道路照明評(píng)價(jià)閾值增量TI的實(shí)際測(cè)試方法研究
摘要：近年來，我國(guó)的路燈建設(shè)取得了飛速的發(fā)展，道路照明質(zhì)量不斷提高，城市照明中使用的光源也在不斷更新?lián)Q代，從*簡(jiǎn)單的白熾燈，經(jīng)過了高壓汞燈、高壓鈉燈、金鹵燈、節(jié)能燈、LED等光源的演變，性能和耐用性得到不斷提高。對(duì)改善我國(guó)的投資環(huán)境，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，方便群眾生活，美化城市起了很大作用，但是伴隨而來的是照明光污染和照明的設(shè)計(jì)不合理，照明亮度超標(biāo)，眩光嚴(yán)重等，特別是近年來由于照明光源的不合理引起的眩光導(dǎo)致的交通事故，帶走了很多人的寶貴生命，破壞了很多幸福的家庭。
因此，有必要加強(qiáng)技術(shù)改進(jìn)和評(píng)價(jià)檢測(cè)方案的研究，以減少由于照明光源的不合理而導(dǎo)致的安全事故。在全球都在提倡綠色照明的時(shí)代，新型的照明光源會(huì)不斷的產(chǎn)生和替代傳統(tǒng)光源，這就更需要嚴(yán)格的檢測(cè)手段和測(cè)試方法來為更好的更合理的道路照明提供保障。
本文就我司（先鋒科技)對(duì)道路照明評(píng)價(jià)指標(biāo)的閾值增量TI的實(shí)際測(cè)試方法做出新的研究。旨在更嚴(yán)苛準(zhǔn)確的得到閾值增量TI參數(shù)，為道路照明評(píng)價(jià)提供有力的武器，保證道路照明的健康安全。
關(guān)鍵詞：城市照明，道路照明，失能眩光，閾值增量TI，TI測(cè)試方法
1. 照明現(xiàn)狀
隨著城市交通的不斷升級(jí)，城市道路的也不斷提高。新的照明光源不斷應(yīng)用，新的測(cè)試方法也不斷的被接受和普及。
自2l世紀(jì)以來，我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)進(jìn)入了高速發(fā)展的時(shí)期。城市化的建設(shè)突飛猛進(jìn)，城市道路新建、改造工程大量增加，作為城市道路建設(shè)的配套工程一道路照明的規(guī)模也越來越大。
這么龐大的照明光源，也有很多行業(yè)和規(guī)范，一般會(huì)測(cè)試路面的平均亮度，亮度均勻度，照度，照度均勻度，閾值增量TI等。國(guó)家也出臺(tái)了相關(guān)的法規(guī)，例如《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》-CJJ 45-2006，GB/T 5700-2008《照明測(cè)量方法》等。國(guó)際上EN，CIE的規(guī)范也很多，CIE也出了一系列與道路照明有關(guān)的出版物，包括115、132、31、34 以及12.2、30.2等。
2.眩光的不同評(píng)價(jià)參數(shù)
人眼在觀察景物時(shí)會(huì)被視場(chǎng)中的高亮的部分的散射光干擾，這種現(xiàn)象受每個(gè)人的生理、心理特征而不同。所有這些現(xiàn)象稱之為眩光（glare)。
人眼是一個(gè)高度復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，視覺分析必須考慮不同的視覺條件對(duì)眩光感覺，在不同的光源、不同的環(huán)境條件下，都會(huì)有差別，因此根據(jù)具體的環(huán)境，眩光的評(píng)價(jià)采用不同的參數(shù)和測(cè)試方法：
1. 街道照明的閾值增量TI
2. 室內(nèi)眩光參數(shù)的UGR
3. 室外眩光參數(shù)的GR
3.閾值增量TI threshold increment
閾值增量TI 是用來度量失能眩光的。失能眩光會(huì)造成可見度的下降。這是因?yàn)閬碜匝９庠吹墓庠谝暰W(wǎng)膜方向上散射，形成一個(gè)明亮的光幕，疊加在原本清晰的景象上，從而增加了背景亮度，使對(duì)比度降低。
在計(jì)算眩光時(shí)，觀察者位于距右側(cè)路緣1/4 路寬處，并假定車輛頂棚的擋光角度為20°，這意味著計(jì)算時(shí)處于圖1 擋屏斜面以外的路燈將不予考慮。此外還規(guī)定觀察者始終注視著他前方90m 處的路面，這代表著視線與地面成1°角。
其中：
其中：
是路面平均亮度；
Ek是編號(hào)為k的眩光源在觀察者眼中、垂直于視線平面上產(chǎn)生的照度；
θk是視線與編號(hào)k的眩光源射入眼睛中光線的夾角，其有效范圍在1.5°到60°之間；
在《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》-CJJ 45-2006的規(guī)范中，表3.3.1明確規(guī)定快速、主干路，次干路，支路等，眩光限制閾值增量TI(%)的*大初始值。
4.閾值增量TI的尷尬地位
從1976年，CIE就給出了閾值增量的概念、定義和公式，期間又經(jīng)歷了多次演變，規(guī)定了用它來衡量道路的失能眩光。但是到今天為止，TI仍然只是標(biāo)準(zhǔn)上的一個(gè)符號(hào)，根本沒有實(shí)測(cè)，原因是什么呢？——TI計(jì)算的關(guān)鍵在于Lv，Lv的關(guān)鍵在于E。
Ek是編號(hào)為k的眩光源在觀察者眼中、垂直于視線平面上產(chǎn)生的照度。眾所周知，照度計(jì)測(cè)量照度時(shí)，通常都是收集的60°或者270°內(nèi)的光以計(jì)算，怎么能只測(cè)某一個(gè)方向上的照度呢？
根據(jù)亮度與照度的定義可知，
E=L*Ω*cosθ
E是眩光源垂直視線方向的照度，Ω是眩光源對(duì)人眼所張的立體角，θ是視線和從眩光源來的光線入射方向之間的夾角。
按照這種算法只要測(cè)量到眩光源的亮度，就能計(jì)算出它的光幕照度。
5.閾值增量TI的新型測(cè)試方法
成像亮度計(jì)配合眩光分析軟件，可以直接測(cè)量得到閾值增量TI。
成像亮度采用CCD（Charge-Coupled-Device, 電荷耦合元件）作為探測(cè)器，以及標(biāo)定的專用鏡頭來實(shí)現(xiàn)模擬人眼的視場(chǎng)感知得到亮度的分布。
6.1測(cè)試條件：未通車支路，夜晚9點(diǎn)半，天氣晴
6.2測(cè)試設(shè)備：Radiant Vision System成像亮度計(jì)IC-PM I16、35mm鏡頭、三腳架、車載交流適配器、筆記本電腦
根據(jù)公式，計(jì)算得出：Lv=0.011673cd/m2
7.結(jié)論
道路照明評(píng)價(jià)閾值增量TI采用成像亮度計(jì)的測(cè)試方法，既可以快速準(zhǔn)確的得到測(cè)量參數(shù)，又可以對(duì)道路照明進(jìn)行綜合分析評(píng)價(jià)，整個(gè)測(cè)試從設(shè)備架設(shè)到得出結(jié)果僅10分鐘。為道路照明評(píng)價(jià)提供有力的武器。
希望此方法能得到認(rèn)可和推廣，以保證道路照明的安全性，為人們提供舒適的，安全的道路環(huán)境。
因此，有必要加強(qiáng)技術(shù)改進(jìn)和評(píng)價(jià)檢測(cè)方案的研究，以減少由于照明光源的不合理而導(dǎo)致的安全事故。在全球都在提倡綠色照明的時(shí)代，新型的照明光源會(huì)不斷的產(chǎn)生和替代傳統(tǒng)光源，這就更需要嚴(yán)格的檢測(cè)手段和測(cè)試方法來為更好的更合理的道路照明提供保障。
本文就我司（先鋒科技)對(duì)道路照明評(píng)價(jià)指標(biāo)的閾值增量TI的實(shí)際測(cè)試方法做出新的研究。旨在更嚴(yán)苛準(zhǔn)確的得到閾值增量TI參數(shù)，為道路照明評(píng)價(jià)提供有力的武器，保證道路照明的健康安全。
關(guān)鍵詞：城市照明，道路照明，失能眩光，閾值增量TI，TI測(cè)試方法
1. 照明現(xiàn)狀
隨著城市交通的不斷升級(jí)，城市道路的也不斷提高。新的照明光源不斷應(yīng)用，新的測(cè)試方法也不斷的被接受和普及。
自2l世紀(jì)以來，我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)進(jìn)入了高速發(fā)展的時(shí)期。城市化的建設(shè)突飛猛進(jìn)，城市道路新建、改造工程大量增加，作為城市道路建設(shè)的配套工程一道路照明的規(guī)模也越來越大。
這么龐大的照明光源，也有很多行業(yè)和規(guī)范，一般會(huì)測(cè)試路面的平均亮度，亮度均勻度，照度，照度均勻度，閾值增量TI等。國(guó)家也出臺(tái)了相關(guān)的法規(guī)，例如《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》-CJJ 45-2006，GB/T 5700-2008《照明測(cè)量方法》等。國(guó)際上EN，CIE的規(guī)范也很多，CIE也出了一系列與道路照明有關(guān)的出版物，包括115、132、31、34 以及12.2、30.2等。
2.眩光的不同評(píng)價(jià)參數(shù)
人眼在觀察景物時(shí)會(huì)被視場(chǎng)中的高亮的部分的散射光干擾，這種現(xiàn)象受每個(gè)人的生理、心理特征而不同。所有這些現(xiàn)象稱之為眩光（glare)。
人眼是一個(gè)高度復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，視覺分析必須考慮不同的視覺條件對(duì)眩光感覺，在不同的光源、不同的環(huán)境條件下，都會(huì)有差別，因此根據(jù)具體的環(huán)境，眩光的評(píng)價(jià)采用不同的參數(shù)和測(cè)試方法：
1. 街道照明的閾值增量TI
2. 室內(nèi)眩光參數(shù)的UGR
3. 室外眩光參數(shù)的GR
3.閾值增量TI threshold increment
閾值增量TI 是用來度量失能眩光的。失能眩光會(huì)造成可見度的下降。這是因?yàn)閬碜匝９庠吹墓庠谝暰W(wǎng)膜方向上散射，形成一個(gè)明亮的光幕，疊加在原本清晰的景象上，從而增加了背景亮度，使對(duì)比度降低。
在計(jì)算眩光時(shí)，觀察者位于距右側(cè)路緣1/4 路寬處，并假定車輛頂棚的擋光角度為20°，這意味著計(jì)算時(shí)處于圖1 擋屏斜面以外的路燈將不予考慮。此外還規(guī)定觀察者始終注視著他前方90m 處的路面，這代表著視線與地面成1°角。
圖1
閾值增量的計(jì)算公式：其中：
其中：
是路面平均亮度；
Ek是編號(hào)為k的眩光源在觀察者眼中、垂直于視線平面上產(chǎn)生的照度；
θk是視線與編號(hào)k的眩光源射入眼睛中光線的夾角，其有效范圍在1.5°到60°之間；
在《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》-CJJ 45-2006的規(guī)范中，表3.3.1明確規(guī)定快速、主干路，次干路，支路等，眩光限制閾值增量TI(%)的*大初始值。
表1 機(jī)動(dòng)車交通道路照明標(biāo)準(zhǔn)值
從1976年，CIE就給出了閾值增量的概念、定義和公式，期間又經(jīng)歷了多次演變，規(guī)定了用它來衡量道路的失能眩光。但是到今天為止，TI仍然只是標(biāo)準(zhǔn)上的一個(gè)符號(hào)，根本沒有實(shí)測(cè)，原因是什么呢？——TI計(jì)算的關(guān)鍵在于Lv，Lv的關(guān)鍵在于E。
Ek是編號(hào)為k的眩光源在觀察者眼中、垂直于視線平面上產(chǎn)生的照度。眾所周知，照度計(jì)測(cè)量照度時(shí)，通常都是收集的60°或者270°內(nèi)的光以計(jì)算，怎么能只測(cè)某一個(gè)方向上的照度呢？
圖2 常見照度探頭
現(xiàn)在，我們有了更好的解決方案：成像亮度計(jì)！根據(jù)亮度與照度的定義可知，
E=L*Ω*cosθ
E是眩光源垂直視線方向的照度，Ω是眩光源對(duì)人眼所張的立體角，θ是視線和從眩光源來的光線入射方向之間的夾角。
按照這種算法只要測(cè)量到眩光源的亮度，就能計(jì)算出它的光幕照度。
5.閾值增量TI的新型測(cè)試方法
成像亮度計(jì)配合眩光分析軟件，可以直接測(cè)量得到閾值增量TI。
成像亮度采用CCD（Charge-Coupled-Device, 電荷耦合元件）作為探測(cè)器，以及標(biāo)定的專用鏡頭來實(shí)現(xiàn)模擬人眼的視場(chǎng)感知得到亮度的分布。
圖3 RADIANT成像亮度計(jì)結(jié)構(gòu)和實(shí)物圖
6. TI測(cè)量實(shí)例6.1測(cè)試條件：未通車支路，夜晚9點(diǎn)半，天氣晴
6.2測(cè)試設(shè)備：Radiant Vision System成像亮度計(jì)IC-PM I16、35mm鏡頭、三腳架、車載交流適配器、筆記本電腦
圖4 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試照片
6.3測(cè)試結(jié)果：
圖5 測(cè)試結(jié)果
圖6根據(jù)用戶輸入的亮度閾值，篩選出燈具發(fā)光部分
軟件自動(dòng)計(jì)算各個(gè)眩光源的相關(guān)參數(shù)：根據(jù)公式，計(jì)算得出：Lv=0.011673cd/m2
圖7用多邊形圈出路面，得到路面平均亮度Lav=2.78cd/m2
代入公式，得到TI=27.29%7.結(jié)論
道路照明評(píng)價(jià)閾值增量TI采用成像亮度計(jì)的測(cè)試方法，既可以快速準(zhǔn)確的得到測(cè)量參數(shù)，又可以對(duì)道路照明進(jìn)行綜合分析評(píng)價(jià)，整個(gè)測(cè)試從設(shè)備架設(shè)到得出結(jié)果僅10分鐘。為道路照明評(píng)價(jià)提供有力的武器。
希望此方法能得到認(rèn)可和推廣，以保證道路照明的安全性，為人們提供舒適的，安全的道路環(huán)境。
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