天津市人行道照明现状调查研究

杨宇彤，张明宇，李双旭，袁 策，刘继凯

(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)

引言

近年来，由于城市居民的夜生活日益丰富，夜间人行道路的使用也随之增加。但道路照明侧重于机动车道照明环境，缺乏对人行道夜间照明环境的关注，导致人行道照明存在照明盲区、整体照度值低等问题，城市人行道夜间照明环境整体情况不容乐观，难以满足人们的夜间出行需要。而良好的人行道照明能够提供行人所需的舒适、愉悦和安全的高质量照明环境[1]。因此，从行人的视角关注人行道照明，进行行人安全感的相关研究势在必行[2]。

从相关研究可知，夜间人行道上行人的复杂视觉任务可以归纳为以下几项：面部识别、障碍物辨别、标志辨识等[3]。适宜的人行道光环境可以帮助行人识别其他行人的意图，感知环境的安全程度并获得夜间独自行走的信心，从而减少对犯罪的恐惧[4-6]。与行人安全感息息相关的一项重要照明目标是人行道上较远距离的人脸识别。在夜间的人行道上，对远处的其他行人的面部及意图进行识别可以让警觉的行人采取躲避或防御行动[7]。国际照明委员会(CIE)报告CIE 115[8]中指出，道路照明的目的包括允许行人看到和识别其他行人，足够的面部垂直照度及半柱面照度能够为面部识别和预判侵略行为提供保障。

本文对天津市区8条主干道的11条人行道进行照明现场测试及问卷调查，并结合现行标准对夜间人行道光环境现状进行评价分析。

1 现场测试调研

现场测试的目的为调查人行道照明中存在的问题与不足。通过对天津城区中众多主干道进行初步网络调研，并依据照明灯具布置方式[9]的异同进行划分，筛选出其中具备研究价值及研究条件的典型路段进行照明现场测试。人行道典型路段位置及基本信息如图1和表1所示。

表1 人行道基本信息

图1 人行道典型路段位置Fig.1 Typical sidewalk location

调研选择在当日天黑后且照明灯具已燃点40 min后于选定人行道路段(路面清洁、干燥)进行。使用CL-500 A分光辐射照度计(测量范围：0.1～100 000 lx)、XYI-III全数字照度计(动态范围：0.5～100 000 lx)、D510激光测距仪(测量范围：0～200 m)、卷尺等测量仪器进行测量。测试方法根据《照明测试方法》(GB/T 5700—2008)[10]制定，选用中心布点法，测点分布示意图如图2所示，数字用来标注路面照度测量点，字母用来标注垂直照度、半柱面照度、显色指数和色温的测量点(尽量避免行道树投影对数据测量产生严重影响)。

图2 测点分布示意图Fig.2 Schematic diagram of measurement point distribution

1.1 评价参数

人行道照明的评价指标分为以下三类[9]：

1)地面照明指标：路面平均照度、最小照度。用于确保行人对人行道路面障碍物的识别；

2)空间照明指标：1.5 m高度处的最小垂直照度和最小半柱面照度。其作用是辅助行人对有一定高度的物体进行识别，以及对其他行人进行面部和动作意向识别。由于人的面部可抽象为半圆柱形，垂直照度用于行人面部识别存在一定的不适用性，且在现场测试中容易出现误差。而半柱面照度则是通过计算落在半圆柱体曲面上的总光通量除以该曲面面积得出的，用于表征人行道空间照明效果更为合适；

3)适宜的色温能够进一步辅助行人快速、准确地进行视觉作业。光源的色温不宜高于5 000 K，并宜优先选择中(3 300～5 300 K)或低色温(<3 300 K)光源。

本次调研所选人行道路段均为表2中“流量较高的道路”。

表2 人行及非机动车道照明标准值

1.2 数据综合评价

1)人行道地面照明。在进行现场测试的11处路段中，共6处路段的人行道路面平均照度满足10 lx路面平均照度值，占总数的54.5%(图3)。其中照明灯具中心对称布置的两条道路(宾水道二、紫金山路)，人行道路面平均照度均满足标准值的要求；照明灯具为单侧布置的两条道路(宾水道一和城厢中路)，靠近路灯一侧的人行道路面平均照度均满足且远远高于人行道路面平均照度标准值的要求，而远离路灯一侧的人行路面平均照度与标准值存在明显差距；在照明灯具双侧对称布置的五条道路中，仅有新开路与鞍山西道这两条道路的人行道路面平均照度均满足人行道路面平均照度标准值的要求，其他三条人行道路面平均照度均与标准值存在一定的差距，其中友谊路人行道路面平均照度最低，仅有3 lx。

图3 人行道路面平均照度Fig.3 Average illuminance of pedestrian road

人行道照明现场测试路面最小照度对比如图4所示，有5处路段的人行道路面最小照度未能满足2 lx的标准值。在照明灯具单侧布置的四处路段中，仅宾水道一远路灯侧的人行道路面最小照度未能达到标准要求；照明灯具双侧对称布置的五条道路，路面最小照度不达标的道路与路面平均照度不达标的道路一致，为北门外大街、友谊路和解放北路；路面最小照度的最低值出现在照明灯具中心对称布置的紫金山路，仅有0.8 lx，与标准要求存在明显差距。

图4 人行道路面最小照度Fig.4 Minimum illumination of pedestrian road surface

根据道路调研判断可能原因如下：

a. 在单侧照明的条件下，如果道路宽度较大，将会很难保证远路灯侧的地面照明效果；

b. 如图5所示，北门外大街布置在两侧分车带上的灯杆与人行道间隔着辅路、非机动车道和停车位，灯杆距人行道中心线约为14 m，导致人行道照明整体欠佳；

图5 北门外大街横断面(1∶500)Fig.5 Cross section of Beimenwai avenue (1∶500)

c. 如图6所示，友谊路灯杆挑臂较长，且灯具安装时角度倾向于机动车道，欠缺对人行道照明的考虑；

图6 友谊路横断面(1∶400)Fig.6 Cross section of Youyi Road (1∶400)

d. 解放北路的路灯为与建筑风格契合选用了灯杆较低的西式风格，且路灯功率较低，导致人行道地面照度偏低，尤其是两灯杆之间的中心区域照明尤为欠缺。

e. 紫金山路的行道树位于狭窄的人行道中央，在人行道上产生了投影，对路面照度的数值产生了影响。

2)人行道空间照明。在人行道照明现场测试中，仅有一条道路的1.5 m高度处的最小垂直照度值达到了3 lx，其余均不符合规范要求(图7)。在照明灯具单侧布置的四处人行道中，城厢中路的远路灯侧人行道的最小垂直照度与标准值相差最远，宾水道一近路灯侧人行道的最小垂直照度最大，却也仅达到标准值要求的一半；照明灯具双侧布置的五条道路中，仅有新开路符合标准要求，其他路段北门外大街的最小垂直照度值最低，仅有0.5 lx；照明灯具中心对称布置的两条道路相比较，宾水道二人行道的空间照明稍好，而紫金山路人行道1.5 m高度处的最小垂直照度值仅有0.1 lx，远远低于3 lx的标准要求。

图7 人行道最小垂直照度Fig.7 Minimum vertical illumination of sidewalk

如图8所示，11处路段中有4处的人行道最小半柱面照度不符合2 lx的标准值要求。照明灯具单侧布置的两条道路，宾水道一的空间照明效果与城厢中路相比稍好，两侧的人行道均达到了最小半柱面照度的标准值；在照明灯具双侧布置的这五条道路中,仅有北门外大街人行道的最小半柱面照度未达到标准值，此结果表明，除北门外大街外，其余四条道路的人行道照明空间质量均能够得到基本保证；剩余两条道路中，紫金山路最小半柱面照度数值仅达到了标准值要求的一半。

图8 人行道最小半柱面照度Fig.8 Minimum semi-cylindrical illumination of sidewalk

据调研判断，部分路段人行道空间照明质量较差的原因如下：

a. 城厢中路的行道树生长较为茂盛(见图9)，对路灯产生了遮挡，进而影响了人行道空间照明，导致近路灯一侧个别测点的垂直照度值及半柱面照度值偏低，远路灯侧人行道的空间照明质量则受道路宽度影响;

图9 宾水道一(从左至右依次为道路全览、近路灯侧人行道、远路灯侧人行道)Fig.9 Binshui road 1 (from left to right, full overview, the sidewalk near the street light, the sidewalk near the far street)

b. 结合图10可以发现，紫金山路由于灯杆较高(17.7 m)、灯杆间距较大(65 m)、行道树遮挡等多重原因，导致人行道空间照明欠佳。即使在人行道另一侧增补了低矮的庭院灯，也未能对人行道光环境产生提升作用。

图10 紫金山路横断面(左)，紫金山路现状(右)Fig.10 Cross section of Zijinshan road (left), current status of Zijinshan road (right)

3)人行道照明色温。如表3所示，全部人行道1.5 m高度处色温均符合人行道色温建议的要求，其中10条人行道的1.5 m高度处色温在2 000 K左右，占总路段数的90.91%，属于低色温暖黄光，处于标准中对于人行道色温建议的低色温(<3 300 K)范围；仅友谊路人行道的色温为4 947 K，属于中等色温。

表3 人行道色温

2 主观评价调研结果统计与分析评价

通过发放问卷，深入了解行人对天津市区人行道照明的主观感受，结合现场测试的调研结果挖掘出各项指标与行人安全感的相关程度。本次调查问卷调研对象是夜间独自行走在各典型人行道路段的行人。

2.1 调查问卷设计

调查问卷(表4)面向行人安全感方面进行设计，将实地测量所选的物理参数与主观感受相结合。对行人安全感的考察使用利克特量表，针对各评价要素进行一系列问题陈述，由调查对象表明他们对每个陈述赞成的程度。对视觉舒适度的考察使用语义差异量表，围绕各评价要素给出位于两端的多组意义相反的词或命题，由调查对象用1～5尺度的形式给出评价。

表4 调查问卷设计

2.2 调查问卷数据

现场共发放问卷176份，回收有效问卷166份。在被调研的行人中，男性103人，女性63人。在被访者中，少年人占6.00%，青年人占60.80%，中年人占29.50%，老年人占3.60%。问卷数据通过SPSS Statistics软件的信度和效度分析，问卷的内部一致性较好，证实问卷得出的结果可靠，且结构效度均达到了要求，适合进行因子分析。问卷数据见图11。

图11 行人安全感满意度问卷结果Fig.11 Results of pedestrian safety satisfaction questionnaire

1)行人安全感总体水平。41.00%的行人在夜间独自行走在人行道时感到不够安全，其中认为人行道安全性“一般”的行人占33.10%，有7.80%的行人在独自行走在人行道上时感觉自己“不安全”或“非常不安全”。

2)人行道总体照明水平。半数的行人认为人行道的总体照明水平足够，感觉人行道整体明亮程度一般的行人占31.90%，有18.1%的行人感觉整条人行道的亮度不足。

3)道路路灯数量。近半数居民认为人行道所在道路的路灯数量不够多，其中有16.3%的行人认为路灯的数量难以满足当前需求，证实增布路灯或缩短路灯间距的必要性。

4)盲区。约2/3的行人认为人行道存在灯光照不到的盲区，盲区的形成与人行道旁的灌木丛或人行道上的设施及行道树投影相关。

5)横向空间照明。指的是行人前进方向上的照明，包括行人周围环境明亮程度及行人前方视野明亮程度两部分，前者帮助行人观察自己周围环境中的其他行人、障碍物、标识牌等，后者能够让行人对人行道前进方向上的情况一目了然，让行人更加放心，从而获取更多的安全感。各有近半数的行人不满足于当前的人行道横向空间照明，说明目前人行道周围的明亮程度以及前方视野明亮程度均有待提高。

6)纵向空间照明。指的是辅助行人对有一定高度的物体进行识别，例如对其他行人进行动作和面部意向识别的照明。根据问卷结果可知，约有三分之一的行人无法通过动作准确识别出其他行人的意图；仅有接近1/4的行人认为在现有空间照明条件下可以通过面部表情识别出其他行人的意图，表示“不可以”以及“完全不可以”通过表情识别意图的行人占31.9%，这说明需要对人行道纵向空间照明中的面部识别多加关注。

7)地面照明。能够协助行人对路面上的障碍物进行识别，并作出相应的反应，问卷统计结果显示，认为在目前的人行道路面照明条件“一般”的行人占比为38.00%，仅有6.00%的行人表示不能准确识别到路面上的障碍物，这说明当前人行道地面照明的整体情况较好。

8)显色程度。在显色性较好的人行道上，行人能够更为快速、准确地进行视觉作业。有超过半数的行人反映在当前的人行道上无法准确地辨识出颜色，这表明了提高道路所选灯具显色指数的必要程度。

3 调查问卷与实测数据结合统计分析

结合本次在天津市区11处人行道进行的现场测试及问卷调研，从行人安全感角度来看，目前国内城市人行道照明现状并不乐观。

3.1 行人安全感满意度与地面照明指标

主观问卷结果(表5)表明，在11处人行道典型路段中，有5处路段未能向独自行走的行人提供足够的安全感，与地面照明指标相关的问题行人安全感满意度低于50%。通过分析对比，除解放北路路段外(毗邻公交站，人流量大且视野开阔)，其他地面照明数据不达标的路段均与满意度较差的路段呈现明显对应关系。而上述关系也进一步表明，受现场测试场地负责条件影响，行人安全感满意程度与地面照明指标之间的关系尚不明晰，需继续进行研究。因此，在进行人行道照明设计时，应着重关注路面平均照度及路面最小照度，尽量避免不满足标准规定的情况出现，从而提升人行道夜间行人安全感满意程度。

表5 地面照明与问卷统计表

3.2 行人安全感满意度与空间照明指标

与空间照明指标相关的问题满意度低于50%的路段与上文一致，但空间照明数据不达标的路段与满意度较差的路段对应关系较为模糊(表6)。通过对现场测试结果的研究，发现对于地面照明实测数值达到较高水平的路段(如城厢中路近路灯侧，路面平均照度26.68 lx，路面最小照度2.8 lx)，即使两项空间照明数据均不达标，也能够为行人提供一定程度的安全感；同时，若两项地面照明实测数值与标准值差距过大(如友谊路，路面平均照度仅3.0 lx，路面最小照度1.1 lx；宾水道一远路灯侧，路面平均照度3.65 lx，路面最小照度1.0 lx)，即使最小半柱面照度实测值达标甚至处于较高水平，也难以保证行人夜间独自行走时的安全感。此外最小垂直照度与最小半柱面照度均不达标的路段，行人主观问卷满意程度较差。

表6 空间照明与问卷统计表

4 结论及讨论

本文根据天津市人行道照明现场测试数据及主观问卷调研结果，进行了分析和评价，结论如下：调研路段中普遍存在行道树遮挡灯光的问题，多项人行道地面照明及空间照明参数未能达标；其中最小垂直照度现状最差，11条人行道路段中仅一处路段达标；目前人行道照明行人安全感满意程度欠佳，仅在动作识别方面满意度达到较高水平，需对人行道夜间光环境的安全程度加以重视。

在人行道照明设计中应首先重点考虑对地面照明(地面平均照度、地面最小照度)的提升，在保证人行道路面照明水平的同时，提供一定程度的空间照明(最小垂直照度、最小半柱面照度)；在人行道照明设计中须合理选择照明灯具布置方式及布置间隔，在人行道照明水平较差的路段额外增加人行道照明；选用灯具时应对灯具功率、挑臂长度、安装角度进行多方考虑，通过合理选择并调整灯具的自身特性，营造良好的人行道夜间光环境。