POMIARY OŚWIETLENIA ULICZNEGO. KLASYFIKACJA DRÓG I ULIC
Zalecenia normy PN-EN 13201:2016 dotyczą zarówno dróg jak i ulic. Oświetlenie dróg z definicji ma służyć głównie kierowcom. Oświetlenie ulic w zależności od wielkości ruchu pojazdów może służyć głównie kierowcom lub głównie pieszym.
W układzie komunikacyjnym miasta poszczególne ulice spełniają różne funkcje. Przede wszystkim wyróżnić można ulice lub drogi o małym znaczeniu dla ruchu samochodowego, ulice ważne dla ruchu samochodowego oraz ulice śródmiejskie.
Ulicami i drogami o małym znaczeniu komunikacyjnym są ulice osiedlowe, dojazdowe, pieszo – jezdne itp. Są to ulice zwykle krótkie. Ruch samochodowy jest nieduży i o małej prędkości; ruch pieszych na tych ulicach może być stosunkowo duży.
Ulice i drogi ważne dla ruchu samochodowego tworzą ciągi komunikacyjne o znacznej długości. Należą do nich ulice o dużym natężeniu ruchu samochodowego i dużej lub umiarkowanej prędkości oraz ulice o mieszanym ruchu i dużym lub umiarkowanym natężeniu oraz umiarkowanej lub ograniczonej prędkości.
Drogi i ulice o dużym natężeniu ruchu samochodowego i dużej lub umiarkowanej prędkości budowane są na ogół z rozdzielonymi jezdniami i bezkolizyjnymi dojazdami. Zwykle otoczenie tych dróg nie jest zabudowane. Te drogi przeznaczone są do ruchu tranzytowego albo jako drogi łączące duże zespoły mieszkaniowe.
Ulice o ruchu mieszanym są ulicami ogólnego przeznaczenia w miastach i wsiach oraz ulicami zbiorczymi w osiedlach mieszkaniowych dużych miast. Ulice te są zazwyczaj jednojezdniowe o ruchu dwu- lub jednokierunkowym. W starych zespołach miejskich ulice te są przeważnie zabudowane, natomiast w nowych osiedlach mieszkaniowych zabudowa jest zwykle nieco odsunięta od ulicy.
Ulice śródmiejskie (ulice w centach handlowych lub administracyjnych miast) charakteryzują się zwykle ruchem mieszanym. Przeważnie jest to wolny ruch samochodowy o dużym natężeniu. Na tych ulicach występuje również ruch pieszym o znacznym natężeniu. Ulice te na ogół otoczone są zabudową zwartą, a w dużych miastach – przeważnie wysoką.
Z punktu widzenia oświetleniowego drogi i ulice podzielono na:
- drogi i ulice całkowicie lub głównie eksploatowane przez pojazdy mechaniczne (kategorie oświetleniowe M1 – M6),
- drogi i ulice eksploatowane przez pojazdy mechaniczne oraz wykorzystywane przez pieszych (kategorie oświetleniowe C0 – C5),
- drogi i ulice w części lub całkowicie wykorzystywane przez pieszych (kategorie oświetleniowe P1 – P7).
WYMAGANIA OŚWIETLENIOWE
W celu stworzenia prawidłowych warunków widzenia dla wszystkich użytkowników drogi wprowadzono tzw. klasy oświetlenia. Dla każdej klasy określono odpowiednie ilościowe i jakościowe parametry oświetleniowe. Norma PN-EN 13201:2016 wprowadza sześć głównych klas oświetlenia oznaczonych jako: M, C, P, A, ES oraz EV.
Klasy M przewidziane są dla dróg o ruchu motorowym, na których dopuszczalne są średnie i wysokie prędkości (powyżej 60 km/h). W przypadku, gdy dla rozpatrywanego obszaru większą część godzin nocnych nawierzchnia drogi jest mokra stosowane są klasy MW. W polskich warunkach klimatycznych klasy MW nie mają praktycznego zastosowania.
Klasy C należy stosować przede wszystkim tam, gdzie nie można zastosować klasy M ze względu na niewielkie odległości widzenia (mniejsze niż 60 m) lub gdy szczególnie istotna jest pozycja obserwatora. Sytuacja taka ma miejsce w tak zwanych strefach konfliktowych takich jak: skrzyżowania dróg, ronda, ulice handlowe, obszary, gdzie tworzą się kolejki pojazdów. Ponadto klasy C mają zastosowanie dla ruchu pieszego oraz rowerzystów gdy klasy P oraz A nie są odpowiednie.
Klasy P i alternatywne A – dotyczą pieszych i rowerzystów poruszających się po chodnikach, drogach dla rowerów, pasach postojowych oraz drogach osiedlowych, placach parkingowych, dziedzińcach szkolnych itp.
Klasy ES oraz EV przewidziane są jako klasy dodatkowe do klas C lub P. Dla sytuacji, w których oświetlenie ma służyć przede wszystkim do identyfikacji osób, przedmiotów, oświetlenia obszarów o podwyższonym ryzyku przestępczości stosować należy klasy ES. W przypadku, gdy istnieje szczególna konieczność rozpoznawania powierzchni pionowych klasy EV.
Wyboru klasy oświetlenia dokonuje się na podstawie wielu parametrów uwzględniających wymagania wzrokowe różnych użytkowników oraz typu powierzchni drogowej. Procedura wyboru klasy oświetlenia związana jest z określeniem obszaru ruchu, wybraniem odpowiedniej grupy sytuacji oświetleniowych, a następnie na podstawie geometrii rozważanego obszaru, okoliczności zależnych od czasu i charakteru ruchu drogowego i wpływu otaczającego środowiska wybraniem właściwej klasy oświetlenia. Wyboru grupy sytuacji oświetleniowych dokonuje się na podstawie typowych prędkości głównych użytkowników ruchu, typu użytkowników ruchu (główny użytkownik, inni dopuszczeni lub wykluczeni użytkownicy) – tabela 1.
Wykaz parametrów, które uwzględniane są przy wyborze klasy oświetlenia zamieszczono w tabeli 2. Wybór klasy oświetlenia dla przykładowej sytuacji A1 i klasy oświetlenia M przedstawiono w tabeli 3.
Tabela 1. Tabela wyboru grupy sytuacji oświetleniowych
| Prędkość głównych użytkowników v [km/h] | Podział użytkowników | sytuacja oświetleniowa | grupa sytuacji | ||
| główny użytkownik | dodatkowi użytkownik | wykluczeni użytkownicy | |||
| v>60 (wysoka) | ruch motorowy | – | pojazdy wolnobieżne, rowerzyści, piesi, | A1 | A |
| pojazdy wolnobieżne | rowerzyści piesi | A2 | |||
| pojazdy wolnobieżne, rowerzyści, piesi, | – | A3 | |||
| 60>v>30 (umiarkowana) | ruch motorowy, pojazdy wolnobieżne | rowerzyści, piesi | – | B1 | B |
| ruch motorowy, pojazdy wolnobieżne, rowerzyści | piesi | – | B2 | ||
| 30>v>5 (niska) | rowerzyści | piesi | ruch motorowy, pojazdy wolnobieżne | C1 | C |
| ruch motorowy, piesi | – | pojazdy wolnobieżne, rowerzyści | D1 | D | |
| pojazdy wolnobieżne, rowerzyści | – | D2 | |||
| ruch motorowy, rowerzyści | pojazdy wolnobieżne, piesi | – | D3 | ||
| v<5 (bardzo niska) | pojazdy wolnobieżne, rowerzyści, piesi | – | – | D4 | |
| piesi | – | pojazdy wolnobieżne, rowerzyści | E1 | E | |
| pojazdy wolnobieżne, rowerzyści | – | E2 |
Tabela 2. Wybór klasy oświetlania dla sytuacji oświetleniowej A1
| rozdzielenie jezdni | Główny typ pogody – sucho | ||||||||||
| rodzaj skrzyżowań | dzienny strumień pojazdów | ||||||||||
| bezkolizyjne | jedno-poziomowe | do 15000 | od 15000 do 25000 | ponad 25000 | |||||||
| odległość między wiaduktami | gęstość skrzyżowań na km | ⟵ | 0 | ⟶ | ⟵ | 0 | ⟶ | ⟵ | 0 | ⟶ | |
| Tak | >3 | M5 | M4a | M3a | M4a | M3a | M2 | M4a | M3a | M2 | |
| ≤3 | M4 | M3a | M2 | M4a | M3a | M2 | M3a | M2 | M1 | ||
| <3 | M4a | M4a | M3a | M5 | M4a | M3a | M4a | M3a | M2 | ||
| ≥3 | M4a | M4a | M3a | M4a | M3a | M2 | M3a | M2 | M1 | ||
| Nie | >3 | M3a | M3a | M2 | M3a | M2 | M1 | M3a | M2 | M1 | |
| ≤3 | M3a | M2 | M1 | M3a | M2 | M1 | M2 | M2 | M1 | ||
| <3 | M4a | M4a | M3a | M4a | M3a | M2 | M3a | M2 | M1 | ||
| ≥3 | M4a | M3a | M2 | M3a | M2 | M1 | M2 | M2 | M1 |
Tabela 3. Parametry oświetleniowe dla klas oświetlenia M
| Klasa oświetlenia | luminancja L [cd/m2] | U0 [-] | U1 [-] | fTI [%] | REI [-] |
| M1 | 2,00 | 0,4 | 0,7 | 10 | 0,5 |
| M2 | 1,50 | ||||
| M3a | 1,00 | 15 | |||
| M3b | 0,6 | ||||
| M3c | 0,5 | ||||
| M4a | 0,75 | 0,6 | |||
| M4b | 0,5 | ||||
| M5 | 0,5 | 0,35 | 0,4 | ||
| M6 | 0,3 | brak wymagań |
GEOMETRIA POMIARU LUMINANCJI JEZDNI
Wymagania dotyczące poszczególnych klas oświetlenia zależą od rodzaju użytkowników drogi, ich warunków widzenia oraz rodzaju i usytuowania oświetlanej powierzchni.
W celu obliczenia luminancji średniej Lśr, ogólnej równomierności luminancji U0, wzdłużnej równomierności luminancji Ul oraz wyznaczenia przyrostu wartości progowej kontrastu fTI niezbędne jest określenie pozycji obserwatora oraz pola obliczeniowego. W kierunku poprzecznym względem kierunku ruchu obserwator powinien znajdować się kolejno na środku każdego pasa drogi. Wysokość oczu obserwatora względem powierzchni drogi powinna wynosić 1,5 m. Zgodnie z zaleceniami normy PN-EN 13201:2016 dla bezpiecznego zatrzymania pojazdu kierowca powinien zauważyć przeszkodę leżącą w odległości od 60 m do 160 m przed pojazdem – rysunek 5.
Rys. 5. Położenie ważnego ze względów bezpieczeństwa fragmentu drogi
Kąty w jakich kierowca widzi odcinek drogi pomiędzy tymi odległościami są małe 0,5° do 1,5° – rysunek 6. W tym zakresie kątów obserwacji wartość luminancji jezdni zmienia się stosunkowo nieznacznie.
Rys. 6. Typowe kąty obserwacji odcinak jezdni: O – obserwator
Pole obliczeniowe, do wyznaczania parametrów oświetleniowych, powinno obejmować w kierunku wzdłużnym dwie kolejne oprawy oświetleniowe w tym samym rzędzie. Pierwsza oprawa oświetleniowa powinna znajdować się 60 m przed obserwatorem – rysunek 7.
Rys. 7. Położenie matrycowego miernika luminancji względem badanego odcina jezdni:
1, 2 – pozycja matrycowego miernika luminancji na każdym z pasów jezdni,
3, 4 – kolejne słupy z oprawami oświetleniowymi, 5 – badany odcinek jezdni,
W – całkowita szerokość jezdni
Średnia eksploatacyjna luminancja nawierzchni drogi L wyznaczana jest dla określonego kierunku obserwacji jako średnia arytmetyczna luminancji w ustalonych punktach obliczeniowych jezdni. Liczba punktów pomiarowych i ich położenie uzależnione są od wymiarów geometrycznych drogi oraz odstępu pomiędzy oprawami oświetleniowymi. Jeżeli odstęp pomiędzy kolejnymi oprawami jest mniejszy lub równy 30 m wtedy liczba punktów pomiarowych w kierunku wzdłużnym wynosi 10. Dla odstępów większych niż 30 m liczba punktów obliczeniowych w kierunku wzdłużnym jest najmniejszą liczbą całkowitą dającą odległość pomiędzy kolejnymi punktami mniejszą lub równą 3 m. W kierunku poprzecznym do drogi odstęp pomiędzy kolejnymi punktami jest równy 1/3 szerokości pasa ruchu. Sposób rozmieszczenia punktów pomiarowych przedstawiono na rysunku 8.
Rys. 8. Sposób rozmieszczenia punktów pomiarowych badanego odcina jezdni
Równomierność ogólną U0 można wyznaczyć na podstawie zależności:
gdzie:
U0 – ogólna równomierność luminancji jezdni,
Lmin – minimalna luminancja nawierzchni drogi [cd/m2],
Lśr – luminancja średnia nawierzchni drogi [cd/m2].
Równomierność wzdłużną Ul wyznacza się z zależności:
gdzie:
Ul – równomierność wzdłużna (luminancji jezdni)
Lmin – minimalna luminancja nawierzchni drogi [cd/m2],
Lmax – luminancja maksymalna nawierzchni drogi [cd/m2].
Przyrost wartości progowej TI wyznaczyć można korzystając z zależności:
gdzie:
fTI – przyrost kontrastu luminancji,
Lv – luminancja zamglenia [cd/m2],
Lśr – luminancja średnia nawierzchni drogi [cd/m2].
Współczynnik oświetlenia poboczy REI wyznaczany jest jako iloraz średniego natężenia oświetlenia na pasach o szerokości 5 m bezpośrednio przyległych do jezdni do średniego natężenia oświetlenia na pasach jezdni także o szerokości 5 m. W przypadku, gdy szerokość jezdni jest mniejsza niż 10 m lub szerokość pobocza jest mniejsza niż 5 m wtedy szerokość pasów dla których wyznaczane są średnie natężenia oświetlenia równe są połowie szerokości jezdni – rysunek 9.
Rys. 9. Przyjmowana szerokość pasów do obliczania współczynnika poboczy,
W – szerokość jezdni