Grundteser for belysning af lange tunneler. Kai Sørensen

Transkript

1 Grundteser for belysning af lange tunneler Kai Sørensen

2 Lidt lysteknik Luminans er stimulus for øjets opfattelse Stigende luminans candela pr. m 2

3 Lidt lysteknik Kontrast giver mulighed for at se objekter Mørke objekter på lys baggrund Lyse objekter på mørk baggrund

4 Lidt lysteknik Blænding fra en lyskilde Et objekt

5 Lidt lysteknik Blænding fra en lyskilde Objektet set med blænding fra en lyskilde

6 Lidt lysteknik Blænding fra en lyskilde nedsat kontrast lyskilde slør fra spredt lys i øjet

7 Lidt lysteknik Blænding fra en flade En fugl

8 Lidt lysteknik Blænding fra en flade Fuglen ses med reduceret kontrast

9 Lidt lysteknik Blænding fra en flade alle dele af omgivelserne bidrager med slør som reducerer kontrasten

10 Lidt lysteknik Blænding fra en flade Beregning af slørets luminans vinkelafstand belysningsstyrke på øjet de L seq = 10 de/ 2 (Stiles & Holladay) L seq er godt 5 % af baggrundens luminans

11 Lidt lysteknik Beregning af blænding

12 Lidt lysteknik Andre bidrag til slør Hertil lægges slør ved lysspredning i luft og i bilrude

13 Lidt lysteknik Slør udvasker kontraster

14 Opdeling af lange tunneler i zoner Tærskelzone (threshold zone) Hovedvægt Overgangszone (transition zone) Indre zone (interior zone) Udkørselszone (parting zone) tærskelzone overgangszone indre zone udkørsel standselængde tunnel

15 Belysning i tærskelzonen Tunnel uden belysning eller med lav belysning i tærskelzonen Mørkt objekt i en afstand på en standselængde

16 Belysning i tærskelzonen Sådan opfattes situationen Åbningen er som et sort hul

17 synsafstand (m) Belysning i tærskelzonen Synsafstande til 30 cm objekt ved lav belysning (10 cd/m 2 ) 10 cd/m2 i tunnelåbning ingen slør (nat) 50 cd/m2 100 cd/m ,2 0,4 0,6 0,8 1 kontrast (før slør)

18 Belysning i tærskelzonen Det hjælper med en kraftig belysning i tærskelzonen Belysningen beskrives ved kørebanens middelluminans L th

19 synsafstand (m) Belysning i tærskelzonen Synsafstande til 30 cm objekt ved kraftigere belysning 100 cd/m2 i tunnelåbning ,2 0,4 0,6 0,8 1 kontrast (før slør) ingen slør (nat) 50 cd/m2 100 cd/m2 200 cd/m2

20 synsafstand (m) Belysning i tærskelzonen Synsafstande til 30 cm objekt ved kraftig belysning 200 cd/m2 i tunnelåbning ,2 0,4 0,6 0,8 1 kontrast (før slør) ingen slør (nat) 50 cd/m2 100 cd/m2 200 cd/m2

21 Belysning i tærskelzonen Niveauet for belysning Diagrammerne skal tages med forbehold, men det konkluderes at: - Belysningen helst skal være kraftigere end sløret - Belysningen skal være kraftigere når der er brug for større afstand De fleste anbefalinger fører til en værdi af L th af nogenlunde samme størrelse som slørets luminans L m Det er et kompromi mellem udgifter til belysning og de synsforhold, der opnås

22 Belysning i tærskelzonen Konklusioner Det fjerneste punkt foran tunnelåbningen, der tages i betragtning, ligger i en afstand lig med standselængden Da standselængden øges med hastigheden, bør belysningen være kraftigere ved højere hastighed Belysningen dimensioneres, så den svarer til de vanskeligste dagslysforhold i for eksempel 90 % af tiden Belysningen reguleres i forhold til dagslyset

23 Belysning i tærskelzonen Historisk gennemgang CIE 26:1973: Problemet er adaptation CIE 61:1984, CIE 88:1990 og CIE 88:2004: Gradvis forståelse af at problemet er blænding og andet slør

24 CIE 26:1973 Tager udgangspunkt i en luminans, som beskriver forholdene omkring tunnelåbningen Anbefaler at der regnes med en luminans på 8000 cd/m 2 Anbefaler at L th er 1/10 af denne luminans Det var meget dyrt

25 CIE 61:1984 Det erkendes at problemet er blænding

26 CIE 88:1990 Tager fortsat udgangspunkt i en luminans, som beskriver forholdene omkring tunnelåbningen Denne luminans kaldes L 20 og bestemmes ved en kvantitativ metode Der gives varierede anbefalinger for L th som brøkdele af L 20 Der er ikke tillæg for andre slør

27 L 20 himmel tunnelåbning omgivelser vejbelægning L 20 fastlægges som en arealvægtet middelluminans af de viste områder inden for en cirkel med en radius på 20

28 CIE 88:1990 Anbefalinger for brøkdelen k (L th = k L 20 ) standselængde belysning symmetrisk modlys 60 m 0,05 0, m 0,06 0, m 0,10 0,07 Bemærk at brøkdelen er omkring de tidligere omtalte 5 %

29 CIE 88:1990 gav også en alternativ metode til beregning af L 20 (som en middelværdi af luminanser inden for de viste felter) Dette svarer til uskaleret opsummering af blænding

30 CIE 88:2004 Perceived contrast method

31 CIE 88:2004 Beregning af slørets luminans L seq beregnes som summen af middelværdierne i de angivne 9 12 områder ganget med 0,00051

32 Hertil lægges slør ved lysspredning i luft og i bilrude Det er voldsomt høje værdier

33 Til sidst beregnes den værdi af L th, som gør et bestemt lille objekt synligt L m er det samlede slør (med en korrektion for tab i luft og bilrude) C m er objektets kontrast er objektets reflektans q c er en faktor for belysningens evne til at skabe kontrast Resultaterne er omtrent som for L 20 metoden i CIE 88:1990

34 Sammenfatning af de tre metoder Adaptationsmetoden i CIE 26:1973 er baseret på det forkerte princip, men kritikken skyldtes det høje belysningsniveau L 20 metoden i CIE 88:1990 giver mulighed for en bedre beskrivelse af omgivelsernes luminans, men der mangler en klar stillingtagen til om problemet er adaptation eller blænding Med kontrastmetoden i CIE 88:2004 opnås der en forbedret beskrivelse af blænding fra omgivelser og anden lysspredning Kontrastmetoden har et mere videnskabeligt grundlag, men det er tvivlsomt om mørke lodretstående objekter er de eneste relevante og hvordan deres egenskaber skal vælges. Der er reelt kun tale om nogle nye stilleskruer. Det må være en fejl at standselængden ikke indgår i kontrastmetoden

35 Udbredelse af de tre metoder Dele af adaptationsmetoden i CIE 26:1973 har overlevet i blandt andet CIE 88:1990, CEN/CR 14380:2003 og NVF rapport nr. 4:1995 Belysning af vejtunneler L 20 metoden i CIE 88:1990 er grundlaget for CEN/CR 14380, NVF rapport nr. 4 og nationale regler i nogle lande Kontrastmetoden i CIE 88:2004 er grundlaget for nationale regler i nogle lande Der er afvigelser fra grundlaget i nogle nationale regler (Holland og Frankrig)

36 Belysning i tærskelzonen Symmetrisk belysning den klassiske metode Bedst med lys og grov vejbelægning L th = cirka 0,1 gange middelbelysningsstyrken Symmetrical lighting systems can provide good contrast between objects on the road and the background road surface, and assist the visibility of other vehicles moving in the same direction. It is beneficial when tunnels are bi-directional, either in normal use or during maintenance operations.

37 Belysning i tærskelzonen Modlys (counterbeam) har vist nok fremgang og passer godt til LED Bedst med spejlende vejbelægning L th = cirka 0,3 gange middelbelysningsstyrken Bedre evne til at give mørke objekter kontrast The counterbeam system can have the following disadvantages: it might not be appropriate for a tunnel entrance with high daylight penetration; it can be less effective for tunnels with very high traffic flows or for tunnels with a high percentage of heavy goods vehicles; it might not be appropriate for bi-directional tunnels; it can be difficult to achieve the necessary luminance on the tunnel walls; it can reduce drivers rearward visual performance when looking in driving mirrors.

38 Belysning i tærskelzonen Medlys (probeam) er vist aldrig blevet forsøgt Bedst med lys og grov vejbelægning L th = cirka 0,15 gange middelbelysningsstyrken Lysretningen passer med lysindfaldet i tunnelåbningen, men kan nok give nogle enkelte af de ulemper, som nævnes for modlys

39 Belysning i tærskelzonen Dagslysraster kan anvendes som tærskelzone eller en del af den

40 Opdeling af lange tunneler i zoner Tærskelzone (threshold zone) Overgangszone (transition zone) En bestemt aftrapning Indre zone (interior zone) Udkørselszone (parting zone) tærskelzone overgangszone indre zone udkørsel standselængde tunnel

41 Belysning i overgangszonen Aftrapningen begynder i tærskelzonen og fortsætter over en strækning svarende til 20 sekunders kørsel Brøkdelen efter t sekunder er (1,9+t) -1,4 Der er en lignende aftrapning allerede i CIE 26:1973 Begrundes i adaptation

42 Belysning i overgangszonen Langt fra tunnelåbningen

43 Belysning i overgangszonen Tæt på tunnelåbningen

44 Belysning i overgangszonen Inde i tunnelen

45 Belysning i overgangszonen Inde i tunnelen er der også blænding Det tillades at belysningsanlægget fremkalder et slør på cirka 20 % af kørebanens luminans Der er også slør i luft og forrude inde i tunnelen Det er nok den reelle årsag til at belysningen ikke må aftrappes for hurtigt Hvis kørebanens luminans er 200 cd/m 2 her kan sløret have en luminans på 50 cd/m 2 ved objektet

46 Belysning i overgangszonen Er denne aftrapning overhovedet korrekt?

47 Opdeling af lange tunneler i zoner Tærskelzone (threshold zone) Overgangszone (transition zone) Indre zone (interior zone) Udkørselszone (parting zone) Anbefalinger som kraftig vejbelysning af trafikveje tærskelzone overgangszone indre zone udkørsel standselængde tunnel

48 Opdeling af lange tunneler i zoner Tærskelzone (threshold zone) Overgangszone (transition zone) Indre zone (interior zone) Udkørselszone (parting zone) Usikre anbefalinger tærskelzone overgangszone indre zone udkørsel standselængde tunnel

49 Udestående Hvad skal man i grunden kunne se i en tunnel? Hvor stort er sløret i luft og bilruder? Hvor hurtigt kan belysningen aftrappes og på hvilket grundlag? Hvor meget lys behøver der at være i den indre zone? Er der andre hensyn (belysning af tunnelvægge med videre)? Hvad er den bedste tekniske løsning (symmetrisk, modlys eller medlys med videre)?