室外夜间照明光环境测试.docx

实验九 室外夜间照明光环境测试一、实验目的交通道路照明是市政建设中不可缺少的一项公共设施，它对防止夜间交通事故、消除车辆堵塞和减少交通拥挤等方面都起着重要的作用。道路照明的目的在于确保夜间行车和行人的交通安全，提高夜间道路交通的利用率。因此道路照明系统的设计和维护管理都要立足于保证照明系统的质量，创造一个高质量的夜间道路光环境，满足行人和车辆必须的视觉要求。而道路照明质量的现场测量是检验道路照明系统的设计和维护管理是否达到规定要求的必要手段。道路照明设施在施工安装完毕交付使用之后要进行定期的现场测量，其目的是检验路面的实际照明效果与原设计是否相符，为以后进行更经济合理的设计提供依据。此外，照明系统经过一段时间的使用以后，由于灯具污染和光源光通量的衰减，照明效率会逐渐降低，通过实测可以了解灯具污染和光源衰减的程度，以便决定是否需要进行清理维修或更换灯泡。因此，现场照明实测是提高设计水平、积累技术资料、健全维修保养制度所必不可少的重要手段。二、实验内容道路照明的光学测量从广义上讲应包括两部分：一部分是实验室里进行的道路照明光源和灯具的光度学测试，测试内容有光源光通量测量、灯具配光曲线测量、灯具效率和光源衰减曲线测量等等；另一部分是道路照明状况和照明设施运行情况的现场测量。因仪器设备所限，本实验仅对道路照明状况进行现场测量。三、实验仪器设备照度计：用于道路现场测量的照度计和其他场合的照度测量一样，要求它应配有颜色修正滤光片和余弦修正器，尤其是余弦修正要比一般室内的照明测量要求更为严格。这是因为测量路面上某点的水平照度时，必须计入比较远处的照明器发出的以大角度人射的光线的作用，所以其余弦修正需达到850。此外，由于一般道路的路面照度比较低，所以要求照度计应具有较高的灵敏度，照度计读数的分辨率要高，以能准确读出0.2lx的为宜。还由于道路野外测量的环境条件变化不定且比较恶劣，因此还要求仪器的稳定性能要好，对环境温度的依赖性要小。由于测点多要经常移动位置，照度计重量要轻和便于携带。四、路面照度测量（1）路面照度的概念通常讲的路面上某一点的照度，实际上是指该点水平面照度，即该点在道路的水平表面上的照度，因此在测量时接收器（光电池）一定要放平。而路面平均照度是指一段道路范围内路面平均的水平面照度，为此要把待测道路段的路面划分成许多小元面积，并认为在每一块小面元上的照度分布是均匀的，然后把各个小面元的照度值与其所对应的面元面积相乘并求和，再除以这些小面元面积的总和，便得到待测路面的平均照度。（2）测量地段的选择和测点的布置1）测量地段的选择测量前应选择好合适的测量地段，它应该是能代表被测道路的照明状态的典型地段，要尽量选择没有外来光干扰的道路路段，同时还要考虑测量方便和要有利于测量工作的正常进行。通常要选择在道路的直线段上，地段长度视灯具的布置情况而定。例如，某一条道路，照明器安装间距最小为35m，最大为40m，多数为37m，则应该选择间距为37m的地段作为测量场。此外，还应该考虑光源的一致性、照明器安装的规整性等具体的因素。根据CIE的建议，测量场在纵方向（沿道路的行车方向）应包括同一排的两个灯杆之间的区域，而在横方向（FP与道路走向成垂直方向或路宽方向）可以是整个路宽也可以向外扩展1.5车、道线，为了减少测试工作量，在横向包括整个路宽就可以了。在测量地段内，考虑到灯具照明光线分布的对称性，也可以再缩小测量范围。图1列举了路灯单列布置、双面布置和双面交错置布置等几种情况下的路面照明的测量范围，图中画斜线部分是最小的测量范围。2）测点的布置施测前还要在选定的测量范围内布置好测点，布置测点的一般做法是把测量范围内的道路段划分成若干有规律的、大小相等的长方形或正方形方块，每个方块既是照度测定的单元，也是根据测量结果计算路面平均照度的计算单元（图2）。当采用四点法计算路面平均照度时，小方格的四个角点即为测点，测出四角的照度值后，以4个读数的算术平均值来代表小方块的平均照度，然后把整个路段所有小方块的平均照度累加起来求和，再除以小方块的个数就可获得典型路段范围内路面平均照度值。如何划分方块并决定纵向和横向的方块数以及每块的边长尺寸呢?一般情况是在道路横向以车道的宽度作为分块的宽度，即双向单股车道的路面在横向划分为两块，每块宽度为3.54m，双向双股车道路面划分为四块，双向三股车道路面划分为六块，依此类推；纵向分块在两灯柱之间可划分成34m长（最长不超过5m）的偶数个块。施测前最好在白天到测量地段丈量好分块的尺寸，并在路面上用粉笔标出方格的交点，到夜间测量时，测量人员就可以很方便地找到放置接收器的测点位置进行照度测量。（3）测量注意事项1）测量不应在雨天、雪天或有明月的夜晚进行，同时要求测量的路面应干净和干燥。2）测量前应提前开亮路灯，尤其是对于气体放电光源要在开灯后2030min，待放电稳定后才能开始进行测量。3）测量时，照度计的接受器要放平，距地面高度为150mm。如不符合这一要求，接收器的高度不在150mm的水平或倾角大于10。均应在测量报告中加以说明。4）测量过程中还要注意当时的环境温度的变化和供电电源电压的变化，并将气温和供电电压同时测出，并记录在测量报告里。5）测量人员要着深色衣服，不要遮挡光源射向接受器的光线，也要小心排除道路两旁商店橱窗的灯光或其他建筑物上射出的强光干扰，要尽量选择没有外来光干扰的道路路段作为测量地段。6）除了按方格网布点测量路面水平面平均照度以外，还应将几个照度特殊点的照度值测出，这里指的特殊值是指照度最高值和最低值。一般情况下，照度最高值应在灯的垂直投影处，最低值在两灯柱间的中点处。7）水平面照度测量时要把光电池依次放在预先布置好的测点上，读取照度读数时，为了确保系统的稳定和测量结果的重复性，要在同一点上多次反复测量（每一测点不少于三次），以验证读数是否能在5%范围内重复，若重复性不好，应考虑读数误差，或应寻找电源电压是否稳定等原因。8）道路照明实测除了测定路面水平面的照度外，还要测量车道中心线上迎向和背向1.5m高的垂直面照度。五、实验测量数据整理与分析1）测量报告的内容道路照明测量报告的内容应包括以下各项：（A）测量日期、时间、气象条件；（B）测量地段（城市、街道）的名称；（C）采用灯和灯具的型号、规格等参数；（D）照明器的安装方式（间距、高度、仰角、臂长），可目测；（E）现场条件（环境温度、电源电压等电器运行条件）；（F）灯具和光源的维护情况；（G）测点布置及测试数据。2）数据整理和计算（A）路面平均照度的计算。从现场测量获得路面各测点的照度值以后，即可按“四点法”计算出该区段路面的平均照度。“四点法”计算平均照度的原理如下：取测点布置方格网中的一个网格作为计算单元，该单元四个角点测得的四个照度值分别是Ea、Eb、Ec和Ed的算术平均值就是这个计算单元的照度平均值（见图3（a）。如果整个道路区段中共有MN个网格，那么全路段的平均照度应为MN个网格照度的算术平均值。（B）总照度均匀度和纵向照度均匀度。司机驾车在路面行驶时要想获得良好的可见度及舒适条件，除要求路面达到一定的照度（或亮度）外，还要求路面照度均匀。道路照明均匀性的评价指标有两个，即总的照度均匀度和纵向照度均匀度。总的照度均匀度U0是指整个车道上测量区段内的照度最低值与照度平均值之比。北美照明委员会的道路照明标准规定：总的照度均匀度对于各级道路（人行道除外）均不得小于0.33。纵向照度均匀度UL是指沿车道中心线上测出的最小照度值与最大照度值之比。控制道路纵向均匀度是为了避免发生司机在路面上驾驶时相继出现的明暗区对司机视力的干扰。为了给司机提供舒适的视觉条件，要求沿车道的中心线上要有一定的纵向均匀度，为此，要对车道上的最大照度和最小照度之比加以控制。产生道路路面照度纵向不均匀的主要原因是，灯柱间距过大和灯具的间距（L）与挂高（H）之比LH过大所致，如果控制LH使之小于5时，则可改善路面照度的纵向均匀度。（C）等照度曲线图道路的等照度曲线图是一张类似于绘有等高线的地形图形式的道路照明平面图，但是它上面描绘的不是路面高程的等高线，而是反映道路平面上各处照度大小的等照度曲线。它的绘制方