Уличное освещение

Существует простая формула предотвращения ДТП: для этого всего лишь необходимо видеть и быть увиденным. Однако зрительные процессы достаточно сложны, и это надо принимать во внимание при создании уличного освещения. В дневное время наружная освещенность меняется от 5 000 до 100 000 люкс, в то время как ночью 1 люкс составляет почти максимум возможностей лунного света. Наша способность видеть во всем этом широком диапазоне яркости объясняется умением глаз адаптироваться. Тем не менее при некоторых условиях адаптации зрительная восприимчивость снижается.

Наилучшие условия для зрения создаются при дневном свете, когда в глазах активизируются так называемые колбочки — цветочувствительные рецепторы. В это время мы легко различаем цвета и объекты, можем четко разглядеть мелкие детали поля зрения. В темноте в действие вступают другие рецепторы — палочки, практически нечувствительные к цвету и высокочувстви­тельные к яркости. В переходное время суток, в сумерках, активны оба вида рецепторов.

Контрастами принято называть различия в цвете и яркости в пределах поля зрения. Для того чтобы восприниматься человеческим глазом, они должны быть достаточно выра жены. Минимально различимый контраст зависит от окружающей яркости (яркости адаптации): чем выше яркость поля зрения, тем сильнее воспринимаются ее перепады.

При более темном окружающем пространстве объекты должны иметь либо более сильное отличие от фона по яркости, либо больший размер для надежного различения.

Способность воспринимать яркостные различия в поле зрения принято называть контрастной чувствительностью. Чем выше яркость адаптации, тем меньшие яркостные нюансы можно различить. Контрастная чувствительность снижается под воздействием слепящего света Способность глаза выделять контуры и цвета окружающих предметов, например дорожных препятствий, характеризуется остротой различения. Этот фактор также улучшается по мере роста яркости адаптации.

Зрительная работоспособность определяется контрастной чувствительностью и остротой различения. Этот параметр также определяется временем, за которое удается отследить различие в яркости, цвете и форме предметов (временем восприятия).

Например, у водителя быстро едущего автомобиля времени для принятия решения о дорожной ситуации намного меньше, чем у пешехода.

При резких изменениях яркости окружающего пространства глазу требуется время на адаптацию.

Сам процесс переадаптации и занимаемое им время зависят от яркости до и после произошедшего изменения. Переадаптация от темноты к свету занимает считанные секунды, в то время как обратный процесс может занять несколько минут. Зрительная работоспособность в любой момент времени зависит от стадии адаптации. Чем больше света в окружающем пространстве, тем быстрее может быть достигнута полноценная производительность зрительного аппарата. Проблемы со зрением начинаются в те моменты, когда времени, отводимого на переадаптацию глаз, не хватает. Это обуславливает необходимость в специальных до­рожных зонах для зрительной адаптации, например при въезде и выезде из туннелей, для безопасного перехода от одного уровня яркости к другому.

Нормы освещения

Для обеспечения нормальных зрительных условий необходим достаточный уровень окружающей яркости (освещенности). В немецком стандарте DIN 5044 в качестве опорных величин используются средняя яркость или средняя освещенность. Освещен­ность представляет собой количество света, падающее на единицу площади поверхности дороги.

Яркость (измеряемая в кд/м2) характеризует долю света, отражаемую от дороги вдоль линии зрения наблюдателя. Именно этот параметр определяет возникающее у человека зрительное ощущение.

Яркость нормируется практически для всех дорог с автомобильным движением. Этот параметр зависит от расположения наблюдателя, геометрии осветительной установки, ко эффициента отражения дорожного покрытия, светового потока ламп и светораспределения светильников. Яркость рассчитывают для участков дороги со стандартизованными параметрами.

Для улиц местного значения и проездов в жилых кварталах в качестве нормы применяется освещенность, так как в этом случае нельзя стандартизовать ни геометрию дороги, ни положение наблюдателя. Для оценки освещения выбрана горизонтальная освещенность покрытия тротуаров и проезжей части. При наличии большого потока пешеходов дополнительно нормируются вертикальная и средняя полуцилиндрическая освещенность.

Чтобы требуемые параметры освещения сохранялись в течение длительного времени без специальных работ по обслуживанию установки, стандарт DIN 5044 рекомендует закладывать в проекты коэффициент запаса, равный 1,25. В этом случае обслуживание светильников производится при снижении яркости или освещенности до 70% от первоначального значения (наблюдающегося при новых лампах и светильниках).

Самого по себе правильного уровня освещенности или яркости при проектировании освещения улиц еще недостаточно для создания адекватного освещения. Для успешного выполнения зрительных задач должна также выдерживаться высокая равномерность распределения света. Темные пятна в поле зрения маскируют окружающие предметы, делая препятствия и опасные зоны на дороге трудноразличимыми или вовсе скрывая их из вида. Зоны маскирования могут возникать при недостаточном количестве установленных светильников, при час­тичном отключении осветительной установки или при выходе части светильников из строя.

О равномерности распределения яркости говорят результаты расчета общей Uo и продольной Ц равномерности с учетом геометрии улицы и отражающих характеристик ее покрытия. Параметр Uo представляет собой отношение минимальной яркости дорожного покрытия к сред нему значению по всей поверхности дороги. Параметр Ц равен отношению минимальной и максимальной яркости вдоль линии зрения наблюдателя (обычно направленной вдоль оси дороги). Равномерность освещенности оценивают параметром д,, равным отношению минимального и среднего значений.

Появление в поле зрения слепящих источников света или других ярких пятен может ухудшить зрительное восприятие до такой степени, что надежное различение и опознание предметов станет вообще невозможным. Физиологически ослепленность представляет собой поддающееся измерению снижение зрительной способности, в частности остроты различения. Ослепленность вызывает дискомфорт наблюдателя и снижает концентрацию внимания, чем способствует возникновению аварий. Хотя данного явления на дорогах не удается избежать полностью, степень его проявления может быть значительно снижена. Для оценки воз­никающей на дороге ослепленности существуют предусмотренные в стандартах процедуры.

Механизм ослепления начинает действовать при возникновении пя тен с чрезвычайной яркостью либо резких яркостных перепадов в поле зрения. Это вызывает трудности с переадаптацией зрения. Свет слепящего источника рассеивается внутри глаза, создавая так называемую вуалирующую засветку на поверхности сетчатки. Из-за этого снижается кон трастность проецируемого на нее изображения. Чем выше освещенность, создаваемая источником на поверхности глаза, и чем ближе источник к наблюдателю, тем выше значение вуалирующей яркости.

При яркости адаптации L для надежного различения некоего объекта на фоне требуется минимальный яркостный контраст ДЬО. При наличии ослепленности вуалирующая яркость приводит к адаптации глаза на более высокий уровень яркости L + Ls . Таким образом, объект с контрастом ДЬО становится неразличим. Чтобы его вновь можно было заметить на фоне, он должен обладать более высоким контрастом ALBL . Именно эта разница между aLq и ALBL , выраженная в процентах и называемая пороговым приращением контраста ( TI ), используется для оценки степени ослепленности. В случае когда расчет яркости показывает высокие значения Т1, наблюдается сильная ослепленность. Осветитель ные установки, спроектированные с подавлением слепящего действия, обеспечивают значение TI от 7 до 10%. Для улиц с относительно слабым движением его допустимо принимать в пределах 15 — 20%.

Прямо падающий свет создает зоны затенения, в пределах которых яркость распределена неравномерно. В качестве примера можно привести пространство между припар кованными автомобилями. В случае если глубоких теней невозможно избежать, необходимо использовать дополнительные световые точки.

Помимо количества света и его распределения в пространстве, световое излучение обусловлено цветовыми свойствами. К ним относятся цветность свечения лампы и цветопередача, характеризующая восприятие цветных объектов в искусственном свете. Уличное освещение предъявляет сравнительно невысокие требования к этим двум характеристикам.

Несмотря на это, рекомендуется все же использовать лампы с хорошими цветопередающими свойствами для подчеркивания цветовых контрастов и увеличения воспринимаемости информации. Лампы с неудовлетворительной цветопередачей (например, натриевые низкого давления) пригодны лишь для пешеходных переходов, территорий морских портов и охранного освещения.