道路照明计算
上海时代之光照明电器检测有限公司 夏清明
道路照明的主要目的是为了使各种机动车辆的驾驶者以及行人在自然光照不理想的情况下能辨认出道路上的各种情况，创造良好的视觉环境 ，保障交通安全,提高交通运输效率, 方便人民生活，降低犯罪率和美化城市环境。

根据道路使用功能，城市道路照明可分为主要供机动车使用的机动车交通道路照明和主要供非机动车与行人使用的人行道路照明两类。

目前机动车交通道路照明以路面平均亮度、路面平均照度、路面亮度均匀度和纵向均匀度、路面照度均匀度、阈值增量、环境比作为主要评价指标。

本文将以机动车道路照明作为重点，讲解以上评价指标的计算方法。

1.亮度系数和简化亮度系数
亮度系数定义为一定观察角度上某点的亮度与此点水平照度的比值。

公式表达为：
1.1
事实上在道路照明计算中更常用的是简化亮度系数r，其定义式为：
1.2
ε为光线入射角。

观察角α对r是有影响的，但是在道路照明计算时α通常固定为1°。

此时r是ε和β的函数。

各角度的意义如图1.1所示。

图1.1 角度关系
进行路面亮度计算，需要灯具的光度数据和路面简化亮度系数r。

实际路面的r值只有
通过测量才能获得。

我国目前尚没有自己的路面亮度系数实测数据，道路照明计算时采用的是CIE和PIARC共同推荐的简化亮度系数表。

形式如表1.1所示：
表1.1 简化亮度系数表
需要说明的是上表中r值放大了10000倍，且对于沥青路面和混凝土路面，其简化亮度系数表是不同的。

简化亮度系数表有其适用范围，其所覆盖的平面区域如图1.2所示：
图1.2 简化亮度系数表的适用范围
H为灯具安装高度。

2.计算区域及布点
沿着道路纵向计算区域应位于同列两只路灯之间。

在横向，如果没有中央隔离带，计算区域覆盖整个行车道，如果有中央隔离带，则覆盖其中一侧行车道。

简化亮度系数表在观察角度位于0.5度到1.5度之间都是适用的，观察者眼睛的高度通常设定为1.5m，此时计算点距离观察者的距离大约是57m到172m，通常近似为60m到170m，如图1.3所示：
图1.3 计算区域及布点
纵向：相邻计算点之间的距离D=S/N
S为计算区域纵向长度
N为纵向计算点的个数，当S≤30m时，N=10；当S＞30m时，N取使得D≤3m
的最小整数
纵向最外侧计算点与计算区域边界的距离等于D/2
横向：相邻计算点之间的距离d=W L/3
W L为车道宽度
横向最外侧计算点与计算区域边界的距离等于d/2
观察者位于每条车道的中线上，如图1.4所示：
图1.4 观察者的位置
对于每个计算点，所有对亮度计算产生贡献的路灯都必须考虑在内。

如图1.2所示，简化亮度系数表在大致上一个10H乘17H的区域内适用。

因此，我们只需要考虑如图1.5所示区域内的路灯即可：
图1.5 计算时路灯所在的区域
3.评价指标的计算
(a)平均亮度维持值L av
某一计算点的亮度维持值由以下公式计算：
1.3
∑代表所有灯具对于此计算点的贡献之和
I(C,γ)为(C,γ)方向上的光强值，单位：cd/klm
r为简化亮度系数
Φ为灯具内光源的初始光通量，单位：klm
MF为维护系数
H为灯具安装高度
L av等于计算区域内所有计算点亮度维持值的算术平均值。

(b)亮度总均匀度U O
计算区域内最小亮度与平均亮度的比值。

(c)亮度纵向均匀度
计算区域内每条车道中线上纵向最小亮度和最大亮度的比值。

(d)平均水平照度维持值E av
某一计算点的水平照度维持值由以下公式计算得到：
1.4
∑代表所有灯具对于此计算点的贡献之和
I(C,γ)为(C,γ)方向上的光强值，单位：cd/klm
ε光线入射角
Φ为灯具内光源的初始光通量，单位：klm
MF为维护系数
H为灯具安装高度
E av等于计算区域内所有计算点水平照度维持值的算术平均值。

(e)水平照度均匀度U Eh
计算区域内最小照度和平均照度的比值。

(f)阈值增量（略）
阈值增量的计算较为复杂，从略。

有兴趣者可参考CIE140-2000相关部分。

(g)环境比SR
道路外与道路两侧边沿相接的两条纵向条带上的平均水平照度和道路上与道路两侧边沿相接的两条纵向条带上的平均水平照度之比。

条带宽度为5m，或者是路宽的一半，或者是道路外无障碍区域宽度，取三者中最小值。