蘇州市區夜間道路光環境影響因素分析

韓　兵，陳亢利

(蘇州科技學院環境科學與工程學院，江蘇 蘇州　215011)

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蘇州市區夜間道路光環境影響因素分析

韓兵，陳亢利

(蘇州科技學院環境科學與工程學院，江蘇 蘇州215011)

機動車遠光燈、監控探頭補光燈、LED顯示屏產生的眩光是影響夜間道路光環境的重要因素。由于蘇州近幾年對城市進行亮化改造，導致路面亮度整體偏高，且眩光發生區域駕駛員的視線是變化的，所以TI法已經不能準確地對這三種眩光進行評價，采用GR公式來計算這三種光源的眩光值。通過對這三種光源的數據進行測量、計算得出相應的等效光幕亮度，結合路面亮度得出眩光GR值，將計算結果與CIE規定的最大值相比較，得出各光源產生的眩光對道路光環境的影響程度。為了降低眩光對光環境的影響，提出加高綠化高度或安裝防眩板、調整補光燈安裝角度以及顯示屏的高度和亮度等措施。

市區；道路；光環境；影響因素；眩光

引言

市區夜間道路上產生的眩光污染主要是由機動車遠光燈、監控探頭補光燈、LED顯示屏產生的。本文對這三種眩光進行評價，通過眩光GR值來表示其對道路光環境影程度的大小，同時針對三種眩光污染提出相應的解決途徑。

1　測量對象及方法

1.1測量對象

調研對象為蘇州市區具有代表性的道路、機動車遠光燈及道路兩旁LED顯示屏，對道路和顯示屏進行編號，調研對象見表1。共計道路34條，顯示屏15塊。

表1　測量對象

1.2測量方法

1.2.1道路亮度測量方法

道路亮度的測量方法依據《照明測量方法》(GB/T 5700—2008)[1]中相關測量方法進行測量，亮度計選取L88亮度計。測量時間選在夜間9點至10點。

1.2.2機動車遠光燈照度測量方法

調研時，記錄十分鐘內經過的車輛數和亂用遠光燈數，記錄時間為晚上8點至9點之間。機動車選擇普通的大眾轎車，車燈距地面75 cm，照度計的高度為1.5 m。設機動車左面的車燈為A，右面的車燈為B，兩燈之間距離為1 m。照度計選用TES-1332A。將車停在周圍無光的試驗場地，打開機動車遠光燈，同時用黑色罩子罩住機動車B燈，根據對向機動車與駕駛員的可能距離，在橫向距離機動車A燈1 m、2 m、3 m處布點，縱向每1 m布點一個，共45個點，測量布點上的垂直照度，然后用黑色罩子遮住A燈，移開B燈罩子，測量布點上的垂直照度，測量點位見圖1。

圖1　測量點位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補光燈測量方法

常亮式監控探頭補光燈是易對駕駛員產生眩光的補光裝置，其指向性較強，一般設置在交會區路口。在調研的34條道路中，道路5、8、12、13、29的補光燈為常亮式，照射方向為迎著行車方向，安裝高度為6 m，人眼高度1.5 m。布點位置選在補光燈正下方，由于機動車的遮光角為20°，距離補光燈水平距離13 m(4.5/tan20°)～30 m范圍每1 m布一個測點，測量布點上的垂直照度，在同一條道路其他路段相似的布點位置測量沒有補光燈影響的垂直照度，相減即為補光燈產生的垂直照度。

1.2.4LED顯示屏測量方法

亮度計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]，亮度計正對顯示屏中心，距離地面1.5 m。測量時間為150 s，每5 s記錄一次，獲得瞬時亮度數據，同時測量背景載體亮度。通過瞬時亮度值和亮度計到顯示屏中心與顯示屏法線的夾角可以計算出顯示屏的平均亮度值。亮度計選取L88亮度計。

2　眩光評價方法

失能眩光的評價方法有TI和GR兩種方法，一般用閾值增量TI來評價道路失能眩光，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°時才可以用[3]。但是由于近幾年蘇州對城市進行了亮化改造，根據2012年蘇州路面亮度的數據來看，主干路的路面亮度有很多都是大于5(cd/m2)的[4]。而且在眩光發生區域駕駛員的視線是變化的，燈具也不是現行排列，高度也不符合TI的使用標準，所以TI這種評價方法已經不能準確的來評價失能眩光。評價方法GR適用于戶外區域照明，而且對不舒服眩光和失能眩光都適用，所以采用GR來對這三種光源產生的眩光進行評價。光源與視線之間的夾角θ見圖2。機動車遠光燈和監控探頭補光燈在人眼產生的照度Eglare可以通過照度計測量垂直于人眼水平方向的垂直照度得到，LED顯示屏在人眼產生的照度可以通過顯示屏的平均亮度、面積、高度及測點到顯示屏的位置計算得出[7]，然后根據CIE相應的計算方法計算出各自眩光GR值[5-6]。對于眩光的評價標度我們采用九點眩光評價表來進行評價[6]。CIE規定機動車道路眩光GR值應小于45[8]，人眼對眩光的感受從側面反映出眩光對道路光環境的影響程度。

造成空駛的不合理運輸主要有以下幾種原因：①沒有充分利用社會化的運輸體系，只依靠自備車送貨提貨，這往往會出現單程重車，單程空駛的不合理運輸方式。②企業由于工作計劃不周，造成貨源數量不真實，車輛空去接近空回，形成幾乎雙程空駛。③由于車輛過分專用，無法搭運其他回程貨，只能單程滿載車，單程回空周轉運輸[8]。

3　測量、試驗結果

3.1道路亮度

道路亮度平均值見圖3，12、13、15、16號道路為LED路燈，其余均為高壓鈉燈。從結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機動車遠光燈測量結果

34條道路十分鐘內亂用遠光燈數和機動車總數為531和2754，亂用遠光燈數占總數的19%，每條道路上都有亂用遠光燈的機動車。在距離機動車1m寬處，A燈在人眼產生的垂直照度標記為E(A，1)(lx)，A、B燈在距離機動車1 m寬處產生的等效光幕亮度標記為L(AB，1)(cd/m2)，通過監測得到不同車燈在不同位置產生的垂直照度見圖4，通過計算得到A、B燈在不同位置產生的等效光幕亮度見圖5。由圖4可知，在縱向距45 m內，離機動車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，在距離機動車橫向1 m、2 m、3 m處，縱向距離機動車20～30 m范圍內，A燈和B燈在這個區域內對人眼產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最大值發生在路面亮度最小的科源路上，距離機動車1 m寬的位置，眩光GR值為93.4，遠大于CIE規定的最大值45。駕駛員已經處于不可忍受狀態，容易使駕駛員產生短暫失明，引發生交通事故。改裝燈的遠光燈一般為疝氣燈，其亮度比一般遠光燈還要亮，所以產生的眩光更為嚴重。

圖4　不同車燈在不同位置產生的垂直照度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監控探頭補光燈測量結果

《交通技術監控成像補光裝置通用技術規范》要求基準軸與補光車道的車道分界線所成的空間角度大于20°[9]。5條道路補光燈基準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。通過監測得到5條道路補光燈產生的垂直照度見圖6，通過計算得到的等效光幕亮度見圖7。由圖7可知5條道路在距離補光燈20 m～25 m區域內等效光幕亮度較大，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，均超過了CIE規定的45。根據九點眩光評價法，道路8的補光燈對駕駛員產生的眩光接近煩惱的狀態，影響駕駛員觀看前方路況，而且還會對駕駛員的心理產生影響，容易引發交通事故，評價結果與實際人眼感受基本一致。

圖6　補光燈產生的垂直照度Fig.6　Vertical illuminance of flash

圖7　補光燈產生的光幕亮度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顯示屏測量結果

15塊顯示屏平均亮度及載體亮度見圖8，平行路軸的顯示屏對駕駛員基本不會產生眩光，但交會區的顯示屏對駕駛員產生的眩光危害較大，結合所在路面亮度、顯示屏高度、面積及顯示屏到亮度計的距離計算出交會區顯示屏眩光GR值見圖9。蘇州還沒有出臺有關LED顯示屏的亮度及安裝標準，深圳在剛編制完成的《深圳市戶外LED顯示屏設置專項規劃》中規定夜間最大允許亮度為500 cd/m2。在調研的15塊顯示屏中有6塊平均亮度值低于500 cd/m2，其余9塊均高于規定值，占總數的60%。其與載體亮度值的亮度比均在幾十甚至上百，容易產生眩光[10]。8塊交會區顯示屏中有3塊GR值超過CIE要求的最大值45，顯示屏眩光GR最大值為3號屏，數值為52.5，根據九點眩光評價法，顯示屏的眩光處于可以忍受的狀態。雖然該顯示屏亮度平均值沒有超過標準值，但是其安裝的位置過低，容易分散駕駛員注意力，對行車安全有一定的影響。評價結果與主觀感受基本一致。

圖9　交會區顯示屏眩光GR值Fig.9　GR value of display glare at junction

4　解決對策及建議

4.1遠光燈

從三種光源的GR值來看，遠光燈對駕駛員同時也是對道路光環境影響最大。《蘇州市道路交通安全條例》規定，夜間路燈照明良好時，不得使用遠光燈。由調研結果可知，市區內道路照明良好，交警部門應該定期開展市區道路違規使用遠光燈和改裝燈的專項整治活動，通過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防暈眩板，遇到對向有開著遠光燈的機動車時，距對方20～30 m時要尤其警惕，可采取提前減速或駛入其他車道等增加橫向距離的方法來降低遠光燈對駕駛員產生的眩光影響。在道路條件許可情況下加大與對向車道間的橫向距離，減輕眩光對道路光環境的影響。

4.2監控探頭補光燈

監控探頭對于城市的治安和交通管理有著很重要的作用，越來越多的道路開始安裝監控探頭，但是較亮的補光燈容易引發交通事故。根據計算結果可知調研的5處監控探頭補光燈對道路光環境的影響程度在三種光源中排在第二位。根據CIE相關計算公式及規定的道路GR最大值45，我們可以通過調低補光燈照度和增大安裝角度，使補光燈在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，同時補光燈基準軸方向與水平方向的夾角應大于20°。在距離補光燈20～25 m的區域內要特別注意，提前減速慢行。在既不影響監控探頭清楚的拍到駕駛員面部的情況下，又使對駕駛員產生的眩光降到最低。對于非采集駕駛員面部信息的監控探頭補光燈應盡可能將拍攝方向設置為拍攝車尾的位置。

4.3LED顯示屏

LED顯示屏在三種容易產生眩光的光源中對道路光環境影響最小。交會區是事故多發地區，為了避免顯示屏干擾駕駛員的行車判斷，應該優先降低交會區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CIE提出的GR計算公式及圖3，可以把3號顯示屏的高度調整為至少3.7 m，將4、12號屏的亮度分別調整為684(cd/m2)和746(cd/m2)以內，對于面積超過10 m2，亮度大于500(cd/m2)的顯示屏，路面亮度為5(cd/m2)，根據CIE公式得出最低安裝高度為3.6 m。蘇州應該根據自身道路亮度制定本市LED顯示屏的設置規劃，對設置亮度和安裝高度做出規定，降低LED顯示屏對道路光環境的影響。

5　總結

本文對機動車遠光燈、監控探頭補光燈及LED顯示屏這三種光源進行眩光評價，采用GR公式來計算眩光值。通過對測量數據的計算和分析，得出對道路光環境影響程度由大到小依次是機動車遠光燈、監控探頭補光燈和LED顯示屏。針對遠光燈產生的眩光，提出了加強遠光燈管理、在有隔離帶路段加高綠化高度或者隔離欄上增設防暈眩板、有條件路段增加與對向車道間的橫向距離等措施；針對補光燈產生的眩光，提出將補光燈基準軸方向與水平方向的夾角設置為大于20°。對于非采集駕駛員面部信息的監控探頭補光燈應盡可能設置在拍攝車尾的位置；針對LED顯示屏產生的眩光，提出將面積大于10 m2、亮度大于500(cd/m2)的LED顯示屏安裝高度設置為至少3.6 m，并盡快出臺蘇州戶外LED顯示屏設置規劃。

[1] 照明測量方法：GB/T 5700—2008[S].北京：中國標準出版社，2009.[2] 袁有無.城市戶外 LED 顯示屏亮度與設置評價研究[D].重慶：重慶大學，2014.

[3] Collection on Glare：CIE 146/147—2002[S].CIE，2002.

[4] 姚興霞,陳亢利.蘇州高新區夜間光環境現狀分析[J].環境科學與管理，2010，35(9)：123-127.

[5] Road Lighting Calculations:CIE 140—2000[S].CIE,2000.

[6] Glare Evaluation System for Use Within Outdo or Sports and Area Lighting:CIE 112—1994[S].CIE,1994.

[7] 夏軍.戶外LED顯示屏設立標準和眩光研究[J].照明工程學報，2015,26(4)：91-93.

[8] Road Transport Lighting for Developing Countries:CIE 180—2007.CIE,2007.

[9] 交通技術監控成像補光裝置通用技術條件:GA/T 1202—2014[S].北京：中國標準出版社，2014.

[10] 劉剛，于婷婷，黨睿.夜間天津城市道路交會區戶外LED 顯示屏照明現狀調研及分析[J].照明工程學報，2012，23(3)：72-73.

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