道路照明的眩光计算

1、道路照明的计算 眩光计算 眩光计算包括不舒适眩光计算和失能眩光计算两种。 一、不舒适眩光计算 第四章里讲过，不舒适眩光可用眩光控制等级（ G）来度量。计算出了 G 值，就可以判定 道路照明设备的眩光限制是否符合标准的要求。 G 值的计算公式见第四间的式（ 4-6），即 （ 183 页有一公式） 一量光源、 灯具已经选定， 灯具的安装条件、 道路的几何条件已经确定， 路面的反光特性也已经知道的话，则公式（ 4-6 ）中各个参量就可以获得，把数值代入后便 可以计算出 G 值。但需注意一点就是路面平均亮度 Lex 的确定。若道路照明灯具已全部安 装完毕并已投入运行， 则 Lex 可通过实测来确定，

2、但如果还处在设计阶段， Lex 就无法实测， 只能通过计算来确定。 例 7-7假定有一条 9m 宽的道路（Q0=0.1），选用半截光型灯具，内装 250W 高压钠灯（光 通量为 22500 lm ），安装高度 h=10m ，灯具间距 S=33m ，悬挑长度 O=1m ，单侧排列。 还假定灯具的有关光度数据为 l80=40cd/1000 Im , l90=12cd/1000 Im , F=0.084 怦，要求 计算 G 。 解：（1 ）根据给定条件进行路面平均亮度计算。假定由亮度产生曲线图读得 n L=0.23,则 （ 183 页有一公式） （2）因为 l80=40cd/1000 Im ,=22

3、500 Im，得 180=40 X22.5=900cd -3.31Iogl80=-3.31Iog900=-9.78 （3）若 l88 为已知，则可直接代入计算。若 l88 为未知数，则可由已知的 l80 和 l90 近似地求 出。 假定丫 =80 和丫 =90 之间丫和 I成线性关系，则（184 页有一公式） （5）因 F=0.084 怦，得 1.29logF=-1.29 Xlog0.084=-1.38 （6）h =h0=10-1.5=8.5m 4.41logh =4.HIog8.5=4.10 因 S=33m,即 P=1000/33=30.3,则-1.46logP=-1.46log30.3=-

4、2.16 将以上各计算值代入公式 （4-6）得 G=13.84-9.78+0.78-0.029-1.38+0.233+4.1-2.16=5.6 对照 CIE 推荐标准可知 G 略高于最低要求值. 二、失能眩光的计算 在第四章中讲过，失能眩光可用阈值增量来定量描述， 失能眩光的计算就是阈值增量的计算， 其计算公式见第四章的式（4-5）（ 185 有一公式） 此式适用范围为 1.5? 60 常数 K 取值为 10 （当B以度为单位时）或 3X10-2 （当B以 弧度为单位时）。 在进行等效光幕亮度或失能眩光计算时， CIE 作了下列规定和假定： （1 ）观察点位于距右侧路缘 1/4 路宽处。 （2

5、） 假定车辆顶棚的挡光角度为 20?,这意味着位于 20?倾斜面以上的灯具不应包括在眩光 计算中。 （3） 观察者一直注视着前方路面 90m 的一点（即观察方向和水平轴夹角为 1?）,该点距 右侧路缘也为 1/4 路宽。 失能眩光的计算程序和范围：第一个灯具总是位于 20。平面上，逐一依次计算 500m 以内同 一排灯具所产生的光幕亮度并进行累加， 但要计算到某一个灯具所产生的光幕亮度小于其累 加光幕亮度的 20%时才为止。对其它排灯具的计算也应遵照这一程序。 例 7-8假定有一条道路，采用单侧排列布灯方式，灯具间距 S=33m , h=10m。灯具的排列 线在路面上的投影距右侧路缘正好为 1

6、/4 路宽，灯具内光源光通量为 9600 Im，灯具在通过 灯具发光中心且与路轴平行的平面（ C。平面）的光强分布见表 7-1，求光幕亮度 Lex. 表 7-1 光强分布表 丫（ ?） 65 70 75 80 83 85 87 88 89 90 I (cd/1000 lm ) 238 123 77 42 28 23 17 15 13 10 解 根据 CIE 的规定和题中计算条件，可有如图 7-15 所示的几何关系。 （1 ）各个灯具至观察点水平距离。 对第一个灯具 丫 仁 71? L1= (10-1.5 ) tg71?=24.69m 对第二个灯具 L2=33+24.69=57.69 , 丫 2

7、=tg1(57.69/8.5)=81.61? 对第三个灯具 对第四个灯具 对第五个灯具 对第六个灯具 对第七个灯具 对第八个灯具 对第九个灯具 对第十个灯具 L3=90.69m ， L4=123.69m ， L5=156.69m ， L6=189.69m ， L7=222.69m ， L8=255.69m ， L9=288.69m ， L10=321.69m 丫 3=84.64? 丫 4=86.06? 丫 5=86.69? 丫 6=87.43? 丫 7=87.81? 丫 8=88.09? 丫 9=88.31? ,丫 10=88.48? 对第 一个灯具 L11=354.69m , 丫 11=88

8、.62? 对第十二个灯具 L12=387.69m , 丫 12=88.74? (2)由已知配光求各个灯具指向观察点的光强。可用内插法，由 I70 可求出 I71 式) 187 有一公 同理可求出 I81.61=34.48=I2 I84.64=23.9=I3 I86.06=19.82=I4 I86.89=17.33=I5 (3)计算各灯具(眩光源)在垂直于视线方向上所产生的照度。I97.43=16.14=I6 I88.09=14.04=I8 I88.48=14.04=I10 I88.74=13.52=I12 I87.81=15.38=I7 I88.31=14.38=I9 I88.62=13.76

9、=I11 由图 7-15 可知（ 188 页有一公式） （ 4）计算视线方向和各灯具（眩光源）射向眼睛的光线之间的夹角。 由图 7-15 可知 0 1=90? 丫 1+1?故计算得（189 页有一公式） 需要注意的是，以上计算结果是当光源光通量为 1000 lm 时计算得到的，实际上光源光通 量为 9.6klm ，故需乘以系数 9.6 。 当 K=9.366 时，Lv=9.366 X 0.0008401 X 9.6 =0.0755cd/ m2 当 K=10 时， Lv=10X 0.008401 X 9.6 =0.0806cd/ m 求出了 Lv 后，若再计算出或测量出 Lex ，便可计算出 T

10、I。 若观察者不是位于通过灯具发光中心且与路轴平行的平面（ C0 平面）内，则计算就要复杂 些了。 三、计算不舒适眩光和失能眩光的诺模图法 1、计算失能眩光（TI）的诺模图方法 从上面 例 7-8 中可以看出，根据公式计算 TI 虽不复杂但很见长，因此在实际应用中推荐诺 模图方法，但这种方法仅对位于通过灯具发光中心且平行于路轴的平面（ C0 平面）内的观 察者才是正确的。 首先由计算等效光幕亮度的诺模图 7-16 查出等效光幕亮度 Lv，再由计算相对阈值增量的诺 模图 7-17 查出相对阈值增量 TI（%）。 计算等效光幕亮度的诺模图 7-16 的使用方法如下：首先把灯具在平行于路轴平面（即

11、C0 平面）上的光强值如图 7-16 所示。用虚线表示的例子一样标在图上，且用光滑曲线连结起 来。然后在右下角的小诺模图的横坐标轴（ h）（代表灯具的安装高度）上找出与实际的灯 具安装高度相对应的点， 向上作与纵轴平行的直线。 再从此直线与斜线 （代表灯具间距与安 装高度之比，即 S:h ）的关系中找出实际灯具间距与安装高度之比所对应的点。从这点出发 向左图作平行于横轴的直线，此水平线和诸斜线的交点确定了诸 R 值，并从上图已画了的 光强分布曲线上读出这些 R 值所对应的 Y1 值，把所有的 Y1 值相加，再乘上光源光通量 和常数 C 就可以得到等效光幕亮度。（ 193 页有一公式） 知道了等

12、效光幕亮度和路面平均亮度 Lex 以后，就可以由诺模图 7-17 上读出相对阈值增量。 请注意， 为了将根据公式直接计算的结果和从诺模图计算的结果相比较， 我们采用了相同的 计算例子，即 例 7-8 。 根据公式直接计算的结果为： 当 K=10 时，Lv=0.0806cd/ m2o 当 K=9.366 时，Lv=0.0755cd/ m2o 由诺模图计算的结果为：（ 195 页有一公式） 根据 CIE 的规定：K=10（0以度表示时）或 K=3X 10-3（ B以弧度表示时），因此为了便于比较 需把 C 弄成一致。当把诺模图的 2.81 X10-3 换成 3X10-3 时，Lv 放大 3/2.8

13、1 倍，即 Lv=0.0801，和计算结果非常一致；当把计算结果的 K=3X 10-3 换成 2.81 X0-3 （或 K=10 换成 9.366 ）时，Lv=0.075，这和诺模图结果非常一致。这就说明采用诺模图方法计算失 能眩光精度是很高的，是很可靠的。 2、计算不舒适眩光（G）的诺模图方法 计算不舒适眩光（G）的诺模图见图 7-18。该图的使用方法如下。 （1 ）从图 7-18 的右侧轴开始， 找出与所考察的灯具的 I80 的值所对应的点， 从这点出发向 左画一条水平线。 （2） 从该图的水平轴标出的发光面积区域， 找出与驾驶员所看到的该灯具的发光面积所对 应的一点向上作垂线与第一步所画

14、的水平线相交于点 1 。 （3） 从点 1 出发作与这一区域（灯具发光面积区域）的诺模图的斜线平行的直线与水平轴 表示的新参数（ I80/I88 ）区域的边界线相交于点 2。 （4） 然后再作水平线交与该灯具的 I80/I88 所对应的点 3。 （5） 再从点 3 作与该区域 （ I80/I88 区域） 的诺模图的斜线平行的直线到与中轴相交于点 4。 （6） 由点 4 出发作与水平轴平行的直线至咱面平均亮度值所对应的点 5。 （7） 由点 5 出发再作与该区域（路面平均亮度区域）的诺模图的斜线平行的直线与新区域 的边界线交于点 6。 (8) 由点 6 出发再作与水平轴平行的直线至 h值(灯具的

15、安装高度减去观察者高度 1.5m ) 所对应的点 7。 (9) 由点 7 出发作与该区域(减去观察者高度后的灯具安装高度区域)的诺模图斜线平行 的直线与新区域的边界线相交与点 8。 (10 )由点 8 出发作与水平轴平行的直线至灯间距所对应的点 9。 (11 )由点 9 出发再作与该区域(灯具间距区域)的诺模图斜线平行的直线与左侧轴相交 于点 10 。 ( 1 2 )最后由左侧轴直接读出眩光控制等级 G 的值。 同样，采用诺模图计算不舒适眩光精度也很高，大家不妨试一试把 例 7-7 一步一步标在计 算 G 值的诺模图中，看看结果与计算的是否符合得很好。 在结束本章以前，顺便介绍一下计算机在道路照明计算中的应用问题。 从前面讲过的内容中可以看出， 道路照明计算不算很复杂， 但却很费时费事。 随着计算机日 益普及， 即有必要也有可能将计算机引入道路照明计算领域。 目前国内外在这方面都已作了 大量工作。比如，国际照明委员会( CIE )就已编制出了用于路面亮度和眩光计算的两套程 序，国内一些单位也编制了立交和道路照明计算程序，并在实际工程建设中得到了应用。 应用计算机进行路面照度和亮度计算时， 所采用的基本公式和前面讲过的逐点法所用公式一 致，即照度计算采用式(