人行道路照明評價研究

黃香琳，翁 季

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

人行道路照明評價研究

黃香琳，翁 季

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

人行道路照明質量影響著行人的視覺功效和視覺舒適性，良好的人行道路照明保證了行人在行走中的安全性以及在心理上的安全感，提供了清晰的視線引導，同時給予行人以視覺上的舒適感和幸福感。為了滿足人行道路空間光環境的需要，文章通過行人的視覺作業分析人行道路照明的影響因素，總結了人行道路照明質量評價指標：路面水平照度、半柱面照度、眩光限制、光譜能量分布等，結合規范及照明評價標準，對當前人行道路照明光環境進行評價研究。研究發現，規范里給出的一些評價指標并不能完全覆蓋影響人行道路照明的因素，也不完全滿足行人的需求，還需要深入研究，才能更好地進行人行道路照明設計。

人行道路照明；光環境；視覺功效；視覺舒適性；照明標準

城市中的人行道路是十分重要的使用空間和場所。隨著經濟的發展和人民生活水平的提高，夜間活動也變得越來越多，人行道路在夜晚的使用率不斷增加，因此，在這種場所中建設良好的光環境十分重要。良好的人行道路照明能滿足行人在行走中的安全性以及在心理上的安全感，同時可以給行人一定的指引和方向感。另外，從視覺舒適性上來看，清晰明亮的空間環境更能滿足道路使用者的需求。

城市中的人行道路主要包括：機動車道路兩側的人行道、與機動車和非機動車混合使用的人行道、步行商業街、廣場中的人行區、人行過街天橋等。人行道路的類型不同，滿足需要的空間光環境也就不同，應針對不同類別的人行道路進行照明設計。本文主要是針對普通人行道路即機動車道路兩側的人行道路進行照明評價研究，該人行道路照明主要滿足行人通行的視看需要，同時，因機動車道路照明中存在環境比(SR)指標要求，人行道路路照明應與相鄰機動車道上的照度水平保持合適的比例關系。從視看角度出發，人行道照明應滿足：1)行人對周邊環境有一定的認知；2)行人對道路安全性的感知以及實際的安全性；3)人行道路光環境對視覺舒適性方面的影響。基于上述要求，從視覺功效和視覺舒適性這兩方面，分析人行道路照明中的視覺作業與影響因素，總結其的評價指標，并結合規范對當前人行道路光環境進行評價研究。

1 人行道路照明中的視覺作業與影響因素

人行道路的照明首先應滿足行人對周邊環境特征的認知，應滿足行人對環境的安全感、舒適感和明亮感的需求。人在行走中需要看清路面以防止被絆倒，需要看清對面來人的面部特征以避免一些危險，需要看清道路以找到自己的目的地……其視覺過程相對復雜，根據這些復雜的視覺過程可總結出行人在行走中的視覺作業，而對于不同的視覺作業有不同的影響因素。

1.1 對障礙物的探測

機動車駕駛員可以通過其前照燈來探測道路上的潛在危險，如道路上的一些坑坑洼洼或小的障礙物，而行人常常很難注意到這些路面上的潛在危險，但因行人行走速度比較慢，在比較接近時也可以及時發現障礙物，這就需要人行道路路面有一定的照明水平。Davoudian和Raynham在眼球跟蹤實驗中得出行人40%的時間是看著他們前方的路面(圖1)，因此，足夠的路面照度可使行人避免因路面不平整而摔倒的危險。那么到底所需的照度是多少，Fotios和Cheal通過路面照度與探測距離的關系進行了實驗，得出在無眩光環境下，從6 m遠距離探測到25 mm高的障礙物需要1.8 lx的最小水平照度。

圖1 人在行走中看不同物體的時間比例

另外，機動車兩側人行道路的鋪裝與機動車道不同，機動車道一般是水泥路面，而人行道一般是各種透水磚或碎石鋪裝，材料的反射率不同，影響地面的照度水平也就不同。同時燈具的安裝高度對不同地面上的高度角不同或多或少地影響地面照度和照度均勻度。眩光的產生一般是由燈具和機動車的前照燈所帶來的，也會對地面障礙物的探測有一定的影響，在這一點上要結合環境比問題來探討了。

由于對障礙物的探測不需要對顏色進行識別，只要滿足障礙物與路面有一定的亮度對比度即可。

1.2 對道路及道路周圍環境的總覽

行人在行走時總是希望能對行走空間的整體環境有一個總覽，清晰而明亮的空間環境給行人以心理上的安全感，在24個露天停車場的實驗中發現，平均照明水平提高到10 lx時，行人的安全感有很大程度的提升。從實際安全性來看，足夠亮度的空間環境能給行人逃跑和回避危險的機會，同時也能減少恐懼防范犯罪行為發生。

一個有安全感的街道空間同樣也要具有視覺舒適感，因此，需要對人行道進行一定的空間照明，達到使用者所需的照度水平。同時光譜能量分布也會影響人們對空間亮度的判斷以及對空間環境的滿意度。Nikunen等人通過滿意度測試發現，當照明水平低于3～5 lx時，街道空間環境亮度是唯一的決定因素，而當照明水平大于3～5 lx時，光譜對滿意度有著重要的影響。

1.3 面部識別

由于人行道上有很多行人過往，因此，識別對面來人的面部特征和表情，了解其動作意圖，是另一個重要的視覺作業。基于此，對面來人的動作表情的可視性就顯得尤為重要。圖2中，在一個燈火通明的街道，清晰明亮的周邊空間環境下，對街上行人的面部辨識卻沒有那么清晰，因此，需要在人臉高度處有充足的照度能對行人面部表情識別，避免一定的危險。

圖2 明亮環境下人的面部表情識別

此外，一些研究發現光譜能量分布對面部識別有重要的影響，還有一些研究認為無影響，而造成這兩種不同結果的原因主要是視覺作業的困難程度問題，對大尺寸、短距離、長觀察時間的情況是無影響的，反之則有一定的影響。

人行道路中的眩光也是影響視看的重要影響因素，在眩光環境下，對面部特征的辨識會有一定的出入，從而影響人的判斷。

1.4 視覺的方向感及定位

根據前面提及的眼球跟蹤實驗還可發現：被試在沿著一條路線行走時，有大于50%的時間是在看著其他地方(周圍房屋、道路、外觀環境等)，通過觀察確定自己的位置和方向，這一點也與對周邊環境總覽的要求相似，因此，足夠的環境外觀照明能給行人視覺以方向感，指引行人前行。

2 人行道路照明中的評價指標

2.1 人行道照明評價指標

2.1.1 路面平均照度

由于行人要觀察的是路面上的目標對象，且根據眼球跟蹤實驗確定人的視線并不是固定在某個特定的方向，因此，不可能采用亮度指標，需要采用照度指標，路面平均照度針對的是整個人行道路面。

2.1.2 路面最小照度

規定路面的最低照度是防止路面上出現過暗的區域，既可以保證行人通行的便利，也可以避免黑暗的路面區域給人帶來的不安定感。

2.1.3 半柱面照度

行人需要對對面來人的面部表情特征有一定的辨識，這就需要在人臉高度處有一定的照明，CIE引入半柱面照度的概念來作為辨認其他行人特點的評價標準。人的面部不是一個平的表面，各個朝向的垂直照度用在行人面部特征識別方面有一定的局限性，故半柱面照度是比垂直照度更理想的參數指標。另外，根據研究得知，行人想要辨認出對面來人的任何惡意表示，并采取躲避和防御動作，需要至少4 m的距離。因此，可以從辨識距離與半柱面照度的關系進行實驗分析，研究在4 m安全距離下所需的最小半柱面照度。

2.1.4 眩光限制

人行道路中的眩光不僅影響道路使用者的視覺功效，阻礙對障礙物的探測，阻礙對其他行人意圖的辨識等，而且影響視覺舒適度，過亮的光常常給行人和居民帶來困擾，因此，對眩光的限制能很大程度上改善行人的視覺作業。那些安裝較低的燈具是造成眩光的主要來源，所以，控制眩光的方法有：1)根據燈具的安裝高度，限制暴露在行人視野內的燈具出光口面積和燈具出光口表面的亮度；2)根據條件盡量不要使燈具安裝過低。

2.1.5 光譜能量分布

前面所述，光譜能量分布對空間環境特征的認知、面部特征的辨識以及顏色的辨識有一定的影響。Knight C等人進行戶外真實場景的面部辨識實驗得出更好的顯色性有助于面部辨識，而郝洛西等人根據步行空間照明場景的模擬實驗證明了4 000 K色溫時顏色識別的準確率最高，可見光譜能量分布也是評價人行道路照明質量的一個標準。

2.2 人行道照明標準

CIE對人行道路照明標準值的規定采取對人行道路分類的方法，并根據分類劃分了相應的照明等級。分類中考慮了道路的重要程度、夜間的行人流量、所需要的照明方式等因素。其評價指標有路面平均水平照度、路面最小水平照度、半柱面照度。IESNA的標準是根據行人的流量、道路的類型以及不同道路使用者的分隔狀況來規定人行道路的照明標準。其評價指標有水平照度、垂直照度、照度均勻度。日本工業標準是根據行人流量以及道路所在區域性質來規定人行道路照明的標準，其評價指標為水平照度和垂直照度。日本公共安全協會根據行人在夜間辨識對面來人的需要，提出了用于公共防范的照明要求，其評價指標為水平照度和垂直照度。我國城市道路設計標準中，對位于商業區和居住區內，主要供行人及非機動車輛混合使用的人行道路照明作出了規定。其評價指標有路面平均水平照度、路面最小水平照度、最小垂直照度。

通過對各標準對比分析得出如下結論：

1)對于交通流量大的重要道路，CIE、IESNA、日本工業標準、中國道路照明標準等都將路面平均照度值規定為20 lx，但僅中國道路照明標準和日本工業標準提出此平均照度針對商業區，因商業區嘈雜混亂，所以這個路面平均照度是合理的。但對于居住區來說，10 lx即可滿足視看需要，同時不會因為過亮的光而影響居民休息。

2)除CIE外，其他標準都以垂直照度作為人臉高度處的照明標準。中國道路照明標準和日本工業標準都規定商業區的垂直照度為4 lx，但對于居住區，中國道路照明標準是2 lx，日本工業標準是1 lx，根據日本公共防范照明推薦垂直照度1 lx即可滿足安全要求，在此認為選用1 lx也更為經濟節能。IESNA所規定的垂直照度為10 lx，遠遠大于所需的視看要求。另外，前面說到半柱面照度是更為理想的參數指標，CIE規定是5 lx，也是比較理想的參數值。

3)針對商業區，中國道路照明標準和日本工業標準對人流量小的道路規定的水平照度為10 lx；對于住宅區，日本工業標準規定是3 lx，低于中國道路照明標準，根據公共防范照明推薦照度，筆者認為3lx既滿足安全標準又能節約電能。

4)對于交通流量小的道路，CIE規定的最小半柱面照度和日本工業標準規定的最小垂直照度都為0.5 lx。但人流量越小，發生危險后可避難的可能性就越小，因此，筆者認為中國道路照明標準規定的1 lx最小垂直照度更合理。

3 小 結

我國城市道路照明設計標準中關于人行道路照明部分僅對路面平均照度、最小照度以及最小垂直照度、環境比進行了規定，而對于前面提到的影響因素——照度均勻度、空間環境亮度、半柱面照度、光譜能量分布等都沒有作出規定，這些都會影響人行道路光環境質量。但CIE對半柱面照度的規定以及IESNA對照度均勻度的要求，在一定程度上作了補充。亮度、亮度對比度、光譜能量分布等這些影響因素對視覺作業和視覺舒適性影響頗大，需要學者對此進行更加深入的實驗和研究，以實現安全舒適健康的人行道路照明環境。

道路使用者在人行道路的行走過程中會進行多種視覺作業，如對障礙物的探測、對整體環境的總覽、面部識別、道路方向感及定位、標志識別等，針對這些視覺作業，文章總結了人行道路照明的影響因素，如道路路面的照度、人臉高度處的照度、環境空間亮度、光譜能量分布、眩光等。根據影響因素，歸納了路面水平照度、路面最小照度、半柱面照度、眩光限制等評價指標，同時結合規范及照明評價標準，對人行道路照明環境進行評價研究。

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Research on lighting assessment of sidewalks

Huang Xianglin，Weng Ji

(Faculty of Architecture and Urban Planning;Key Laboratory of Mountain Town Construction and New Technology of Ministry of Education, Chongqing University, Chongqing 400045，P.R.China)

The lighting quality of sidewalks affects people’s visual performance and visual comfort. A good lighting of sidewalks can ensure pedestrian’s security and their psychological sense of security by providing clear sight guidance. The visual comfort and happiness of pedestrians are guaranteed. To satisfy the needs of light environment of sidewalks, this paper analyzes influencing factors of the sidewalk lighting and concludes sidewalk lighting quality evaluation indexes, i.e., illumination of pavement, semi-cylindrical light, glare limitation and spectral energy distribution，etc.Combined with lighting standards and evaluation criteria, it studies the existing lighting environment of sidewalks. The research finds that the evaluation indexes of lighting standards do not include all factors influencing sidewalk lighting or completely people’s demands.Further discussions should be made to some aspects so as to promote the sidewalks lighting design.

sidewalk lighting；light environment；visual performance；visual comfort；lighting standards

2016- 05-10

黃香琳，女，碩士研究生，主要從事建筑與城市光環境研究。