guò)對(duì)這三種光源的數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量、計(jì)算得出相應(yīng)的等效光幕亮度，結(jié)合路面亮度得出眩光GR值，將計(jì)算結(jié)果與CIE規(guī)定的最大值相比較，得出各光源產(chǎn)生的眩光對(duì)道路光環(huán)境的影響程度。為了降低眩光對(duì)光環(huán)境的影響，提出加高綠化高度或安裝防眩板、調(diào)整補(bǔ)光燈安裝角度以及顯示屏的高度和亮度等措施。

市區(qū)；道路；光環(huán)境；影響因素；眩光

引言

市區(qū)夜間道路上產(chǎn)生的眩光污染主要是由機(jī)動(dòng)車遠(yuǎn)光燈、監(jiān)控探頭補(bǔ)光燈、LED顯示屏產(chǎn)生的。本文對(duì)這三種眩光進(jìn)行評(píng)價(jià)，通過(guò)眩光GR值來(lái)表示其對(duì)道路光環(huán)境影程度的大小，同時(shí)針對(duì)三種眩光污染提出相應(yīng)的解決途徑。

1　測(cè)量對(duì)象及方法

1.1測(cè)量對(duì)象

調(diào)研對(duì)象為蘇州市區(qū)具有代表性的道路、機(jī)動(dòng)車遠(yuǎn)光燈及道路兩旁LED顯示屏，對(duì)道路和顯示屏進(jìn)行編號(hào)，調(diào)研對(duì)象見(jiàn)表1。共計(jì)道路34條，顯示屏15塊。

表1　測(cè)量對(duì)象

1.2測(cè)量方法

1.2.1道路亮度測(cè)量方法

道路亮度的測(cè)量方法依據(jù)《照明測(cè)量方法》(GB/T 5700—2008)[1]中相關(guān)測(cè)量方法進(jìn)行測(cè)量，亮度計(jì)選取L88亮度計(jì)。測(cè)量時(shí)間選在夜間9點(diǎn)至10點(diǎn)。

1.2.2機(jī)動(dòng)車遠(yuǎn)光燈照度測(cè)量方法

調(diào)研時(shí)，記錄十分鐘內(nèi)經(jīng)過(guò)的車輛數(shù)和亂用遠(yuǎn)光燈數(shù)，記錄時(shí)間為晚上8點(diǎn)至9點(diǎn)之間。機(jī)動(dòng)車選擇普通的大眾轎車，車燈距地面75 cm，照度計(jì)的高度為1.5 m。設(shè)機(jī)動(dòng)車左面的車燈為A，右面的車燈為B，兩燈之間距離為1 m。照度計(jì)選用TES-1332A。將車停在周圍無(wú)光的試驗(yàn)場(chǎng)地，打開(kāi)機(jī)動(dòng)車遠(yuǎn)光燈，同時(shí)用黑色罩子罩住機(jī)動(dòng)車B燈，根據(jù)對(duì)向機(jī)動(dòng)車與駕駛員的可能距離，在橫向距離機(jī)動(dòng)車A燈1 m、2 m、3 m處布點(diǎn)，縱向每1 m布點(diǎn)一個(gè)，共45個(gè)點(diǎn)，測(cè)量布點(diǎn)上的垂直照度，然后用黑色罩子遮住A燈，移開(kāi)B燈罩子，測(cè)量布點(diǎn)上的垂直照度，測(cè)量點(diǎn)位見(jiàn)圖1。

圖1　測(cè)量點(diǎn)位Fig.1　Measurement points

圖2　眩光源與視線之間的夾角Fig.2　The angle between glare source and sight

1.2.3補(bǔ)光燈測(cè)量方法

常亮式監(jiān)控探頭補(bǔ)光燈是易對(duì)駕駛員產(chǎn)生眩光的補(bǔ)光裝置，其指向性較強(qiáng)，一般設(shè)置在交會(huì)區(qū)路口。在調(diào)研的34條道路中，道路5、8、12、13、29的補(bǔ)光燈為常亮式，照射方向?yàn)橛熊嚪较?，安裝高度為6 m，人眼高度1.5 m。布點(diǎn)位置選在補(bǔ)光燈正下方，由于機(jī)動(dòng)車的遮光角為20°，距離補(bǔ)光燈水平距離13 m(4.5/tan20°)～30 m范圍每1 m布一個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)量布點(diǎn)上的垂直照度，在同一條道路其他路段相似的布點(diǎn)位置測(cè)量沒(méi)有補(bǔ)光燈影響的垂直照度，相減即為補(bǔ)光燈產(chǎn)生的垂直照度。

1.2.4LED顯示屏測(cè)量方法

亮度計(jì)所在位置與顯示屏底端中間位置的連線垂直于顯示屏底端，且距離30 m[2]，亮度計(jì)正對(duì)顯示屏中心，距離地面1.5 m。測(cè)量時(shí)間為150 s，每5 s記錄一次，獲得瞬時(shí)亮度數(shù)據(jù)，同時(shí)測(cè)量背景載體亮度。通過(guò)瞬時(shí)亮度值和亮度計(jì)到顯示屏中心與顯示屏法線的夾角可以計(jì)算出顯示屏的平均亮度值。亮度計(jì)選取L88亮度計(jì)。

2　眩光評(píng)價(jià)方法

失能眩光的評(píng)價(jià)方法有TI和GR兩種方法，一般用閾值增量TI來(lái)評(píng)價(jià)道路失能眩光，它的適用范圍為路面平均初始亮度Lav處于0.05～5(cd/m2)之間，且1.5°<θ(視線方向與眼睛到光源中心方向的夾角)<60°時(shí)才可以用[3]。但是由于近幾年蘇州對(duì)城市進(jìn)行了亮化改造，根據(jù)2012年蘇州路面亮度的數(shù)據(jù)來(lái)看，主干路的路面亮度有很多都是大于5(cd/m2)的[4]。而且在眩光發(fā)生區(qū)域駕駛員的視線是變化的，燈具也不是現(xiàn)行排列，高度也不符合TI的使用標(biāo)準(zhǔn)，所以TI這種評(píng)價(jià)方法已經(jīng)不能準(zhǔn)確的來(lái)評(píng)價(jià)失能眩光。評(píng)價(jià)方法GR適用于戶外區(qū)域照明，而且對(duì)不舒服眩光和失能眩光都適用，所以采用GR來(lái)對(duì)這三種光源產(chǎn)生的眩光進(jìn)行評(píng)價(jià)。光源與視線之間的夾角θ見(jiàn)圖2。機(jī)動(dòng)車遠(yuǎn)光燈和監(jiān)控探頭補(bǔ)光燈在人眼產(chǎn)生的照度Eglare可以通過(guò)照度計(jì)測(cè)量垂直于人眼水平方向的垂直照度得到，LED顯示屏在人眼產(chǎn)生的照度可以通過(guò)顯示屏的平均亮度、面積、高度及測(cè)點(diǎn)到顯示屏的位置計(jì)算得出[7]，然后根據(jù)CIE相應(yīng)的計(jì)算方法計(jì)算出各自眩光GR值[5-6]。對(duì)于眩光的評(píng)價(jià)標(biāo)度我們采用九點(diǎn)眩光評(píng)價(jià)表來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)[6]。CIE規(guī)定機(jī)動(dòng)車道路眩光GR值應(yīng)小于45[8]，人眼對(duì)眩光的感受從側(cè)面反映出眩光對(duì)道路光環(huán)境的影響程度。

造成空駛的不合理運(yùn)輸主要有以下幾種原因：①?zèng)]有充分利用社會(huì)化的運(yùn)輸體系，只依靠自備車送貨提貨，這往往會(huì)出現(xiàn)單程重車，單程空駛的不合理運(yùn)輸方式。②企業(yè)由于工作計(jì)劃不周，造成貨源數(shù)量不真實(shí)，車輛空去接近空回，形成幾乎雙程空駛。③由于車輛過(guò)分專用，無(wú)法搭運(yùn)其他回程貨，只能單程滿載車，單程回空周轉(zhuǎn)運(yùn)輸[8]。

3　測(cè)量、試驗(yàn)結(jié)果

3.1道路亮度

道路亮度平均值見(jiàn)圖3，12、13、15、16號(hào)道路為L(zhǎng)ED路燈，其余均為高壓鈉燈。從結(jié)果我們可以看出蘇州34條道路中有18條道路的平均亮度高于5cd/m2。

圖3　道路亮度平均值Fig.3　The average value of road luminance

3.2機(jī)動(dòng)車遠(yuǎn)光燈測(cè)量結(jié)果

34條道路十分鐘內(nèi)亂用遠(yuǎn)光燈數(shù)和機(jī)動(dòng)車總數(shù)為531和2754，亂用遠(yuǎn)光燈數(shù)占總數(shù)的19%，每條道路上都有亂用遠(yuǎn)光燈的機(jī)動(dòng)車。在距離機(jī)動(dòng)車1m寬處，A燈在人眼產(chǎn)生的垂直照度標(biāo)記為E(A，1)(lx)，A、B燈在距離機(jī)動(dòng)車1 m寬處產(chǎn)生的等效光幕亮度標(biāo)記為L(zhǎng)(AB，1)(cd/m2)，通過(guò)監(jiān)測(cè)得到不同車燈在不同位置產(chǎn)生的垂直照度見(jiàn)圖4，通過(guò)計(jì)算得到A、B燈在不同位置產(chǎn)生的等效光幕亮度見(jiàn)圖5。由圖4可知，在縱向距45 m內(nèi)，離機(jī)動(dòng)車1 m、2 m、3 m寬的處的照度值隨著縱向距離的增加是先上升再降低的，橫向照度值隨著橫向距離的增大而減小。由圖5可知，在距離機(jī)動(dòng)車橫向1 m、2 m、3 m處，縱向距離機(jī)動(dòng)車20～30 m范圍內(nèi)，A燈和B燈在這個(gè)區(qū)域內(nèi)對(duì)人眼產(chǎn)生的等效光幕亮度較大，不同橫向距離的最大光幕亮度值分別為31.2(cd/m2)、9.3(cd/m2)、3.9(cd/m2)。GR最大值發(fā)生在路面亮度最小的科源路上，距離機(jī)動(dòng)車1 m寬的位置，眩光GR值為93.4，遠(yuǎn)大于CIE規(guī)定的最大值45。駕駛員已經(jīng)處于不可忍受狀態(tài)，容易使駕駛員產(chǎn)生短暫失明，引發(fā)生交通事故。改裝燈的遠(yuǎn)光燈一般為疝氣燈，其亮度比一般遠(yuǎn)光燈還要亮，所以產(chǎn)生的眩光更為嚴(yán)重。

圖4　不同車燈在不同位置產(chǎn)生的垂直照度Fig.4　Vertical illuminance of different lights in different positions

圖5　A、B燈在不同位置產(chǎn)生的等效光幕亮度Fig.5　Equivalent veiling luminance caused by A light and B light in different positions

3.3監(jiān)控探頭補(bǔ)光燈測(cè)量結(jié)果

《交通技術(shù)監(jiān)控成像補(bǔ)光裝置通用技術(shù)規(guī)范》要求基準(zhǔn)軸與補(bǔ)光車道的車道分界線所成的空間角度大于20°[9]。5條道路補(bǔ)光燈基準(zhǔn)軸與車道分界線所成的空間角度分別為12.1°、13.5°、12.7°、14.2°、12.9°，均低于最小值。通過(guò)監(jiān)測(cè)得到5條道路補(bǔ)光燈產(chǎn)生的垂直照度見(jiàn)圖6，通過(guò)計(jì)算得到的等效光幕亮度見(jiàn)圖7。由圖7可知5條道路在距離補(bǔ)光燈20 m～25 m區(qū)域內(nèi)等效光幕亮度較大，等效光幕亮度最大值分別為2.35(cd/m2)、3.16(cd/m2)、1.76(cd/m2)、0.87(cd/m2)、1.29(cd/m2)，5條道路GR最大值依次是50.9、58.4、49.4、47.1、45.1，均超過(guò)了CIE規(guī)定的45。根據(jù)九點(diǎn)眩光評(píng)價(jià)法，道路8的補(bǔ)光燈對(duì)駕駛員產(chǎn)生的眩光接近煩惱的狀態(tài)，影響駕駛員觀看前方路況，而且還會(huì)對(duì)駕駛員的心理產(chǎn)生影響，容易引發(fā)交通事故，評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際人眼感受基本一致。

圖6　補(bǔ)光燈產(chǎn)生的垂直照度Fig.6　Vertical illuminance of flash

圖7　補(bǔ)光燈產(chǎn)生的光幕亮度Fig.7　Veiling luminance of flash

圖8　顯示屏及載體亮度值Fig.8　Brightness value of display and its supporter

3.4LED顯示屏測(cè)量結(jié)果

15塊顯示屏平均亮度及載體亮度見(jiàn)圖8，平行路軸的顯示屏對(duì)駕駛員基本不會(huì)產(chǎn)生眩光，但交會(huì)區(qū)的顯示屏對(duì)駕駛員產(chǎn)生的眩光危害較大，結(jié)合所在路面亮度、顯示屏高度、面積及顯示屏到亮度計(jì)的距離計(jì)算出交會(huì)區(qū)顯示屏眩光GR值見(jiàn)圖9。蘇州還沒(méi)有出臺(tái)有關(guān)LED顯示屏的亮度及安裝標(biāo)準(zhǔn)，深圳在剛編制完成的《深圳市戶外LED顯示屏設(shè)置專項(xiàng)規(guī)劃》中規(guī)定夜間最大允許亮度為500 cd/m2。在調(diào)研的15塊顯示屏中有6塊平均亮度值低于500 cd/m2，其余9塊均高于規(guī)定值，占總數(shù)的60%。其與載體亮度值的亮度比均在幾十甚至上百，容易產(chǎn)生眩光[10]。8塊交會(huì)區(qū)顯示屏中有3塊GR值超過(guò)CIE要求的最大值45，顯示屏眩光GR最大值為3號(hào)屏，數(shù)值為52.5，根據(jù)九點(diǎn)眩光評(píng)價(jià)法，顯示屏的眩光處于可以忍受的狀態(tài)。雖然該顯示屏亮度平均值沒(méi)有超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值，但是其安裝的位置過(guò)低，容易分散駕駛員注意力，對(duì)行車安全有一定的影響。評(píng)價(jià)結(jié)果與主觀感受基本一致。

圖9　交會(huì)區(qū)顯示屏眩光GR值Fig.9　GR value of display glare at junction

4　解決對(duì)策及建議

4.1遠(yuǎn)光燈

從三種光源的GR值來(lái)看，遠(yuǎn)光燈對(duì)駕駛員同時(shí)也是對(duì)道路光環(huán)境影響最大?！短K州市道路交通安全條例》規(guī)定，夜間路燈照明良好時(shí)，不得使用遠(yuǎn)光燈。由調(diào)研結(jié)果可知，市區(qū)內(nèi)道路照明良好，交警部門應(yīng)該定期開(kāi)展市區(qū)道路違規(guī)使用遠(yuǎn)光燈和改裝燈的專項(xiàng)整治活動(dòng)，通過(guò)電視公益廣告使人們懂得如何正確使用燈光。有隔離帶路段，加高綠化高度或者隔離欄上增設(shè)防暈眩板，遇到對(duì)向有開(kāi)著遠(yuǎn)光燈的機(jī)動(dòng)車時(shí)，距對(duì)方20～30 m時(shí)要尤其警惕，可采取提前減速或駛?cè)肫渌嚨赖仍黾訖M向距離的方法來(lái)降低遠(yuǎn)光燈對(duì)駕駛員產(chǎn)生的眩光影響。在道路條件許可情況下加大與對(duì)向車道間的橫向距離，減輕眩光對(duì)道路光環(huán)境的影響。

4.2監(jiān)控探頭補(bǔ)光燈

監(jiān)控探頭對(duì)于城市的治安和交通管理有著很重要的作用，越來(lái)越多的道路開(kāi)始安裝監(jiān)控探頭，但是較亮的補(bǔ)光燈容易引發(fā)交通事故。根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知調(diào)研的5處監(jiān)控探頭補(bǔ)光燈對(duì)道路光環(huán)境的影響程度在三種光源中排在第二位。根據(jù)CIE相關(guān)計(jì)算公式及規(guī)定的道路GR最大值45，我們可以通過(guò)調(diào)低補(bǔ)光燈照度和增大安裝角度，使補(bǔ)光燈在5條道路等效光幕亮度最大處的Eglare和θ2的比值控制在0.134、0.072、0.087、0.115、0.127以下，同時(shí)補(bǔ)光燈基準(zhǔn)軸方向與水平方向的夾角應(yīng)大于20°。在距離補(bǔ)光燈20～25 m的區(qū)域內(nèi)要特別注意，提前減速慢行。在既不影響監(jiān)控探頭清楚的拍到駕駛員面部的情況下，又使對(duì)駕駛員產(chǎn)生的眩光降到最低。對(duì)于非采集駕駛員面部信息的監(jiān)控探頭補(bǔ)光燈應(yīng)盡可能將拍攝方向設(shè)置為拍攝車尾的位置。

4.3LED顯示屏

LED顯示屏在三種容易產(chǎn)生眩光的光源中對(duì)道路光環(huán)境影響最小。交會(huì)區(qū)是事故多發(fā)地區(qū)，為了避免顯示屏干擾駕駛員的行車判斷，應(yīng)該優(yōu)先降低交會(huì)區(qū)LED顯示屏亮度或增加安裝高度，使顯示屏的眩光值低于CIE許可的最大值45，我們根據(jù)CIE提出的GR計(jì)算公式及圖3，可以把3號(hào)顯示屏的高度調(diào)整為至少3.7 m，將4、12號(hào)屏的亮度分別調(diào)整為684(cd/m2)和746(cd/m2)以內(nèi)，對(duì)于面積超過(guò)10 m2，亮度大于500(cd/m2)的顯示屏，路面亮度為5(cd/m2)，根據(jù)CIE公式得出最低安裝高度為3.6 m。蘇州應(yīng)該根據(jù)自身道路亮度制定本市LED顯示屏的設(shè)置規(guī)劃，對(duì)設(shè)置亮度和安裝高度做出規(guī)定，降低LED顯示屏對(duì)道路光環(huán)境的影響。

5　總結(jié)

本文對(duì)機(jī)動(dòng)車遠(yuǎn)光燈、監(jiān)控探頭補(bǔ)光燈及LED顯示屏這三種光源進(jìn)行眩光評(píng)價(jià)，采用GR公式來(lái)計(jì)算眩光值。通過(guò)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的計(jì)算和分析，得出對(duì)道路光環(huán)境影響程度由大到小依次是機(jī)動(dòng)車遠(yuǎn)光燈、監(jiān)控探頭補(bǔ)光燈和LED顯示屏。針對(duì)遠(yuǎn)光燈產(chǎn)生的眩光，提出了加強(qiáng)遠(yuǎn)光燈管理、在有隔離帶路段加高綠化高度或者隔離欄上增設(shè)防暈眩板、有條件路段增加與對(duì)向車道間的橫向距離等措施；針對(duì)補(bǔ)光燈產(chǎn)生的眩光，提出將補(bǔ)光燈基準(zhǔn)軸方向與水平方向的夾角設(shè)置為大于20°。對(duì)于非采集駕駛員面部信息的監(jiān)控探頭補(bǔ)光燈應(yīng)盡可能設(shè)置在拍攝車尾的位置；針對(duì)LED顯示屏產(chǎn)生的眩光，提出將面積大于10 m2、亮度大于500(cd/m2)的LED顯示屏安裝高度設(shè)置為至少3.6 m，并盡快出臺(tái)蘇州戶外LED顯示屏設(shè)置規(guī)劃。

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Analysis on Factors Affecting Road’s Light Environment at Night of Urban District in Suzhou

HAN Bing，CHEN Kangli

(School of Environmental Science and Engineering，Suzhou University of Science and Technology，Suzhou215011, China)

The road’s light environment are affected by three main factors: brightness of LED displays, flash of monitors and glare produced by headlights of motor vehicles.As lightening projects are implemented by Suzhou government these years, road surface luminance becomes high. Also driver’s sight in area glare happening is changeable, then these 3 glare sources can’t be accurately evaluated with TI. So GR is chosen to calculate glare value. After measuring and analyzing brightness of these three glare light sources based on roadway luminance, value of glare is gotten. The obtained results shall be compatible with each other and CIE standard value, then influence degree of these three glare light sources to road’s light environment can be concluded.In order to minimize the impact of glare, methods, like installing anti-glare board, adjusting install degree of fill flash and changing height and brightness of display screen.

urban；road；light environment；factors；glare

TM923

ADOI:10.3969/j.issn.1004-440X.2016.05.008