道路交通中眩光現(xiàn)象及解決策略

吳現(xiàn)濮　楊家闊

摘要：汽車在道路中行駛，一方面適度的光照為行車提供了環(huán)境亮度和視覺(jué)引導(dǎo)，另一方面不合理的光照為行車安全造成干擾。本文根據(jù)對(duì)眩光原理的分析，結(jié)合常見(jiàn)眩光現(xiàn)象，給出了眩光解決的建議，并提出應(yīng)將道路照明納入總體設(shè)計(jì)的提議。

Abstract： When the car is driving on the road， illumination plays an important role. On the one hand， moderate illumination provides environmental brightness and visual guidance for driving， on the other hand， unreasonable illumination interferes with driving safety. Based on the analysis of glare principle and common glare phenomena， this paper gives some suggestions to solve glare. In addition， the suggestion that road lighting should be included in the overall design is put forward.

關(guān)鍵詞：眩光;失能眩光;不舒適眩光;導(dǎo)光管

Key words： glare;disability glare;discomfort glare;light guide

中圖分類號(hào)：TU113.6+44? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）28-0233-03

1? 眩光對(duì)駕駛員的影響

駕駛員對(duì)行車中的狀況進(jìn)行認(rèn)知響應(yīng)分為三個(gè)階段：感知階段、判斷階段、響應(yīng)階段。在道路交通事故中，三個(gè)階段失誤導(dǎo)致的事故比例分別為48.1%，36%及7.8%。在感知階段，正確及時(shí)的感知收集道路上的信息是在判斷階段判斷階段和響應(yīng)階段能夠正確運(yùn)作的基礎(chǔ)，駕駛?cè)藛T通過(guò)視覺(jué)獲得的信息占所有信息的80%～90%。光照對(duì)駕駛員的視覺(jué)感知和心理都具有很大影響。

眩光根據(jù)對(duì)人的影響主要包括失能眩光和不舒適眩光。其中失能眩光主要影響人的視覺(jué)感知;不舒適眩光主要影響人的判斷及響應(yīng)速度。

當(dāng)眩光引起降低道路交通環(huán)境的視覺(jué)功效和可見(jiàn)度（不一定產(chǎn)生不舒適感）時(shí)，眩光為失能眩光。人眼對(duì)外界光環(huán)境的適應(yīng)由錐狀細(xì)胞和桿狀細(xì)胞共同作用，其中錐狀細(xì)胞感光閾值較高，桿狀細(xì)胞感光閾值較低，在不同亮度切換過(guò)程中，兩種細(xì)胞工作比例變化需要必要的切換時(shí)間，及眩光存在時(shí)間，也稱為眩光恢復(fù)時(shí)間。

道路照明失能眩光的表征值為TI，也可用TI（%）描述。

當(dāng)眩光未降低視覺(jué)效果和可見(jiàn)度，但引起駕駛員不舒適感時(shí)，為不舒適眩光。如隧道中基本照明燈具或高架護(hù)欄燈具布置間距不合理，造成高亮度的光源在人視網(wǎng)膜中迅速成像迅速消失，即頻閃效應(yīng)會(huì)影響駕駛員的心率增長(zhǎng)率，反映為駕駛員的煩躁、緊張、焦慮等短暫情緒反映，從而影響駕車安全。不舒適眩光可用G值表征（表2）。

道路照明很常見(jiàn)的一個(gè)不舒適眩光類型為頻閃效應(yīng)，其基理為由于人眼睛有視覺(jué)的暫留效應(yīng)。當(dāng)物體（照明光源）相對(duì)人眼快速移動(dòng)時(shí)，在眼睛的視網(wǎng)膜上留下該物體的象，并通過(guò)視覺(jué)神經(jīng)傳入大腦皮層形成視覺(jué)形象。在頻閃發(fā)光物體消失后，人眼視網(wǎng)膜上的象并不立即消失，還會(huì)保留大約0.1秒的時(shí)間。當(dāng)光源設(shè)置間距在相對(duì)行車速度下頻率為2.5Hz～15Hz，且光源在行車視野區(qū)間內(nèi)時(shí)，對(duì)人眼有眩光影響。

2? 影響眩光強(qiáng)度的參數(shù)

眩光構(gòu)成的主要參數(shù)包括眩光強(qiáng)度、背景亮度、光源類型、眩光源角度等，對(duì)其分析如下：

①眩光強(qiáng)度：道路照明中的眩光強(qiáng)度為引起眩光的光源的照度值;對(duì)電光照明來(lái)說(shuō)，光源功率越高，發(fā)光強(qiáng)度越大引起的眩光約嚴(yán)重。

②背景亮度：道路照明的背景亮度一般為光源提供的路面亮度，背景照度越低，眩光恢復(fù)時(shí)間越長(zhǎng)。結(jié)合背景照度情況，白天道路行車一般處于亮視覺(jué)狀態(tài)（L≥3cd/m2，錐狀細(xì)胞起主要作用）;有道路照明的夜間行車為中間視覺(jué)狀態(tài)（L=0.001～3cd/m2，錐狀細(xì)胞和桿狀細(xì)胞同時(shí)作用）;無(wú)道路照明的夜間行車為暗視覺(jué)環(huán)境狀態(tài)（L≤0.001cd/m2，桿狀細(xì)胞起主要作用;此時(shí)只能看到環(huán)境的明暗，無(wú)法看到色彩）。

③光源類型：光源波長(zhǎng)越短越引起眩光;即光色越冷，眩光恢復(fù)時(shí)間越長(zhǎng)。對(duì)照明光源，色溫越高，起主要作用的光線波長(zhǎng)越短;眩光恢復(fù)時(shí)間，高色溫LED光源>中色溫LED光源>低色溫高壓鈉燈。

④眩光源角度：當(dāng)照明光源位到駕駛?cè)藛T視野視角范圍內(nèi)（以駕駛員正常行車視野方向?yàn)橹行木€，與車速有關(guān)，如40km/h為100°;60km/h時(shí)為75°;80km/h時(shí)為60°;100km/h為40°等;當(dāng)夾角在5°～20°時(shí)眩光效果最明顯）時(shí)，駕駛?cè)藛T就有受到照明燈具產(chǎn)生眩光影響的可能。

⑤其他：包括眩光和眩光作用時(shí)間、駕駛員身體、視覺(jué)、心理、狀態(tài)等個(gè)人狀況有關(guān)。

根據(jù)有關(guān)研究，自暗環(huán)境至明環(huán)境，明適應(yīng)需1min時(shí)間;自名環(huán)境至暗環(huán)境，暗適應(yīng)一般需要5～15min，安全適應(yīng)需要30min。為保證適應(yīng)時(shí)間內(nèi)不影響行車安全，一般采用設(shè)置過(guò)渡照明的方式減少眩光適應(yīng)時(shí)間，從而降低眩光閾值。

接下來(lái)根據(jù)以上理論分析，結(jié)合道路實(shí)際情況，對(duì)一些實(shí)際存在的眩光現(xiàn)象進(jìn)行分析研究并給出解決方案的建議。

3? 常見(jiàn)眩光現(xiàn)象舉例

3.1 并列高架橋下眩光（見(jiàn)圖1）

在城市高架橋路段，兩幅高架橋間如間距太近;將導(dǎo)致有太陽(yáng)照射區(qū)域和未照到區(qū)域照度差過(guò)大。據(jù)測(cè)量在夏至?xí)r段，未照射到區(qū)域照度在300lx，照射區(qū)域在43000lx。瀝青路面地面照度亮度比取15lx/（cd·m-2）。自未照射區(qū)域視照射區(qū)域?yàn)榘锥葱?yīng);自照射區(qū)域視未照射區(qū)域視野為黑洞效應(yīng)。

3.2 隧道鏤空段眩光（見(jiàn)圖2）

一般用于城市隧道，在隧道洞口或洞內(nèi)設(shè)置有鏤空段，一般洞內(nèi)鏤空段用于風(fēng)段劃分;洞口主要考慮結(jié)構(gòu)要求及敷土條件不便利等情況。由于鏤空下在一定時(shí)間段內(nèi)有太陽(yáng)直射情況，造成直射地面及非直射地面亮度對(duì)比過(guò)大，形成失能眩光，同時(shí)若承重柱間距布置不合理，易造成頻閃效應(yīng)，即不舒適眩光。

3.3 高架橋或高速聲屏障、防落網(wǎng)造成的閃爍效應(yīng)（見(jiàn)圖3）

高架橋或高速公路聲屏障和防落網(wǎng)等如格柵設(shè)置間距不合理，在頻閃范圍內(nèi)，將造成陽(yáng)光在格柵內(nèi)攝入道路空間內(nèi)時(shí)形成頻閃效應(yīng)。

3.4 燈具設(shè)置不合理造成眩光（見(jiàn)圖4）

包括匝道護(hù)欄燈遮光角控制不滿足安全需求，同時(shí)布燈間距在頻閃范圍內(nèi);高桿燈燈具設(shè)置距離路面高度差太小，燈具角度設(shè)置不合理;地面道路燈桿方向控制不合理光源暴露在交叉或平行高架道路行車視野;長(zhǎng)坡路段夜間行車燈光對(duì)對(duì)向車道行車影響等。一般情況下當(dāng)眩光源與環(huán)境照度差較小時(shí)，形成不舒適眩光;照度差較大時(shí)，可形成失能眩光。

4? 解決策略

對(duì)眩光現(xiàn)象處理，最基本的方法應(yīng)為消除眩光源，但結(jié)合客觀條件，眩光源并非都能消除，因此結(jié)合對(duì)失能眩光和不舒適眩光的理論分析，從眩光影響參數(shù)入手，針對(duì)各個(gè)眩光現(xiàn)象特點(diǎn)，給出解決建議。

4.1 降低眩光強(qiáng)度

如高架聲屏障、隧道鏤空段投光頂棚可降低屏障透光率，選用較低透光率或深色材質(zhì);對(duì)長(zhǎng)坡路段在中分帶特殊處理眩光板尺寸及密度，或在有條件路段設(shè)置中分帶行道樹(shù)等，具體設(shè)置要求可參照西南交通大學(xué)宋洪飛著《道路交通眩目規(guī)律及其控制技術(shù)的研究》。

4.2 合理設(shè)置背景亮度

如在夜間可對(duì)存在不可消除的眩光路段，提高道路照明亮度;隧道洞口設(shè)置出入口過(guò)渡照明，從而減少眩光恢復(fù)時(shí)間。在雙高架并列路段下，可采用導(dǎo)光管等提高非照射區(qū)域的地面亮度及環(huán)境照度，亮度選擇可參照公路隧道照明入口段折光系數(shù)設(shè)置對(duì)照射區(qū)域進(jìn)行折減;導(dǎo)光管選擇和計(jì)算可參照《照明設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版）》相關(guān)章節(jié)。

4.3 選擇合理的照明光源及照射角度

LED燈由于其自身特點(diǎn)，其配光選用透光配光，非反射配光;在道路照明應(yīng)用中，低位照明和高桿燈照明設(shè)置時(shí)應(yīng)根據(jù)照射區(qū)域合理選擇燈具及燈組配光;高桿燈設(shè)置時(shí)，燈具與路面高度差應(yīng)滿足投射角、照射面積要求;具體可參考《照明設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版）》相關(guān)章節(jié)及照明工程學(xué)報(bào)中李濤著《大功率LED在高架匝道上的應(yīng)用研究》有關(guān)描述。

5? 結(jié)論

道路光照處理對(duì)道路行車安全至關(guān)重要，因此建議在道路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將道路照明、光處理納入總體設(shè)計(jì)考慮;總體路線、交安、綠化、隧道、橋梁等設(shè)計(jì)時(shí)均應(yīng)結(jié)合照明專業(yè)意見(jiàn);避免因不合理的照明及光照處理，造成行車事故。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉錫成.眩光對(duì)夜間駕車視覺(jué)工作影響研究[D].重慶：重慶大學(xué)建筑城管學(xué)院，2007.

[2]李默楠.基于駕駛員心率變化的隧道照明頻閃頻率的研究[J].照明工程學(xué)報(bào)，2015，26（6）：80-86.

[3]姚亞緯.護(hù)欄照明方式的立交橋道路照明失能眩光控制指標(biāo)研究[D].天津：天津大學(xué)，2014.

[4]宋洪飛.道路交通眩目規(guī)律及其控制技術(shù)的研究[D].四川成都：西南交通大學(xué)，2010.

[5]崔鐵山.城市道路照明建設(shè)及其節(jié)能改造研究[J].價(jià)值工程，2011，30（19）：20-21.