从原理到标准:全面解析道路照明中的失能眩光控制——阈值增量

一、什么是阈值增量(TI)?

阈值增量(Threshold Increment,简称 TI) 是用于定量评价道路照明中失能眩光(Disability Glare)的指标。

  • 失能眩光:指由于视野中存在高亮度的眩光源(如路灯),导致驾驶员看清物体的能力下降,但可能不产生明显的不舒适感。
  • TI 的定义:它表示当存在眩光源时,为了达到同样看清物体的目的,在物体及其背景之间的亮度对比所需要增加的百分比。
  • 通俗理解:可以理解为眩光让路面上的东西“变模糊”了,为了重新看清,需要把目标物和背景的明暗差异(对比度)再加大多少百分点。

二、为什么要限制阈值增量(TI)?

在机动车道照明中,限制阈值增量(TI)至关重要,原因如下:

  1. 保障驾驶安全:失能眩光会直接损害驾驶员观察路面障碍物(如行人、抛洒物、坑洼)的能力。不加以限制,会降低驾驶员对路况判断的可靠性,增加事故风险。
  2. 提高视觉舒适度:虽然 TI 主要针对失能眩光,但相关研究表明,如果能将失能眩光限制在满意的程度,不舒适眩光(令人烦躁的眩光)的影响通常也可以忽略不计。
  3. 满足国家标准:我国的《城市道路照明设计标准》(CJJ 45-2015)明确将阈值增量(TI)作为机动车道照明的强制性评价指标,对不同等级的道路规定了严格的最大初始值。

三、阈值增量(TI)如何计算?

根据《城市道路照明设计标准》和《照明设计手册》,当路面平均亮度()在 的范围内时,阈值增量(TI)的计算公式为:

公式中各个参数的含义如下:

  • :阈值增量,单位为%(百分比)。
  • :路面平均初始亮度,单位为
  • :观察者视野中的一个灯具,在其眼睛处(路面上方1.5m)垂直于视线方向的表面上产生的初始照度,单位为 lx。
  • :视线(通常为水平向下 )与人眼至一个灯具光中心连线之间的夹角,单位为度。其有效范围一般在 之间。
  • :和观察者年龄有关的常数。通常以23岁的观察者取值为650。其他年龄的值通过下式计算: 其中 为观察者年龄(岁)。

计算要点

  • 阈值增量(TI)需要对观察者前方 500米内 所有灯具的贡献进行求和。
  • 计算应以照明系统安装完成后初始运行时的参数为准。

四、实际场景中的应用与标准值

1. 机动车道照明

在我国《城市道路照明设计标准》(CJJ 45-2015)中,对路面阈值增量(TI)的最大初始值有明确规定:

级别

道路类型

眩光限制 TI 最大初始值 (%)

I

快速路、主干路

10

II

次干路

10

III

支路

15

含义:例如,在一条主干道上,设计安装的照明系统产生的失能眩光,其初始阈值增量不得超过10%。

2. 交会区照明

在道路的交叉口、匝道等交会区,由于灯具布置不标准、驾驶员视点变化快,无法准确计算 TI。因此,此类区域改用限制特定方向光强的方法来控制眩光。具体要求为:在驾驶员观看灯具的方位角上, 高度角处的光强不应高于 高度角处的光强不应高于

3. 景观照明

根据《市容环卫工程项目规范》,景观照明设施应避免对机动车驾驶员形成眩光。其要求是:对机动车驾驶员产生的眩光的阈值增量不应大于 15%

4. 人行道路照明

对于行人来说,主要考虑不舒适眩光,其控制方法不同于机动车道的 TI 指标,而是采用对不同高度角(如 )上的最大光强进行限值的方法。

五、TI 与显示能力(RP)的关系

参考资料中的研究显示,阈值增量(TI)的大小直接影响驾驶员发现障碍物的能力(即显示能力 RP)。

  • 条件:当路面平均亮度 ,亮度总均匀度 时:
    • 如果 TI = 30%,显示能力 RP 约为 65%
    • 如果 TI = 7%,显示能力 RP 可上升到 80%
  • 结论:TI 值越小,代表眩光控制得越好,驾驶员的视觉功能损失越小,能更可靠地发现路面障碍物。

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