居住区道路照明检测方法研究

党　睿，王立雄，刘　刚

(天津大学，天津市建筑物理环境与生态技术重点实验室，天津　300072)



居住区道路照明检测方法研究

党睿，王立雄，刘刚

(天津大学，天津市建筑物理环境与生态技术重点实验室，天津300072)

摘要：针对目前在居住区道路照明检测领域所存在的检测效率低、不能检测连续数据、存在人为操作误差、人力物力资源浪费等问题，在对比分析现存问题的基础上，应用自行研制的“基于遥控车载平台的城市居住区照明检测系统”，选取典型居住小区进行现场实验测试，在检验该系统实际使用效果的同时，总结分析实验过程和实验成果，对系统进行改进和完善，并最终提出一套既符合我国居住区照明特点，又精确高效的新型照明检测方法。

关键词：居住区；道路照明；现存问题；检测新方法

1检测对象

本文选取天津时代奥城小区作为实验样本进行现场测量。该小区位天津市区西南部，天津奥体中心西侧，总建筑面积38万平方米，容积率3.5，绿化率32%，包括8幢点式高层住宅和1l幢板式高层住宅。小区在交通规划上采用人车分流，将道路分为两级：居住小区级道路沿居住区外围布置，为机动车交通线路，且机动车道为单向通行；小区内部为宅前道路，供行人及非机动车使用；设有地上停车场及地下车库，并单独设置地下车库出入口。

时代奥城小区整体建设标准较高，其中道路照明设施较为完善，包括各类型功能照明和景观照明，光源和灯具种类丰富，照明方式多样，能够反应我国新建居住区道路照明特点，因此选取该小区作为检测对象具有典型性[1](见图1)。

图1　天津时代奥城小区总平面图Fig.1　Site plan of alympics Age City

2检测内容

本次实验的检测对象为居住区道路照明，主要对照度和亮度两项指标进行检测，其中照度指标包括水平照度和半柱面照度，并根据检测结果计算出平均照度、最小照度和照度均匀度；同时统计亮度指标并计算出平均亮度、最小亮度、亮度均匀度、和路面亮度纵向均匀度。[2]

3检测方法

本文在现有道路检测方法的基础上，根据我国居住区特点以及“基于遥控车载平台的城市居住区照明检测系统”使用情况[3]，提出我国居住区道路夜间光环境检测新方法。时代奥城居住小区级道路宽度6.5米，为机动车单向行驶；沿机动车道右侧布置停车位，停车位宽度5米；灯具布设方式为单侧布灯，灯杆间距为30米。

3.1照度检测

目前照度检测是采用先在测试区域内布点，然后由人员手持照度计按布点位置依次行走，逐点检测的方法，这其中主要问题是布点方式。按照GB/T 5700—2008《照明测量方法》规定，布点方式为均匀布点法，即按照一定间距划分网格均匀布置检测点。居住小区级道路因尺度较小，道路横向上只需要在道路边缘与道路中线处布点应该就可以满足检测要求；在道路纵向上，按照《照明测量方法》的规定，划分网格时一般将相邻两根灯杆之间的距离十等份，根据实际情况尽量满足于划分的网格形成方形这一要求[4](见图2)。

图2　传统照度测试方法Fig.2　Traditional method of testing illuminance

用新型检测系统对居住小区级道路进行检测时，由于其能够同时测量近地面水平照度和任一高度半柱面照度，并且为非点式测量，可以得到连续照度曲线图，因此实验采用检测车按固定线路行驶进行照度检测的方法，当结束时其行驶线路上的所有水平和半柱面照度数据都可同时得到。

对于检测路线的确定，参考我国《照明测量方法》，在道路横向上，于道路边缘与道路中线处测量，进而在纵向上划定沿道路中心和两侧边线的三条直线。当检测完毕后可直接根据所测数据和照度曲线图得出连续水平照度、连续半柱面照度、平均照度及最小照度值，进而还可以计算出照度均匀度。同时为了使测量数据更加全面准确，能够更好地反映夜间光环境，检测车在每个灯杆下方和两个灯杆中点处做停留，升降三角架，分别测量0.5m、1.0m、1.5m高度半柱面照度值，以便反映人眼对不同高度物体的夜间识别能力。

另外机动车在小区级道路行驶时一般速度较低，并且多数机动车由居住小区级道路直接进入地下车库或者将车停在居住小区级道路两侧的停车区域内，这样使得道路交叉口交通复杂性降低，其测量还可使用上述方法(见图3)。

图3　照度测试新方法Fig.3　New method of testing illuminance

3.2亮度检测

目前亮度检测主要是采用先在测试区域内布点，然后将亮度计放置于某一位置，用镜头对准测点进行逐点检测的方法。这其中涉及两个关键问题，其一是布点方式，另一个是亮度计摆放位置。

对于布点方式，我国《照明测量方法》规定：在道路纵向，当同一侧两根灯杆间距小于或等于50m时，通常应该在两根灯杆间按等间距布置10个测点；在道路横向，当亮度均匀度较好时，在每条车道横向可布置3个点，其中间一点应位于每条车道的中心线上，两侧的两个点应分别位于距每条车道两侧边界线的1/6车道宽处[5](见图4)。

图4　传统道路亮度检测布点方式Fig.4　Traditional stationing method of road brightness

对于仪器位置，我国《照明测量方法》规定：将亮度计放置于在距第一根检测灯杆前方60m水平距离、距道路边缘1/4路宽、1.5m高度处进行逐点检测，检测范围是第一根检测灯杆后方100m内区域。对于单侧布灯道路采用双向检测，双侧布灯道路采用单向检测[5](见图5)。

图5　传统道路亮度检测仪器位置规定[4]Fig.5　Location of brightness meter in traditional testing road

本次实验中，对于亮度的检测方法是用检测车停留在道路某一位置，将车载三角架升至1.5米高度，使用相机以三档不同曝光量拍摄检测区域的数码照片。而后将照片录入SM光环境测试系统读取亮度值。[6]由于此系统是以数码照片像素为计算基本单位，因此可得到所摄图像范围内任意一点的亮度值，以及平均亮度和最小亮度值，进而能够计算出亮度均匀度和亮度纵向均匀度。这其中只涉及检测车停放位置问题。

本文认为《照明测量方法》中有关规定不适合居住小级道路的亮度检测。原因在于此规定中的四项主要数据性指标是针对城市快速路而设定，分析如下：

1)驾驶员在驾车行驶的过程中，其视线一般位于距道路边缘1/4路宽、1.5m高度处；

2)驾驶员夜间在城市快速路行驶时，由于车速较快且道路笔直，其视线主要停留在距车体60m～160m；

3)《城市道路交通规划设计规范》(GB 50220—95)规定城市快速路设计时速为80km/h，[6]道路亮度需要保证驾驶员看到前方道路中的障碍物，以便在突发事件中能够安全刹车，在此速度时安全刹车距离约为60m左右。[7]

但在居住小区级道路中，我国《城市道路交通规划设计规范》规定设计速度为20km/h，大大低于城市快速路，而且该类道路一般较短，很少出现1km以上直路。因此驾驶员在夜间行驶时视线主要停留在距车体30m～90m，而且在以20km/h速度行驶时，30m已完全达到安全刹车距离。另外，如果按照《照明测量方法》中规定，亮度计的摆放位置需要在100m的两侧各距离60m的位置，这样就需要220m的距离，但在大多数小区中很难找到220m的居住小区级直线路段。所以在本次实验中，检测车位置采用停放于距道路边缘1/4路宽、1.5m高度、在距第一根检测灯杆前方30m水平距离处，检测范围是第一根检测灯杆后方60m内区域。因为本小区道路为单侧布灯，故采用双向检测方法(见图6、图7)。

图6　新型亮度测试方法示意图Fig.6　New method of testing brightness

图7　新型亮度测试方法效果图Fig.7　Rendering of new testing method

4实验数据

为了说明“基于车载平台的居住区夜间光环境检测系统”检测效果，对本次检测数据与前期调研中使用传统方法所检测到的数据(2(进行了对比，见表1。

表1　两种检测方法所测数据对比表

5结论

通过以上分析可知，使用两种不同的检测方法所得到的参数值基本相同，说明“基于车载平台的居住区夜间光环境检测方法”检测精确度不逊于传统方法。另外在实验中发现相比于传统技术方法，本方法还具有以下优势：

1)在检测效率上，使用传统方法，整个小区道路的检测时间为7小时，使用新方法为3小时，效率提高57%。这还只是在现场检测时间上的节约，

并未考虑数据的记录、整理以及录入计算机等后期工作。

2)此次实验只由一人完成，这是对人力成本的极大节省；

3)所有测得数据的记录、分析、整理均由系统自动完成，不仅节约人力提高效率，还能避免因人为疏忽造成的误差；

4)实验得到了连续参数指标值，这是传统逐点检测方法所不能够实现的；

5)在草地绿化等不便于人员直接进入的区域，该系统能够完成检测任务。

参考文献

[2] 郝洛西.城市照明设计[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，2005.

[4] 照明测量方法：GB/T 5700—2008[S].北京：中国标准出版社，2009.

[5] 崔辛云.居住区光环境检测方法研究[D].天津.天津大学, 2010.

[6] 沈天行，杜江涛.城市夜景照明的测试技术[C]. 上海：国际夜景照明研讨会,2001.

[7] 城市道路交通规划设计规范：GB 50220—95[S].北京：中国计划出版社，1995.

Research on Measurement Method of Road Lighting in Residential Areas

Dang Rui， Wang Lixiong, Liu Gang

(TianjinKeyLaboratoryofArchitecturalPhysicsandEnvironmentalTechnology,Tianjinllniversity

Tianjin300072,China)

Abstract：This article aims to solve the problems in the area of residential area lighting measurement, including low efficiency, unable to detect continuous data, human operation error, wasting of manpower and material, and etc. With comparison and analysis of existing problems, the urban residential areas lighting measurement system, which is built upon the platform of a remote control vehicle, is applied to perform experimental testing on a selected road of a typical residential area. The experiment process and results are analyzed to verify the actual effects and improve the system. At last, the article put forward a set of new methods which fits China residential lighting characteristics.

Key words:residential areas; road lighting; exiting problems; new method of measurement

中图分类号：TM923

文献标识码：A

DOI:10.3969j.issn.1004-440X.2015.03.018

通讯作者：刘刚，E-mail:lglgmike@163.com