道路照明的眩光計(jì)算

1、道路照明的計(jì)算 眩光計(jì)算 眩光計(jì)算包括不舒適眩光計(jì)算和失能眩光計(jì)算兩種。 一、不舒適眩光計(jì)算 第四章里講過，不舒適眩光可用眩光控制等級（ G）來度量。計(jì)算出了 G 值，就可以判定 道路照明設(shè)備的眩光限制是否符合標(biāo)準(zhǔn)的要求。 G 值的計(jì)算公式見第四間的式（ 4-6），即 （ 183 頁有一公式） 一量光源、 燈具已經(jīng)選定， 燈具的安裝條件、 道路的幾何條件已經(jīng)確定， 路面的反光特性也已經(jīng)知道的話，則公式（ 4-6 ）中各個參量就可以獲得，把數(shù)值代入后便 可以計(jì)算出 G 值。但需注意一點(diǎn)就是路面平均亮度 Lex 的確定。若道路照明燈具已全部安 裝完畢并已投入運(yùn)行， 則 Lex 可通過實(shí)測來確定，

2、但如果還處在設(shè)計(jì)階段， Lex 就無法實(shí)測， 只能通過計(jì)算來確定。 例 7-7假定有一條 9m 寬的道路（Q0=0.1），選用半截光型燈具，內(nèi)裝 250W 高壓鈉燈（光 通量為 22500 lm ），安裝高度 h=10m ，燈具間距 S=33m ，懸挑長度 O=1m ，單側(cè)排列。 還假定燈具的有關(guān)光度數(shù)據(jù)為 l80=40cd/1000 Im , l90=12cd/1000 Im , F=0.084 怦，要求 計(jì)算 G 。 解：（1 ）根據(jù)給定條件進(jìn)行路面平均亮度計(jì)算。假定由亮度產(chǎn)生曲線圖讀得 n L=0.23,則 （ 183 頁有一公式） （2）因?yàn)?l80=40cd/1000 Im ,=22

3、500 Im，得 180=40 X22.5=900cd -3.31Iogl80=-3.31Iog900=-9.78 （3）若 l88 為已知，則可直接代入計(jì)算。若 l88 為未知數(shù)，則可由已知的 l80 和 l90 近似地求 出。 假定丫 =80 和丫 =90 之間丫和 I成線性關(guān)系，則（184 頁有一公式） （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,則-1.46logP=-1.46log30.3=-

4、2.16 將以上各計(jì)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 對照 CIE 推薦標(biāo)準(zhǔn)可知 G 略高于最低要求值. 二、失能眩光的計(jì)算 在第四章中講過，失能眩光可用閾值增量來定量描述， 失能眩光的計(jì)算就是閾值增量的計(jì)算， 其計(jì)算公式見第四章的式（4-5）（ 185 有一公式） 此式適用范圍為 1.5? 60 常數(shù) K 取值為 10 （當(dāng)B以度為單位時）或 3X10-2 （當(dāng)B以 弧度為單位時）。 在進(jìn)行等效光幕亮度或失能眩光計(jì)算時， CIE 作了下列規(guī)定和假定： （1 ）觀察點(diǎn)位于距右側(cè)路緣 1/4 路寬處。 （2

5、） 假定車輛頂棚的擋光角度為 20?,這意味著位于 20?傾斜面以上的燈具不應(yīng)包括在眩光 計(jì)算中。 （3） 觀察者一直注視著前方路面 90m 的一點(diǎn)（即觀察方向和水平軸夾角為 1?）,該點(diǎn)距 右側(cè)路緣也為 1/4 路寬。 失能眩光的計(jì)算程序和范圍：第一個燈具總是位于 20。平面上，逐一依次計(jì)算 500m 以內(nèi)同 一排燈具所產(chǎn)生的光幕亮度并進(jìn)行累加， 但要計(jì)算到某一個燈具所產(chǎn)生的光幕亮度小于其累 加光幕亮度的 20%時才為止。對其它排燈具的計(jì)算也應(yīng)遵照這一程序。 例 7-8假定有一條道路，采用單側(cè)排列布燈方式，燈具間距 S=33m , h=10m。燈具的排列 線在路面上的投影距右側(cè)路緣正好為 1

6、/4 路寬，燈具內(nèi)光源光通量為 9600 Im，燈具在通過 燈具發(fā)光中心且與路軸平行的平面（ C。平面）的光強(qiáng)分布見表 7-1，求光幕亮度 Lex. 表 7-1 光強(qiáng)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 根據(jù) CIE 的規(guī)定和題中計(jì)算條件，可有如圖 7-15 所示的幾何關(guān)系。 （1 ）各個燈具至觀察點(diǎn)水平距離。 對第一個燈具 丫 仁 71? L1= (10-1.5 ) tg71?=24.69m 對第二個燈具 L2=33+24.69=57.69 , 丫 2

7、=tg1(57.69/8.5)=81.61? 對第三個燈具 對第四個燈具 對第五個燈具 對第六個燈具 對第七個燈具 對第八個燈具 對第九個燈具 對第十個燈具 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? 對第 一個燈具 L11=354.69m , 丫 11=88

8、.62? 對第十二個燈具 L12=387.69m , 丫 12=88.74? (2)由已知配光求各個燈具指向觀察點(diǎn)的光強(qiáng)?？捎脙?nèi)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)計(jì)算各燈具(眩光源)在垂直于視線方向上所產(chǎn)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 由圖 7-15 可知（ 188 頁有一公式） （ 4）計(jì)算視線方向和各燈具（眩光源）射向眼睛的光線之間的夾角。 由圖 7-15 可知 0 1=90? 丫 1+1?故計(jì)算得（189 頁有一公式） 需要注意的是，以上計(jì)算結(jié)果是當(dāng)光源光通量為 1000 lm 時計(jì)算得到的，實(shí)際上光源光通 量為 9.6klm ，故需乘以系數(shù) 9.6 。 當(dāng) K=9.366 時，Lv=9.366 X 0.0008401 X 9.6 =0.0755cd/ m2 當(dāng) K=10 時， Lv=10X 0.008401 X 9.6 =0.0806cd/ m 求出了 Lv 后，若再計(jì)算出或測量出 Lex ，便可計(jì)算出 T

10、I。 若觀察者不是位于通過燈具發(fā)光中心且與路軸平行的平面（ C0 平面）內(nèi)，則計(jì)算就要復(fù)雜 些了。 三、計(jì)算不舒適眩光和失能眩光的諾模圖法 1、計(jì)算失能眩光（TI）的諾模圖方法 從上面 例 7-8 中可以看出，根據(jù)公式計(jì)算 TI 雖不復(fù)雜但很見長，因此在實(shí)際應(yīng)用中推薦諾 模圖方法，但這種方法僅對位于通過燈具發(fā)光中心且平行于路軸的平面（ C0 平面）內(nèi)的觀 察者才是正確的。 首先由計(jì)算等效光幕亮度的諾模圖 7-16 查出等效光幕亮度 Lv，再由計(jì)算相對閾值增量的諾 模圖 7-17 查出相對閾值增量 TI（%）。 計(jì)算等效光幕亮度的諾模圖 7-16 的使用方法如下：首先把燈具在平行于路軸平面（即

11、C0 平面）上的光強(qiáng)值如圖 7-16 所示。用虛線表示的例子一樣標(biāo)在圖上，且用光滑曲線連結(jié)起 來。然后在右下角的小諾模圖的橫坐標(biāo)軸（ h）（代表燈具的安裝高度）上找出與實(shí)際的燈 具安裝高度相對應(yīng)的點(diǎn)， 向上作與縱軸平行的直線。 再從此直線與斜線 （代表燈具間距與安 裝高度之比，即 S:h ）的關(guān)系中找出實(shí)際燈具間距與安裝高度之比所對應(yīng)的點(diǎn)。從這點(diǎn)出發(fā) 向左圖作平行于橫軸的直線，此水平線和諸斜線的交點(diǎn)確定了諸 R 值，并從上圖已畫了的 光強(qiáng)分布曲線上讀出這些 R 值所對應(yīng)的 Y1 值，把所有的 Y1 值相加，再乘上光源光通量 和常數(shù) C 就可以得到等效光幕亮度。（ 193 頁有一公式） 知道了等

12、效光幕亮度和路面平均亮度 Lex 以后，就可以由諾模圖 7-17 上讀出相對閾值增量。 請注意， 為了將根據(jù)公式直接計(jì)算的結(jié)果和從諾模圖計(jì)算的結(jié)果相比較， 我們采用了相同的 計(jì)算例子，即 例 7-8 。 根據(jù)公式直接計(jì)算的結(jié)果為： 當(dāng) K=10 時，Lv=0.0806cd/ m2o 當(dāng) K=9.366 時，Lv=0.0755cd/ m2o 由諾模圖計(jì)算的結(jié)果為：（ 195 頁有一公式） 根據(jù) CIE 的規(guī)定：K=10（0以度表示時）或 K=3X 10-3（ B以弧度表示時），因此為了便于比較 需把 C 弄成一致。當(dāng)把諾模圖的 2.81 X10-3 換成 3X10-3 時，Lv 放大 3/2.8

13、1 倍，即 Lv=0.0801，和計(jì)算結(jié)果非常一致；當(dāng)把計(jì)算結(jié)果的 K=3X 10-3 換成 2.81 X0-3 （或 K=10 換成 9.366 ）時，Lv=0.075，這和諾模圖結(jié)果非常一致。這就說明采用諾模圖方法計(jì)算失 能眩光精度是很高的，是很可靠的。 2、計(jì)算不舒適眩光（G）的諾模圖方法 計(jì)算不舒適眩光（G）的諾模圖見圖 7-18。該圖的使用方法如下。 （1 ）從圖 7-18 的右側(cè)軸開始， 找出與所考察的燈具的 I80 的值所對應(yīng)的點(diǎn)， 從這點(diǎn)出發(fā)向 左畫一條水平線。 （2） 從該圖的水平軸標(biāo)出的發(fā)光面積區(qū)域， 找出與駕駛員所看到的該燈具的發(fā)光面積所對 應(yīng)的一點(diǎn)向上作垂線與第一步所畫

14、的水平線相交于點(diǎn) 1 。 （3） 從點(diǎn) 1 出發(fā)作與這一區(qū)域（燈具發(fā)光面積區(qū)域）的諾模圖的斜線平行的直線與水平軸 表示的新參數(shù)（ I80/I88 ）區(qū)域的邊界線相交于點(diǎn) 2。 （4） 然后再作水平線交與該燈具的 I80/I88 所對應(yīng)的點(diǎn) 3。 （5） 再從點(diǎn) 3 作與該區(qū)域 （ I80/I88 區(qū)域） 的諾模圖的斜線平行的直線到與中軸相交于點(diǎn) 4。 （6） 由點(diǎn) 4 出發(fā)作與水平軸平行的直線至咱面平均亮度值所對應(yīng)的點(diǎn) 5。 （7） 由點(diǎn) 5 出發(fā)再作與該區(qū)域（路面平均亮度區(qū)域）的諾模圖的斜線平行的直線與新區(qū)域 的邊界線交于點(diǎn) 6。 (8) 由點(diǎn) 6 出發(fā)再作與水平軸平行的直線至 h值(燈具的

15、安裝高度減去觀察者高度 1.5m ) 所對應(yīng)的點(diǎn) 7。 (9) 由點(diǎn) 7 出發(fā)作與該區(qū)域(減去觀察者高度后的燈具安裝高度區(qū)域)的諾模圖斜線平行 的直線與新區(qū)域的邊界線相交與點(diǎn) 8。 (10 )由點(diǎn) 8 出發(fā)作與水平軸平行的直線至燈間距所對應(yīng)的點(diǎn) 9。 (11 )由點(diǎn) 9 出發(fā)再作與該區(qū)域(燈具間距區(qū)域)的諾模圖斜線平行的直線與左側(cè)軸相交 于點(diǎn) 10 。 ( 1 2 )最后由左側(cè)軸直接讀出眩光控制等級 G 的值。 同樣，采用諾模圖計(jì)算不舒適眩光精度也很高，大家不妨試一試把 例 7-7 一步一步標(biāo)在計(jì) 算 G 值的諾模圖中，看看結(jié)果與計(jì)算的是否符合得很好。 在結(jié)束本章以前，順便介紹一下計(jì)算機(jī)在道路照明計(jì)算中的應(yīng)用問題。 從前面講過的內(nèi)容中可以看出， 道路照明計(jì)算不算很復(fù)雜， 但卻很費(fèi)時費(fèi)事。 隨著計(jì)算機(jī)日 益普及， 即有必要也有可能將計(jì)算機(jī)引入道路照明計(jì)算領(lǐng)域。 目前國內(nèi)外在這方面都已作了 大量工作。比如，國際照明委員會( CIE )就已編制出了用于路面亮度和眩光計(jì)算的兩套程 序，國內(nèi)一些單位也編制了立交和道路照明計(jì)算程序，并在實(shí)際工程建設(shè)中得到了應(yīng)用。 應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行路面照度和亮度計(jì)算時， 所采用的基本公式和前面講過的逐點(diǎn)法所用公式一 致，即照度計(jì)算采用式(