基于DIALux 軟件的道路照明設計

張志遠，楊春宇，馬俊濤

(重慶大學 建筑城規學院，山地城鎮與新技術教育部重點實驗室，重慶 400045)

0 引言

為了保障交通安全，提高交通運輸效率，道路照明需要為各種車輛的駕駛人員以及行人提供良好的視覺環境。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量的因素間存在一定的內在關系，而且對駕駛員的視功能起綜合影響作用，即這些道路照明質量指標綜合起來決定了道路照明可見度的好壞，對駕駛員在夜間舒適、快速地行車產生重大影響。好的道路照明環境能有效降低夜間行車事故率，增加駕駛員的機警度，減少反應時間。因此，道路照明設計的優劣直接影響到道路工程的實際使用效果，是道路工程設計的重要組成部分。

1 現行道路照明設計標準與DIALux 軟件內置標準

1.1 現行道路照明設計標準

2007年v7月1日，我國正式實施編號為CJJ 45—2006 的《城市道路照明設計標準》，原CJJ 45—91 標準同時廢止。這標志著我國現行的《城市道路照明設計標準》開始與國際先進標準接軌。

新標準中把亮度作為道路照明的評價系統，規定機動車交通道路照明應以路面平均亮度(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、環境比和誘導性為評價指標。這些指標的確定參考了CIE(國際照明委員會)、IESNA (北美照明工程學會)等國際照明組織以及一些國家的照明標準，實現了與國際標準接軌。新標準中亮度評價系統的各項評價指標與CIE 相關文件中的規定相同。目前國際照明委員會和世界上多數國家也都是以亮度為依據制定道路照明標準。由于機動車駕駛員行車作業時，眼睛直接感受到的是路面亮度而不是照度，因此以亮度為依據制定標準更為科學合理。

新標準中認為，把亮度作為道路照明評價系統的同時也接受照度這一評價系統是針對我國國情而采用的一種過渡辦法。但是在有條件進行亮度計算和測量的情況下，還應以亮度為準。

但是我國目前道路照明設計水平相對落后，當前道路照明設計多采用照度評價系統，主要原因是亮度評價系統計算過程非常復雜，要完成亮度評價系統各項指標的計算，計算量巨大。

1.2 DIALux 軟件及其內置標準

DIALux 是一款由德國軟件公司開發的免費專業照明設計軟件，可以實現對照明設計的精確仿真和計算。由于其免費的策略以及友好的操作界面，和對眾多主流燈具廠家數據庫的支持，被越來越廣泛地應用。DIALux 具有以下的特點:(1)使用范圍廣;(2)易學易用;(3)開放性的燈具數據庫;(4)效果表達真實;(5)強大的照明計算與結果輸出。

在道路照明設計中，DIALux 不僅可以根據國際照明委員會(CIE)的定義和規定方法進行快速準確地計算，輸出亮度、照度體系下全部照明評價指標的計算結果及圖表，而且可便捷地輸出道路3D 虛擬實景圖、偽色照度或亮度效果圖等直觀的3D 仿真效果。還可根據照明標準值與計算結果對比，給出設計方案是否符合照明標準值的評估報告。值得注意的是，DIALux 雖然內置了歐美道路照明標準值(EN13201)，但是支持對內置標準進行自定義修改，實際應用中可將其調整為CJJ 45—91 標準。

2 DIALux 的建模過程

DIALux 內置了一套非常簡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，可以設定道路模型的組件和尺寸，同時可以對道路的維護系數以及簡化亮度系數表(即界面中的覆蓋層)進行設置。點擊下一步進入評估區域和照度種類對話窗口，修改EN13201 中的標準值。

如上文所述，DIALux 內置了歐美道路照明標準值(EN13201)，在這一步要對相應的標準值進行修改，根據設計方案的照明等級將之設置為CJJ 45—91標準中規定的標準值，如圖2 所示。

圖1 街道精靈建模界面

圖2 修改EN13201 標準

道路建模完成后，為道路照明設計載入燈具，由于DIALux 實行開源的燈具數據庫，可以快捷地找到并載入選定的道路照明燈具。點擊下一步，進入可變參數對話窗。窗口中給出的可變參數包括燈桿距離、光點高度、光點突出部分、斜坡。其中，光點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，設定可變參數的數量，對固定參數，可在下方設定固定參數的參數值。在燈具的排列方式選項中，可選擇設計方案中采用的燈具布排方式。此界面設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 燈具的可變參數選項

點擊下一步，DIALux 會列出可變參數額所有可能排列組合，并遵照國際照明委員會(CIE)定義的算法自動進行計算，將計算結果與標準值進行比較，符合標準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。選擇其中一個方案，點擊下一步，開始計算。完成后，在CAD 窗口中出現仿真模型，如圖5 所示。

圖4 符合標準值的布排方案列表

圖5 仿真模型輸出

3 DIALux 的結果輸出

DIALux 的計算結果可在報表標簽區查詢并進行輸出。道路照明計算一般需要輸出的結果報表有:照明器具表(含燈具和光源參數以及燈具配光曲線)、平面數據表(含道路尺寸與燈具排列參數)、偽色表現圖(偽色圖中可采用亮度指標，見圖6)、測光結果表(亮度評價體系各參數計算結果，見圖7)、點照度值(各計算點的照度值圖表)、點輝度圖，見圖8。需要著重說明的是，在DIALux 的計算評估結果中缺少對各評估區域照明功率密度值(LPD)的計算，而機動車道的LPD 值在《標準》中的第7.1.2 條中為強制性條文規定，所以設計人員在使用DIALux 建模計算后需要對LPD 值進行驗算，確定該照明設計方案LPD 值是否符合規范要求。

圖6 偽色表現圖

圖7 測光結果表

圖8 點輝度圖(亮度)

4 小 結

利用DIALux 照明設計軟件對道路照明效果進行計算機輔助設計和仿真評估，可快速準確計算各項亮度評價系統的參數指標，得到有關道路照明的可靠評估結果?？蔀榈缆氛彰鞑少徥褂梅?、設計者提供接近真實的光環境，減少道路照明設計中因繁復計算、核算產生的巨大工作量。設計人員依據道路亮度評價系統進行道路照明設計，分析評估照明燈具能否滿足相應道路照明標準的要求，有利于提高我國道路照明設計質量，與國際先進設計水平接軌。

［1］CJJ45—2006，城市道路照明設計標準［S］

［2］DIALux 用戶使用手冊［M］

［3］榮浩磊，何佳明.照明設計軟件比較綜述［J］.照明工程學報，2005，12(4):81～86

［4］任愷.照明設計軟件DIALux 應用簡介［J］.應用科技