潮濕路面公路眩光評(píng)價(jià)指標(biāo)分析

龐志顯，吳咪藝，于斌，彭煒智，孟祥成

(1.中設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 210014；2.東南大學(xué) 交通學(xué)院)

中國(guó)現(xiàn)行照明指標(biāo)包括眩光限制指標(biāo)等，都是針對(duì)干燥路面所提出的，并未對(duì)潮濕路面進(jìn)行說(shuō)明。而國(guó)際照明委員會(huì)(CIE)于1976年出版的報(bào)告《Road Lighting for Wet Condition》指出，路面處于潮濕狀態(tài)，其反射性能以及路面亮度均勻度會(huì)受到影響。并且，由于潮濕路面的鏡面因數(shù)增大，鏡面反射現(xiàn)象增強(qiáng)，這也會(huì)對(duì)眩光現(xiàn)象起到增強(qiáng)作用。因此，適用于干燥路面上的相關(guān)路面照明設(shè)計(jì)指標(biāo)不適用于潮濕路面。但之前的眩光指標(biāo)研究?jī)H針對(duì)干燥路面。

康品春從眩光的標(biāo)準(zhǔn)出發(fā)討論目前眩光測(cè)試存在的問(wèn)題，指出采用不同眩光評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)UGR或是GR的場(chǎng)合，同樣沒(méi)有考慮潮濕路面的情況。雖然路面在潮濕狀態(tài)下其相關(guān)的光學(xué)參數(shù)以及反射特性都有所變化，但是，由于潮濕情況下相關(guān)參數(shù)的測(cè)定復(fù)雜，中國(guó)在道路照明設(shè)計(jì)中并未對(duì)路面潮濕狀況做出特殊說(shuō)明。

另外，目前路面眩光的研究主要集中在路面降雨的分析上，大多是針對(duì)傳統(tǒng)的密級(jí)配瀝青混凝土路面雨天易出現(xiàn)打滑、水漂、濺起水霧等問(wèn)題而采用透水性瀝青路面?？弟娀鸾榻B的OGFC透水瀝青混合料能利用其結(jié)構(gòu)中的連通空隙迅速排除表面積水，從而減少雨天路面眩光，其他針對(duì)眩光的排水瀝青路面設(shè)計(jì)也很普遍。然而，眩光主要是由于路表反射產(chǎn)生，要想真正解決雨天眩光的問(wèn)題，僅僅對(duì)路面降雨的分析是不夠的，還需要針對(duì)路面反射特性對(duì)潮濕狀態(tài)路面眩光評(píng)價(jià)指標(biāo)的適用性進(jìn)行分析，而目前在這方面的研究十分欠缺。因此，根據(jù)路面反射特性來(lái)驗(yàn)證眩光評(píng)價(jià)指標(biāo)在潮濕路面下的有效性具有重要的意義。

該文通過(guò)DIALux軟件進(jìn)行照明模擬，基于潮濕路面反射特性研究并提出對(duì)于潮濕路面的眩光評(píng)價(jià)指標(biāo)。該眩光評(píng)價(jià)指標(biāo)將使道路照明在設(shè)計(jì)階段可以兼顧到潮濕狀況下路面特殊的光學(xué)性能，對(duì)于減輕雨天失能眩光現(xiàn)象、保障雨天行車(chē)安全、為駕駛員在特殊路況下提供良好夜間視覺(jué)環(huán)境具有重要意義。

1 眩光評(píng)價(jià)指標(biāo)

眩光是指因?yàn)槿搜垡曇胺秶鷥?nèi)出現(xiàn)了極端的亮度對(duì)比而造成的人眼視覺(jué)不適甚至可見(jiàn)度衰減的視覺(jué)狀態(tài)。

眩光現(xiàn)象是照明設(shè)計(jì)中不可忽視的，各個(gè)國(guó)家以及相關(guān)機(jī)構(gòu)都給出了眩光評(píng)價(jià)指標(biāo)。其中應(yīng)用廣泛、具有代表性的指標(biāo)有美國(guó)的視覺(jué)舒適幾率、眩光控制等級(jí)、CIE的眩光指數(shù)等。歐盟EN 13201也規(guī)定了道路閾值增量TI的測(cè)試方法和評(píng)價(jià)指標(biāo)。這些指標(biāo)并不都完全適用于道路照明中的眩光評(píng)價(jià)，比如統(tǒng)一眩光值(UGR)，其主要用于室內(nèi)照明環(huán)境的度量。在道路照明設(shè)計(jì)中，通常采用的是閾值增量、眩光控制等級(jí)、環(huán)境比。根據(jù)中國(guó)CJJ 45-2015《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》和GB/T 24969-2010《公路照明技術(shù)條件》，中國(guó)城市道路和公路中有關(guān)眩光限制的指標(biāo)包括閾值增量和環(huán)境比等。閾值增量可以根據(jù)燈具在視網(wǎng)膜上產(chǎn)生的光幕亮度和路面的初始平均亮度計(jì)算。

閾值增量(TI)：失能眩光的度量，在中國(guó)現(xiàn)行設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中的定義為：存在眩光源時(shí)，為了達(dá)到同樣看清物體的目的，在物體及其背景之間的亮度對(duì)比所需要增加的百分比。這種針對(duì)失能眩光的評(píng)價(jià)指標(biāo)是從Holladay公式中發(fā)展而來(lái)的。

環(huán)境比：依照現(xiàn)行設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)境比(SR)是機(jī)動(dòng)車(chē)道路緣石外側(cè)帶狀區(qū)域內(nèi)的平均水平照度與路緣石內(nèi)側(cè)等寬度機(jī)動(dòng)車(chē)道上的平均水平照度之比。帶狀區(qū)域的寬度取機(jī)動(dòng)車(chē)道路半寬度與機(jī)動(dòng)車(chē)道路緣石外側(cè)無(wú)遮擋帶狀區(qū)域?qū)挾榷咧g的較小者，但不超過(guò)5 m。在規(guī)范中環(huán)境比的限值一般取最小值為0.5，照明設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)保證環(huán)境比(SR)≥0.5。

亮度均勻度：亮度分布不均勻是眩光現(xiàn)象產(chǎn)生的原因之一，因此，該文引入亮度均勻度作為眩光評(píng)價(jià)的參考指標(biāo)。亮度均勻度常被使用于評(píng)價(jià)道路照明設(shè)計(jì)水平，主要包括兩種：路面亮度總均勻度U0和路面亮度縱向均勻度UL。路面亮度總均勻度(U0)的定義是道路上最小亮度與道路的平均亮度的比值；路面亮度縱向均勻度(UL)的定義是路面上通過(guò)駕駛員(觀察者)位置且與路線(xiàn)軸線(xiàn)平行的直線(xiàn)上最小亮度和最大亮度之比。其作用在于限制沿車(chē)道中心線(xiàn)行車(chē)方向最大亮度差，減少駕駛員夜間行車(chē)時(shí)亮度不斷變化帶來(lái)的干擾，提高駕駛員的視覺(jué)舒適感。

眩光控制等級(jí)：對(duì)于不舒適眩光的評(píng)價(jià)，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)主要采用基于人的心理評(píng)價(jià)的眩光控制等級(jí)(G)。眩光控制等級(jí)主要取決于特定燈具指數(shù)和道路照明特性。

2 路面反射特性

在進(jìn)行道路路面照明設(shè)計(jì)時(shí)，路面的平均亮度Lav(按照CIE有關(guān)規(guī)定在路面上預(yù)先設(shè)定的點(diǎn)上測(cè)得的或計(jì)算得到的各點(diǎn)亮度的平均值)和亮度均勻度(U)是所有指標(biāo)考慮和計(jì)算的基礎(chǔ)，而上述兩項(xiàng)指標(biāo)又與道路路面反射特性緊密相關(guān)。根據(jù)CIE的規(guī)定，道路照明設(shè)計(jì)中針對(duì)路面反射特性的考量主要是依靠在計(jì)算其他參數(shù)時(shí)將亮度衰減系數(shù)表格納入考慮，即標(biāo)準(zhǔn)r表(反射表)。目前，國(guó)內(nèi)外的規(guī)范中，各項(xiàng)照明指標(biāo)都將干燥路面的反射性能納入考量范圍。由于測(cè)量的繁瑣和計(jì)算的冗雜，潮濕狀態(tài)下的路面反射特性并未能在各項(xiàng)規(guī)范中體現(xiàn)，中國(guó)相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)此均未做出解釋或補(bǔ)充說(shuō)明。目前，只有CIE在其1979年的報(bào)告《Road Lighting For Wet Conditions》中進(jìn)行過(guò)詳細(xì)討論，并提出參考意見(jiàn)。

2.1 路面反射特性參數(shù)

平均亮度系數(shù)Q0用于定量描述路面亮度，也是CIE進(jìn)行路面覆蓋層分類(lèi)的主要依據(jù)之一。對(duì)于集料被瀝青包裹的路面，石料或者集料的亮度是最為重要的參數(shù)。此處指的石料或者集料，是固定 1°觀察角可見(jiàn)的部分，Q0值正是依據(jù)這部分的亮度測(cè)量結(jié)果得到。當(dāng)路面中存在碎料的時(shí)候，這些碎料會(huì)使得覆蓋層內(nèi)的其他石料的亮度昏暗，因而由它的亮度決定干燥情況下的平均亮度系數(shù)Q0。

鏡面反射因子S1、S2是在兩種不同路面情況下亮度衰減系數(shù)的比值，可以用來(lái)反映路面反射特性。

實(shí)際上，平均亮度系數(shù)Q0和鏡面反射因子S1的值對(duì)道路照明設(shè)計(jì)有著重要的影響。當(dāng)平均亮度系數(shù)Q0值越大，則路燈的間隔越大，路燈的功率越小。鏡面反射因子S1值高則會(huì)導(dǎo)致路燈的設(shè)置變得復(fù)雜。隨著路面物理狀況的變化，其表面的亮度以及亮度均勻度也很容易隨之發(fā)生變化。鏡面反射因子S1、S2的變化對(duì)于亮度分布的影響是不同程度的。鏡面反射因子S1的增長(zhǎng)會(huì)造成總亮度均勻度U0的迅速降低，但是其變化對(duì)縱向均勻度UL并無(wú)影響；另一方面，鏡面反射因子S2的增長(zhǎng)將會(huì)使總的均勻度和縱向均勻度同時(shí)增長(zhǎng)。而路面的亮度與亮度分布的均勻度決定著眩光現(xiàn)象是否產(chǎn)生以及影響的程度。

2.2 干燥和潮濕路面的反射特性標(biāo)準(zhǔn)

依照CIE的規(guī)定，將干燥路面的覆蓋層根據(jù)試驗(yàn)實(shí)測(cè)的平均亮度系數(shù)Q0和鏡面反射因子S1(由于鏡面反射因子S2是依據(jù)Q0計(jì)算出來(lái)的，故含蓋在Q0中考慮)劃分為R、N、C類(lèi)。R類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)荷蘭等國(guó)家的道路路面的試驗(yàn)樣本進(jìn)行分類(lèi)，N類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)則是根據(jù)丹麥等國(guó)家的道路路面的試驗(yàn)樣本進(jìn)行分類(lèi)，C類(lèi)是CIE在1984年聯(lián)合技術(shù)報(bào)告《道路表面與照明》中提出的。中國(guó)道路由于缺乏此類(lèi)數(shù)據(jù)，一般模擬時(shí)采用R類(lèi)和C類(lèi)。在此次研究中，針對(duì)干燥路面，主要采用R類(lèi)分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。R類(lèi)主要分為4個(gè)等級(jí)，它們具有截然不同的平均亮度系數(shù)Q0和鏡面反射因子S1，由路面的紋理構(gòu)造決定。

潮濕狀態(tài)下路面的光反射特性與干燥狀態(tài)下有很大不同。路面干燥時(shí)，反射以漫反射為主。路面潮濕時(shí)，鏡面反射現(xiàn)象隨著潮濕程度提高而增加。普遍認(rèn)為潮濕路面具有較干燥路面更高的平均亮度系數(shù)Q0，更低的鏡面反射因子S1。同時(shí)，紋理在路面處于潮濕狀態(tài)時(shí)較之干燥狀態(tài)下具有更強(qiáng)的影響力。在潮濕路面上，存在鏡面反射部分的亮度會(huì)提高而其他地方則會(huì)降低，最終會(huì)導(dǎo)致道路的平均亮度增加以及由照明設(shè)施產(chǎn)生的眩光減少。平均亮度增加的同時(shí)最小亮度減少，這種現(xiàn)象導(dǎo)致亮度總均勻度U0的大幅度衰減。

因此針對(duì)潮濕路面需要另一套指標(biāo)，該文針對(duì)潮濕狀態(tài)下路面的眩光指標(biāo)展開(kāi)，關(guān)于潮濕路面的模擬和參數(shù)的使用都是基于CIE的47號(hào)技術(shù)報(bào)告中所提供的一系列參考值和建議。CIE在R、N、C三類(lèi)外，針對(duì)潮濕路面提出了W分類(lèi)體系。CIE推薦的R類(lèi)和W類(lèi)覆蓋層的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。路面處于潮濕狀態(tài)時(shí)，路面反射性能的具體分級(jí)見(jiàn)表2。

表1 R、W 分類(lèi)體系限值

注:數(shù)據(jù)源自CIE 30-2,1982。

國(guó)內(nèi)外對(duì)于路面材料尤其是雨天路面材料的反射特性的研究非常少，目前的路面反射特性數(shù)據(jù)大都源于20 世紀(jì)60、70 年代歐洲科學(xué)家所作的研究工作，然而歐洲當(dāng)時(shí)所采用的路面材料與中國(guó)現(xiàn)在廣泛使用的道路材料是不一樣的，至今還沒(méi)有專(zhuān)門(mén)針對(duì)中國(guó)的道路材料的標(biāo)準(zhǔn)路面反射特性數(shù)據(jù)，但是對(duì)于路面反射特性的測(cè)試方法中國(guó)已經(jīng)有了大量的研究。王剛(2017)等在試驗(yàn)室內(nèi)模擬降雨并建立了一套雨天路面反射特性測(cè)試的系統(tǒng)及方法，該方法考慮了中國(guó)目前普遍使用的瀝青路面材料為AC 和SMA的現(xiàn)狀并結(jié)合了中國(guó)路面結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。試驗(yàn)中的亮度系數(shù)分布圖與CIE 標(biāo)準(zhǔn)表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比后發(fā)現(xiàn)兩者分布趨勢(shì)大體一致。因此該文選用的路面反射特性分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)是可靠的。

表2 W 分類(lèi)路面類(lèi)型對(duì)照

注：>W4意味著具有較W4等級(jí)路面更高的鏡面反射性能。數(shù)據(jù)源自國(guó)際照明委員會(huì)技術(shù)報(bào)告《Road Lighting For Wet Conditions》。

3 雙、四車(chē)道路面眩光模擬試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)方案和目的

試驗(yàn)采用德國(guó)照明軟件DIALux分別針對(duì)雙車(chē)道和四車(chē)道道路的情況，依據(jù)干燥和潮濕路面的路面反射特性的不同，設(shè)置不同的道路覆蓋層種類(lèi)進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬試驗(yàn)，觀測(cè)計(jì)算眩光限制指標(biāo)閾值增量TI和照明質(zhì)量指標(biāo)亮度均勻度U，根據(jù)測(cè)光結(jié)果比較干燥和潮濕路面的亮度分布和鏡面反射情況等，從而分析潮濕路面的眩光評(píng)價(jià)指標(biāo)的有效性。

3.2 照明模擬軟件介紹

DIALux是一款德國(guó)的可用于模擬道路照明的燈光模擬計(jì)算軟件。DIALux軟件內(nèi)部?jī)?nèi)置道路模擬模塊并預(yù)設(shè)了國(guó)際照明委員會(huì)(CIE)和北美照明工程學(xué)會(huì)(IESNA)的照明標(biāo)準(zhǔn)，因此它被運(yùn)用于道路照明設(shè)計(jì)。由于其內(nèi)部強(qiáng)大的計(jì)算性能，它在模擬道路照明狀況時(shí)，可以計(jì)算出相關(guān)照明參數(shù)的實(shí)際值。該文選取中國(guó)普遍采用的DIAlux4.12版本。試驗(yàn)中使用的是道路建設(shè)中具有代表性的雷士照明250 W和400 W高壓鈉燈，型號(hào)為NVCNRS031250W，其光源是歐司朗單端高光效高壓鈉燈，型號(hào)為NAV-T250W/SUPER。

3.3 試驗(yàn)樣本介紹

此次研究道路模型采用雙車(chē)道和四車(chē)道兩種類(lèi)型，通過(guò)改變道路路面覆蓋層類(lèi)型、照明設(shè)施設(shè)置參數(shù)等獲得不同樣本。對(duì)于樣本進(jìn)行統(tǒng)一的編號(hào)規(guī)定：雙車(chē)道以阿拉伯?dāng)?shù)字2開(kāi)頭，四車(chē)道以阿拉伯?dāng)?shù)字4開(kāi)頭，對(duì)于道路照明設(shè)施設(shè)置參數(shù)相同，只是改變道路路面覆蓋層的樣本，規(guī)定在編號(hào)末尾標(biāo)注覆蓋層種類(lèi)等以示區(qū)分，如4-2(W1)表示四車(chē)道第二組試驗(yàn)，覆蓋層為W1。

雙車(chē)道道路模擬包括兩組試驗(yàn)，所有樣本的道路寬度設(shè)置為單車(chē)道3.5 m，全車(chē)道寬度7 m。兩組試驗(yàn)根據(jù)覆蓋層種類(lèi)不同各分為6個(gè)樣本，編號(hào)2-1(R2)，代表第一組試驗(yàn)覆蓋層為R2，亮度系數(shù)q0=0.07(干燥狀態(tài)下)，另外的5組依次為2-1(W1)，2-1(W2)，2-1(W3)，2-1(W4)，2-1(Porous)，亮度系數(shù)q0依次為0.110，0.150，0.200，0.250，0.050。樣本2-1(Porous)情況特殊，其覆蓋層選用的是DIALux內(nèi)嵌的Porous Asphalt(UK)類(lèi)型，不屬于CIE的覆蓋層分類(lèi)體系R、N、C、W中的任何一種，主要用于模擬瀝青排水路面的照明狀況，進(jìn)行此試驗(yàn)主要是在后續(xù)分析中作為對(duì)照參考。雙車(chē)道第二組試驗(yàn)，用于模擬潮濕路面以現(xiàn)行設(shè)計(jì)流程采用干燥狀況下的各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)時(shí)的情況。

四車(chē)道試驗(yàn)路燈布置按照規(guī)范要求采取兩側(cè)布置包括對(duì)稱(chēng)布置、交叉布置。由于這兩種布置所設(shè)定的照明設(shè)施參數(shù)不同，故進(jìn)行兩組試驗(yàn)來(lái)分析四車(chē)道狀況下燈具的布設(shè)方式對(duì)于道路路面的照明狀態(tài)和眩光現(xiàn)象是否有所影響。每條車(chē)道設(shè)置為3.5 m，總寬度(有效寬度Weff)為14 m。另外再以W4(鏡面反射效果最大)覆蓋層為設(shè)計(jì)考慮對(duì)象降低模擬路面的潮濕程度進(jìn)行第3組試驗(yàn)。

(1)樣本4-1試驗(yàn)采取的照明設(shè)施布置方式是雙側(cè)對(duì)稱(chēng)布置。樣本包括4-1(R2)，4-1(W1)，4-1(W2)，4-1(W3)，4-1(W4)，亮度系數(shù)q0依次為0.07，0.110，0.150，0.200，0.250。

(2)樣本4-2試驗(yàn)采用的照明設(shè)施的布置方式是雙側(cè)交叉。樣本包括4-2(R2)，4-2(W1)，4-2(W2)，4-2(W3)，4-2(W4)，亮度系數(shù)q0依次為0.07，0.110，0.150，0.200，0.250。

(3)樣本組4-3試驗(yàn)是在試驗(yàn)過(guò)程中考慮反向設(shè)計(jì)的可能下進(jìn)行的。其實(shí)施的基本思路在于，嘗試以W4(鏡面反射效果最大)覆蓋層為設(shè)計(jì)考慮對(duì)象，在該種情境下進(jìn)行照明設(shè)計(jì)，在滿(mǎn)足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)后，降低模擬路面的潮濕程度(由W4等級(jí)按照W3、W2、W1、R2更換覆蓋層)，研究相應(yīng)的數(shù)據(jù)。目的在于判斷實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中若以極端潮濕狀態(tài)路面為設(shè)計(jì)對(duì)象進(jìn)行照明設(shè)計(jì)，是否能基本滿(mǎn)足干燥、潮濕兩種狀況下的照明要求和限制眩光的目的。此組試驗(yàn)采用雙側(cè)交叉。樣本包括4-3(W4)，4-3(W3)，4-3(W2)，4-3(W1)，4-3(R2)。

4 試驗(yàn)測(cè)光結(jié)果和數(shù)據(jù)分析

4.1 雙車(chē)道模擬試驗(yàn)

雙車(chē)道試驗(yàn)第一組試驗(yàn)，通過(guò)改變覆蓋層類(lèi)型，改變發(fā)生在路面的鏡面反射性能模擬道路潮濕狀況。雙車(chē)道第二組試驗(yàn)，模擬潮濕路面以現(xiàn)行設(shè)計(jì)流程采用干燥狀況下的各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。其所得數(shù)據(jù)綜合如表3所示。

表3 雙車(chē)道試驗(yàn)測(cè)光結(jié)果

第一組樣本的數(shù)據(jù)顯示：鏡面反射性能與平均亮度、亮度總均勻度以及亮度縱向均勻的關(guān)系呈現(xiàn)一種固定的變化趨勢(shì)?？梢?jiàn)在雙車(chē)道路面，隨著路面的鏡面反射現(xiàn)象的愈發(fā)強(qiáng)烈，道路的平均亮度會(huì)隨之提高，平均亮度的提高并不會(huì)使得整條道路亮度全面提升。相反，最大亮度和最小亮度的差距將會(huì)加大，導(dǎo)致亮度總均勻度隨鏡面反射效應(yīng)迅速降低，遠(yuǎn)低于現(xiàn)行規(guī)范中的0.4的限制，并且亮度總均勻度在潮濕狀態(tài)下很難滿(mǎn)足干燥狀況下的要求。

兩種狀況下的閾值增量對(duì)比見(jiàn)表3?，F(xiàn)行設(shè)計(jì)流程下潮濕狀態(tài)下平均亮度與實(shí)際狀況下的平均亮度對(duì)比如圖1所示。

圖1 現(xiàn)行設(shè)計(jì)方法與實(shí)際情況對(duì)比

由圖1可知：現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中都以干燥路面為設(shè)計(jì)對(duì)象，不考慮潮濕路面狀況或者以干燥路面狀況涵蓋潮濕路面狀況是不恰當(dāng)?shù)?。首先，針?duì)干燥路面的設(shè)計(jì)方法是將路面以漫反射為主作為設(shè)計(jì)前提，然而潮濕狀況下路面的反射特性發(fā)生了顯著變化，鏡面反射的因素不容忽視。隨著鏡面反射現(xiàn)象的加劇，平均亮度隨之迅速升高。根據(jù)閾值增量計(jì)算公式，閾值增量的值會(huì)迅速降低。甚至雙車(chē)道試驗(yàn)顯示一定情況下閾值增量為0或不足以計(jì)算。顯然，在潮濕狀況下，若以閾值增量作為眩光限制指標(biāo)，已經(jīng)無(wú)法達(dá)到限制的目的，因此需要新的針對(duì)潮濕路面的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)指標(biāo)。

4.2 四車(chē)道模擬試驗(yàn)

四車(chē)道模擬試驗(yàn)進(jìn)行了3組試驗(yàn)。第三組試驗(yàn)為干燥路面試驗(yàn)，第一組試驗(yàn)和第二組試驗(yàn)分別采取了對(duì)稱(chēng)布置和交叉布置的兩種主要燈具布設(shè)方式，是為了對(duì)比四車(chē)道狀況下燈具的布設(shè)方式對(duì)于道路路面的照明狀態(tài)和眩光現(xiàn)象的影響。兩組試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總?cè)绫?中第一、二組數(shù)據(jù)所示。對(duì)比表中數(shù)據(jù)，雖然照明設(shè)施的布設(shè)方式不同，但是在照明設(shè)計(jì)的基本參數(shù)方面的數(shù)據(jù)幾乎一致，則后續(xù)分析可以排除照明裝置的布設(shè)方式對(duì)路面眩光的影響，不將其納入考慮。

從表4可以看出：路面平均亮度和亮度均勻度隨著路面反射性能變化的變化趨勢(shì)與雙車(chē)道模擬試驗(yàn)中變化趨勢(shì)一致，即隨著路面鏡面反射性能提高，鏡面反射現(xiàn)象加劇，路面平均亮度升高而亮度均勻度(總均勻度和縱向均勻度)下降。同時(shí)，四車(chē)道模擬試驗(yàn)也再次驗(yàn)證了閾值增量在路面潮濕狀態(tài)下等于0或者不足以計(jì)算而不能作為眩光限制指標(biāo)。

表4 四車(chē)道試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總

基于在雙車(chē)道和四車(chē)道試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的潮濕狀況下路面平均亮度隨著鏡面反射現(xiàn)象加劇提升、均勻度下降的現(xiàn)象，提出假設(shè)：若以現(xiàn)有分類(lèi)體系中鏡面反射最極端的狀況作為設(shè)計(jì)對(duì)象，進(jìn)行道路照明設(shè)施的布設(shè)與調(diào)整，以滿(mǎn)足干燥條件下的現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，以期提高潮濕狀態(tài)下的均勻度，降低甚至消除眩光現(xiàn)象發(fā)生的可能。樣本4-3以W4覆蓋層作為設(shè)計(jì)對(duì)象進(jìn)行布設(shè)，所得數(shù)據(jù)匯總?cè)绫?中第3組所示。

由表4可以得出：對(duì)于現(xiàn)行規(guī)范中針對(duì)平均亮度0.75 cd/m2、亮度總均勻度0.40、亮度縱向均勻度0.60的限制規(guī)定，上述的各個(gè)覆蓋層都可以充分滿(mǎn)足，并且路面在干燥狀況下的閾值增量為0或小到忽略不計(jì)(即眩光現(xiàn)象被很好地限制)。

4.3 試驗(yàn)結(jié)論

根據(jù)雙車(chē)道模擬試驗(yàn)2-1，四車(chē)道模擬試驗(yàn)4-1和四車(chē)道模擬試驗(yàn)4-2的數(shù)據(jù)分析，當(dāng)路面潮濕程度不斷提高，鏡面反射的現(xiàn)象愈發(fā)嚴(yán)重，數(shù)值上反映為亮度系數(shù)的增加，實(shí)際上會(huì)導(dǎo)致路面Lav大幅提高。與此同時(shí)，U0和UL降低。在正常照明設(shè)置條件下，雖然由于極端亮度對(duì)比產(chǎn)生的眩光現(xiàn)象會(huì)減少，但由于亮度分布不均勻?qū)е碌难９猬F(xiàn)象卻不容忽視。

根據(jù)雙車(chē)道模擬試驗(yàn)2-2，現(xiàn)行設(shè)計(jì)方法下模擬的照明狀況與實(shí)際情況呈現(xiàn)截然相反的亮度變化趨勢(shì)。實(shí)際上，現(xiàn)行設(shè)計(jì)方法無(wú)法準(zhǔn)確反映潮濕路面的照明狀況。顯然，規(guī)范中采用的閾值增量已失去限制的效力。

根據(jù)四車(chē)道模擬試驗(yàn)4-3，可以提供兩種減少眩光的設(shè)計(jì)方法：① 采用均勻度進(jìn)行限制，引入CIE報(bào)告中的建議值0.15作為限制。但是，該方法需要進(jìn)一步的主觀評(píng)價(jià)試驗(yàn)來(lái)確定數(shù)值的可行性；② 設(shè)計(jì)時(shí)以潮濕路面為對(duì)象，以各項(xiàng)指標(biāo)滿(mǎn)足干燥狀態(tài)下的標(biāo)準(zhǔn)值為合格標(biāo)準(zhǔn)。但是，該設(shè)計(jì)方法可能是不經(jīng)濟(jì)的。

5 結(jié)論

現(xiàn)行規(guī)范中，道路照明質(zhì)量的評(píng)估包括眩光現(xiàn)象的限制和道路照明設(shè)計(jì)都是基于道路處于干燥狀態(tài)下的參數(shù)和性能制定的。此次研究圍繞潮濕狀態(tài)下路面眩光限制指標(biāo)展開(kāi)。得到以下主要結(jié)論：

(1)隨著路面不斷變潮濕，路面的鏡面反射性能提高，平均亮度顯著增加，路面亮度總均勻度和亮度縱向均勻度會(huì)顯著下降。潮濕路面亮度均勻度很難達(dá)到干燥狀態(tài)下對(duì)于路面均勻度的要求。

(2)在潮濕狀態(tài)下，閾值增量的數(shù)值遠(yuǎn)低于干燥狀況下的規(guī)范要求甚至可以忽略不計(jì)。換言之，設(shè)計(jì)規(guī)范中針對(duì)眩光做出的限制在潮濕狀況下已經(jīng)失效。

(3)對(duì)潮濕狀態(tài)下亮度總均勻度進(jìn)行限制，可以降低眩光的影響。有兩種方法：① 采取CIE的建議值0.15；② 以道路潮濕狀態(tài)W4作為設(shè)計(jì)對(duì)象進(jìn)行照明布設(shè)，以干燥狀態(tài)下的高指標(biāo)來(lái)限制，但這樣的做法可能不經(jīng)濟(jì)。

(4)在一般照明布置下，排水路面鏡面反射性能低于一般干燥路面，路面以漫反射為主，其閾值增量會(huì)保持一個(gè)較高的水平，通過(guò)將TI在現(xiàn)有規(guī)范上進(jìn)行10%～15%的限制可以對(duì)眩光起到有效的限制作用。