道路照明计算

技术报告之道路照明计算 CIE 140-2000 ISBN 3 901 906 54 17.2.1 水平照度 某点上的水平照度应按下面的公式或数学方程式来计算：E y Gf)-匸。疋厂 MF(训式中：Eh是某点的维持水平照度，lux;工所有灯具的亮度分布总和；I (C, Y)指某点方向上的光强，cd/klm；指某点的光线入射角；Y指光度学垂直角；H 指灯具的安装高度；指灯具所有光源的初始光通量，按klm；MF 指光通量维持系数和灯具维持系数的乘积。国际照明委员会(CIE) 国际照明委员会是致力于为各成员国之间在有关照明艺术和科学方面进行国际 合作和信息交流的一个组织。由 37 个国家、一个地区以及8 个非正式成员组成。 成立CIE的目的：1. 为各成员国之间讨论有关光和照明科学、技术和艺术领域的问题和进行信息 交流提供国际论坛。2. 建立光和照明领域基本标准和测量规范。3. 为推动光和照明领域国际标准和国家标准发展的应用规范和程序提供指导.。4. 筹备和发布光和照明领域有关科学、技术和艺术的标准、报告和其它出版物5. 在光和照明领域，有关科学、科技、标准和艺术方面与其他国际组织保持联 络和进行技术交流。CIE的工作由7个部门执行，每个部门大约有20个技术委员。工作范围从日常 工作到各种照明场合应用，其所建立的标准和技术报告适用于全世界。全体会议每 4 年举行一次，回顾和报告各部门和技术委员的工作，并制定以后的 工作计划。 CIE 是光和照明领域的权威，正因为如此，它在国际组织中占据重 要的位置。CIE 140-2000序号日期修订版注解12006年7月第19页，图13,双车道作为计算区域的上阴影部分，因 为在相反的驾驶方向之车道上没有定位观察器，所以被 删除。22006 年 12月已修正在封面上的ISBN号码UDC: 628.931 DESCRIPTOR: 人造照明：设计和 计算628.971 室外照明628.971.6 街道照明CIE专业委员会第4分支机构在4月15日筹备了 “照明和信号指示灯”这 份专业报告，且此报告已经被行政管理局委员会国际歌德通过（做研究用）。该 文件是在目前的知识基础上以及在特定的光和照明领域的经验建立起来的，可以 被 CIE 全体会员和其他感兴趣的当事人使用。然而，这份文件的数据是作为参考 的非计量标准。关于后续有可能的修正案， 最新的CIE程序或CIE网站新闻可以被协议修改。任何组织或产品所提及的并不意味着被CIE认可。虽然已经汇编了，但截至 发稿时，这些资料可能仍不全面。下列 CIE TC 4-15“道路照明计算”的成员参加了这份报告的准备工作。该委员会隶属CIE第4分部“照明和信号指示灯”成员：W.ADRIAN加拿大S.ALMASI匈牙利J.B.ARENS美国A.AUGDAL挪威G.BIRNBAUM以色列J.-M.DIJON比利时P.V.HAUTALA芬兰J.KOSTER荷兰J.LECOCQ法国K.NARISADA日本S.ONAYGIL土耳其W.RIEMENSCHNEIDER瑞士G.ROSSI意大利A.J.V.SEROS西班牙R.H.SIMONS（委员长）联合王国E.SIROLA克罗地亚K.SORENSEN丹麦R.E.STARK美国A.STOCKMAR德国R.YATES南非A.DE VISSER荷兰顾问：P.BLASER瑞士P.GANDON-LEGER法国N.POLLARD英国内容概要1. 引言2. 定义、符号、缩写3. 符号&缩写一览表4. 数学公式和步骤5. 光度数据的要求5.1 灯具光强数据5.2 灯具光强数据的插值5.2.1 线性插值5.2.2 二次插值523在C = 0。，或y = 0。或180。范围的二次插值5.3 路面反射数据5.3.1 插值中的 r -表6. I （c, 丫）的计算6.1 在马路上测量距离的数学公式6.2灯具轴线的数学公式6.3 C 坐标的计算：光度轴未旋转6.4 Y坐标的计算：光度轴未旋转6.5 C坐标和Y坐标的计算：光度轴旋转7. 光量的计算7.1 照度7.1.1 在某点上的照度7.1.2 照度的计算区域7.1.3 计算点的位置7.1.4观测者的位置7.1.5 涉及计算的灯具数7.2 照度7.2.1 水平照度7.2.2 .半柱面照度7.2.3 道路7.2.4 人行道和自行车道7.2.5 非规则区域8. 特性参数的计算8.1 平均亮度 Lav8.2 总均匀度 Uo8.3 纵向均匀度 UL8.4 阈值增量 TI8.5 环境比 SR8.6行车道的平均照度（Eav）8.7 行车道的最小照度8.8 人行道的平均照度8.9 人行道的最小照度8.10 照度均匀度9. 辅助数据10. 参考附录A：灯具绕坐标系三个轴旋转的方程式A1: 方法A2: 坐标系中坐标转动的一般模型A3: Z轴的转动A4: X 轴的转动A5: Y 轴的转动A6: 转动顺序A7: 转动的构图A8: 灯具的初始姿态参考书目道路照明计算概要本报告的目的是更新及代替 CIE 30.2-1982，道路照明照度、亮度的计算和测量，并给出了 CIE 115-1995和CIE 136-2000推荐使用的方法。它包括亮度、照度和对应均匀度的计算，以及失能眩光。同时包括采用 的亮度和照度网格的换算。1. 导论本报告是CIE 30.2-1982道路照明亮度和照度的计算和测量的修订版，给出 了照明程度的计算方法，即CIE 115-1995和CIE 136-2000推荐使用的方法。本报告包括亮度和照度的计算，同时引入最新的计算网格点与观察位置的换 算。由于已经证明之前版本的报告中运算的计算机程序编码不可能进行这样的运 算，因此本报告中就没有给出，而是在报告中每个独立的部分给出测试数据，并 且可以核实这些程序。现在，在很多情况下，照度是人行道照明必需考虑的一个因素，因此本报告 中讲述照度计算的版幅比之前版本的要多。之前版本中详细讲述的实验室测量的路面反射特性已经删除掉，将放在场地 照明测量中作为一个独立的报告来讲述。2. 定义、符号和缩写第一根轴（测量时，在（C、Y）坐标系内的灯具）：测量时，灯具倾斜时， 通过灯具光度中心的垂直轴。注释1： （C、Y）坐标系的极点位于第一根轴上。见图1;注释 2：测量时，灯具倾斜角度为0度时和灯具第一根轴重合。注释3：可查阅CIE 121-1996 了解更多有关第一根轴的内容。 光线路径的光度学垂直角：光线路径与灯具第一根轴的夹角。单位：弧度； 符号：Y。（见图1和图6）光线路径的光度学方位角：测量时，灯具倾斜时，通过光线路径的垂直半平 面与通过第一根轴的零参考半平面的夹角。单位：弧度；符号：C。（见图1） 有关亮度系数的偏移角：通过灯具和观测点的垂直平面与通过观察者和观测点的垂直平面的余角。单位：弧度；符号：B。（见图6）入射角：光线路径与光线入射面法线的夹角。单位：弧度；符号：。（见图6）观察角：观察方向与水平路面的夹角。单位：弧度；符号：a。（见图6） 亮度系数（指定照度水平和给定方向的路面单位的）：给定方向路面单位的亮 度与照度的商。单位：sr-i；符号：q。注释式中q 为亮度系数，单位：弧度的倒数；L 为亮度，单位：坎德拉每平方米；E 为照度，单位：勒克斯。简化亮度系数（某一平面的一点）：简化亮度系数是亮度系数与光线入射角余弦 立方的乘积。单位：sr-i；符号：r。注释 1：公式如下：r = q（coss ）3式中：q 为亮度系数，单位：弧度的倒数；为入射角，单位：弧度（图6）。注释2： r值的大小受到观测角a的影响，图6。对于道路照明计算来说，r值固 定为la值在1 2。和112。之间时，r值恒定，这些角度对于路面亮度计 算来说，一般都是要求的。灯具测量时倾斜角：灯具安装用来光度测量时，规定的灯具基准轴与水平面的夹 角。符号：Gm （见图10）注释：规定的灯具基准轴可能是灯具的任一特征，但是一般对于单侧安装灯具来 说，位于灯具前罩处，与接头轴线一致。另一个常用的特征为内接头轴线。灯具使用时的倾斜角：灯具安装在场地使用时，灯具规定的基准轴与水平面的夹 角。符号：e f （见图10）注释1：规定的灯具基准轴可能是灯具的任一特征，但是一般对于单侧安装灯具 来说，位于灯具前罩处，与接头轴线一致。另一个常用的特征为内接头轴线。 注释2：灯具安装在场地使用时，灯具的实际倾斜角，不应与CIE 121-1996中 使用和设计时法向倾斜角混淆。灯具方向：灯具的第一根轴垂直时，选定参考方向，即直路的纵向，与灯具测量 方向C=0，丫 =90的夹角。单位：弧度；符号：v（图9描述了符号的意义） 灯具旋转方向：测量倾斜角为0时，灯具第一根轴与灯具最低点的夹角。单位： 弧度；符号：2。（图9描述了符号的意义） 纵向方向：道路轴线的平行方向。横向方向：道路轴线的垂直方向。 注释：弯曲道路中，横向方向是指道路的某点的曲率半径方向。安装方位角（测量倾斜时，给定灯具在指定路面某点的）：灯具测量倾斜时，选 定参考方向，即直路的纵向，与通过给定点和灯具第一轴的垂直平面的夹角。单 位：弧度；符号：炉（图6描述了符号的意义） 注释：直路的参考方向即是纵向方向。3. 符号和缩写列表 本报告使用的符号和缩写列于表1中。表1 符号和缩写参数单位符号名字或描述Aage of observeryearsC光度学方位角（图1）degrees of arcd亮度计算时，横向方向测量点间的距离（图12）mdF人行道或自行车道横向方向测量点间距（图12）mD车道或机动车道路纵向方向测量点间距（图12）mDf照度计算时，人行道或自行车道纵向方向测量点间距（图12）mEav车道的平均照度lxEelx/klmEh水平照度lxEsc半柱面照度lxH灯具的安装咼度（图6）mI光强，通常使用从灯发出的每千流明来表示。cd or cd/klmj,mintegers indicating the row or column of a table-k, Klocal con sta nts-L亮度cd m-2Lvveili ng luminancecd m-2MFmaintenance factor-nnu mber of poi nts in the tra nsverse directi on-Nnu mber of poi nts in the lon gitud inal directi on-qluminance coefficie ntsr-1rreduced luminance coefficie ntsr-1Sspac ing betwee n lumin aires (Fig. 12.)mSRsurro und ratio-TIthreshold in creme nt%Ulon gitud inal un iformity of luminance-Uoverall un iformity of luminance-“Fwidth of footway or cyclepathmWwidth of driv ing lane (Fig. 12.)mWrwidth of releva nt area (Fig. 16.)mxabscissa in (x, y) coord in ate system (Fig. 8.)myordi nate in (x, y) coord in ate system (Fig. 8.)maan gle of observati on (Fig. 6.)degrees of arcascangle between the vertical plane of the incident light pathand the normal to the flat surface of the semicylinder usedfor measur ing semicyli ndrical illu minance (Fig. 15.)degrees of arc0an gle of deviati on (Fig. 6.)degrees of arcYvertical photometric an gle (Fig. 1)degrees of arc6vertical photometric an gle (Fig. 10)degrees of arcean gle betwee n line of sight and cen tre of lumin airedegrees of arcQtilt in application (Fig. 10.)degrees of arc%tilt during measurement (Fig. 10.)degrees of arcan gle of in cide nee (Fig. 6.)degrees of arcvorie ntati on of lumi naire(Fig. 9.)degrees of arc甲rotati on of a lumin aire (Fig. 9.)degrees of arc灯具中单灯或几颗灯的最初光通量lm4. 数学推导假设和步骤 本报告使用的数学推导假设如下： -假定灯具为点光源； -忽略周围环境的反射光和相互反射光-忽略树木和其它物体遮挡的光线；-认定路面是平整的，且整个区域内反射特性均匀-光在大气中的衰减为零。 使用的拉格朗日插值公式如下：nn Y - Y=.ni=i j=i肿 i E Tj)式中：y(x)是x点处的插入值y；n是指要求插入值之间的点数；Xi,/i), (x2，y2)(Xj,yj)Xn，yn丿是指要求插入值之间的点；工表示各项总和；n表示各项的连乘积。5. 光度数据要求5.1灯具的光强数据根据本报告采用的计算，按CIE 121-1996的要求制作光强表。如果采用符 合CIE 102-1993推荐的光强表和对应数据，计算将很便利。尽管有些国家和在 泛光灯照明时使用的是(B, B)坐标系，道路照明灯具使用的坐标系一般是(C、 Y)坐标系，如图1所示。本报告引用的公式也在有关(C、Y)坐标系的。光 强用灯具中所有光通量为10001m时的光强表示，cd /klm。图1（C、Y）坐标系各个角度方向上要求的光强值是很重要的。特别地，规定了灯具使用场合下 相关的最大仰角的光强值，允许灯具的最大倾斜角。当使用推荐的插值步骤时， 报告中规定的角度间隔给出了可接受的插值误差水平，使光度测量时间保持在实 际极限内。在（C、Y）坐标系中，角度间隔要求的光强值说明如下：对于所有灯具来说，在090。范围内加上允许的最大仰角减去测量时的 仰角，Y角度间隔应不大于2.5。根据灯具光线分布的对称性，方位角间隔可 不一样，如下：a）在C=0180的平面，非对称的灯具中：灯具处于仰角上测量时，角度间 隔应不大于5，开始于0，可以在355结束。b）在C=90270的平面，名义上对称的灯具中：灯具处于仰角上测量时， 角度间隔应不大于5，开始于270，可以在90结束。c）在所有C平面内，光线分布名义上同样的灯具中：只需一个代表性的测量仰角。注释：直到现在，通常，光强表是按照CIE 30.2-1982推荐的角度间隔来测量， 这个角度间隔比上面推荐使用的大，因此5.2.1部分描述的光强线性插值将不合 适。推荐使用二次插值或相关的数学步骤。5. 2光强数据插值当要求某一方向的光强时，如图2所示，测量时四个方向的中间区域内某一方向，光强表内需要进行插值。在要求光强I（C、Y）的地方，必需在离方位角C和仰角Y方向最近的四个光强值的区域内进行插值。使用的插值方法可以是线性插值、二次插值或更准确的数学方法。选择线性 插值还是二次插值取决于测量光强的间隔。也可能使用更准确的数学方法，如样 条曲线插值法，但是本报告中不作描述。5.2.1线性插值为了估计光强I （C、Y）的大小，必须在离（C、Y）方向最近的四点区域内进行插值，如图3所示。对于线性插值对于公式（1）来说，n等于2,公式变为:y W = yi+ Y2公式可应用到C或Y上，当用C变量时，C代替X：根据定义的两个替换常数K1和K2,可用计算机程序方便估算出:K - m-11 Cm - cm+1K _ C _备2 m-1 _ G11由于Kl+K2=l,可通过以下替换来简化，K=K1, K2=l-K。简化后，方程式（1）中可给出常数和恰当值的替换：HCyj二叶打）+/-z（Cm_1f/j）-Z（Cni!7J）简单地，J二”味,打+) + K HCm+l/j+J-HCm/j+j对于恒定方位角 C 插值来说，类似方法如下：/(Gy) = 7(C,/j) +k-/(C,打+J-/(C/j)式中：如果采用先进行Y插值，再进行C插值，会得到同样的结果。早期版本 CIE 30.2-1982 推荐使用的线性插值采用较大的角度间隔，在精确度上 不足，因此推荐使用二次插值。在C=0进行插值时，查阅5.2.3部分。5.2.2 二次插值法二次插值法要求光强表中每个插值有三个值，图 4 给出了这种方法。如果要 求的光强值与(C、Y)重合，首先在光强表中包括这个点的附近三个区域内进 行插值，这样可在Y轴找到三个I值，然后根据在(C、Y)坐标下的表格进行 插值。如果不使用这种方法，在不影响结果的情况下，可在光强表中继续进行插 值。为尽可能地减少插值错误，在插值公式中选择插值时应遵循以下两个原则：1）在表格内，选择插值角附近的两个角代入插值公式内，求平均值； 2）如果插值比平均值小，那么选择表格内附近较小的角作为第三个角（如图 4 的C 值所示）；如果插值比平均值大，那么选择表格内附近较大的角作为第三个角（如图4的Y值所示）。当在C=0或Y=0或180时，进行的插值，可查看5.2.3部分。公式（1）中，n等于3,就可以得到二次插值的公式，如下：需要注意的是有个循环转换度。插值可以应用C或者Y，当应用C时，上面公式中就代替x：x = C兀=U币X?二 171 + 1*3 二 币_2式中：C 是光强插值的角度；m,m+1,m+2 是光强表格中？的整数；Cm,Cm+l,Cm+2，是有关？的值;根据定义的三个替换常数，可以方便地由下面的子程序来估算根据这三个公式遵循 K1+K2+K3=1 的原则，随着 j 的变化，在计算机程序中允许 采用循环计算：+ K3 Gn2/j+2;/j)=K1J(Cm);/j)-K2-血+1,打)-忑仇+2,/j) ”G；f+J= d(Cnflyj+J+K2(0即十,罕1)+/3 Jr(Cm+2,/j+i) C；r+2)= K /(Crn,/j+2 )-K2 (Cm+1，/j+2对于方程(1) Y角度的进一步插值运算时，给出三个新的常数：这三个方程遵循 K1+K2+K3=1 的原则，并且：刃二打)-禺打+J+屁C/j+2)给出了要求的光强值。插值运算步骤可先Y，后C也可以倒过来，不会改变结果。5.2.3 C=0或Y =0。或180时的二次插值在这些区域进行插值时，必需从C=90经过C=180到270的半球内的光 强分布中取第三个光强值，这通常认为是从C=270经过C=0到90半球光强 分布的镜像。5.3 路面反射特性通常，用简化亮度系数乘以 10000（为方便表示）来表示路面反射特性数据 表2给出了角度间隔和方向。表2简化亮度系数（X104） y表举例Table 2. Example r-table of reduced luminance coefficients (x 104 r)ton s3 (decrees；02510152025303540456075901051201351501651800,003293293293293293293293293293293293293293293293293293293293290,253623583713G43713693力3573513493483403283122992942982882922810,503793683753733673593503403283I73062802662492372372312312272350,753803753783G535133431529527525疔2392181981781751761761691751761,003723753723543152772432212051921811521341301251241251291281281,253753733523182G5221189166150I3!j12510791939191889497971,5035435233627121317014012110997877667656666676871711,753333273D2222166129104907568635351494947525153542,003183102661801219075625450484040383838414143452,502682622D5119725041363329262523242524262729283,0022721714774422925232119181616171817192121233,501941G81D647302217141312121110111213151415144,00168136763419141311101010889109111211134,5014111154211411988887788881010115,00126904317108876676766188895,501077932128717656,0094652610166656,50865621816557,00785017755557,5070411474348,0063371154448,5060371054449,00563295439,505328944410,005227754310?504523743311,004322733311,50442273312,004220743图5所示平面区域包括了表中的数据，灯具安装高度，与灯具位置和观测者方向 有关的数据。图5包括Y表格的平面图简化亮度系数随着以下角度的变化而变化，如图 6 所示：a) e，路面P点的光线入射角；b) a,观测者视线与车道表面的夹角，固定取值为1；c) B,通过灯具Q点和观测点P点的垂直平面与通过观测者和P点的垂直平面 的余角。图6中注意的是，光度学垂直角Y赞同于入射角只有当测量时，倾斜的 灯具其旋转为零度的情况下，才成立。路面的反射特性可能随着与道路轴线有关的视角而变化，并且路面可能不是 光学均质的，因此简化亮度系数的变化通常很小，可以忽略不计。ST is the Iongitudinal directionQ is the photometric centre of the luminaireUQT is a vertical axis, which is the first axis of the luminaire as tilt during measurerrent is zero on this figurePN is the normal at P to the road surfaceC is the photometric azimuth0 is the angle of deviation is the vertical photometric anglea is the angle of observation is the angle of incidenceFig. 6. Angular relationships for luminaire, observer and point of observation.Luminaire at tilt during measurement图 6 灯具、观测者和观测点的角度关系5.3.1 Y表格中插值当要求的Y值对应的tan 和8值位于给定的Y表格数值间时，有必要采用 二次插值法。针对每个插入值，在Y表格中要求取三个值，如图7所示。如果Y 取值为（tane,3）,那么首先在Y表格内，包括这点的附近三个区域内进行插 值，使这三个Y值都能在tane处找到，接着，根据表格进行插值以找到要求的 （tan e，B ）值。为尽可能地减少插值误差，公式中选择插入点的值时应遵循以下规则（与光 强表格内的插值不一样）： -选取插入值附近的两个表格值，第三个表格值是附近最大的值，如图 7 所示。 -在表格边缘采用线性插值。下面的数学步骤与光强表格（5.2.2部分）描述的类似，在不影响结果的情 况下，二次插值法的插值布置可以颠倒。6.光强I(C, Y)计算为了测定从灯具到某点的光强，必需找到光线路径上的光度学垂直角Y和方 位角C，因此必须考虑灯具使用时的方向、倾斜、和旋转。因此不得不建立道路 测量距离和灯具旋轴间的数学符号转换关系。yXEdge of carriegewayFig.& (x,y) coordin日te system for locating luminaire in plan.Calculation pointLuminaire图8灯具布置平面图的（x,y）坐标系6.1 道路测量距离的数学关系采用的是（x,y）直角坐标系（图8）。横坐标与参考方向一致，对于直路来说，就是纵向方向。如下：式中：%, yp）是计算点的坐标; （X，y）是灯具坐标。Fig. 9. Axes for turning the luminaire in relation to (x;y,z) coordinate system图9(x,y,z)坐标下灯具的旋转轴6.2 灯具轴的数学换算灯具有三个旋转轴，为了便于描述，有必要在（x,y）坐标系的基础上增加 z轴，原点就是灯具的光度中心。图9给出了有关（x,y,z）坐标系的灯具轴， 和转动方向。灯具的第一根轴在空间是固定的，第二和第三轴相互正交，并且能 根据第一根轴旋转，CIE 121-1996给出了更详细的图。图10所示为测量时倾斜角与应用时倾斜角的计算关系，从下面公式，很明 显看出：式中：6是计算时的倾斜角，单位：弧度；Of是使用时的倾斜角，单位：弧度；m是测量时倾斜角，单位：弧度。图 10 测量和应用时倾斜角的计算。6.3 C 值计算：灯具与光度轴不旋转从图 9 可知：C = tan1(4)式中：-90 tan_1 0 03弋0C90 0180 + tan-190C180 0 0180-tan-1180C 0 0360 + tan-1 三270C360在标准的光强表格中，270WCW360或者0WCW90。时，采用表4中的数值。表 4 光强表使用的 C 值Calculated value of C (degrees)Cto be used in /-table (degrees)0C90C90C180180-C180 C 270540-C270C360C36006.4 Y值计算：灯具与光度轴不旋转式中 0 yW90。6.5 C和Y的计算：灯具与光度轴旋转分三个步骤来进行：1)置换公式中的v、2、6、x和y(见附录A)：xf = xfcosv cos 1/ - si nvsin sin 疔丿 + yfsinv cos + cosv sin$ sin 肖丿 + H cos J siny, = - x-sinr-cos J + y cosv- cose? - H sin JHf= - xfsinv sin(5 -cos+ cosv sinJ - yfsinv sin妍-cos v sin5cos(/J + H cos5 cos肖式中： x 和 y 是计算点与灯具最低点的纵向和横向距离，如图 8 所示。H 是计算点以上，灯具的高度；v、6和V是应用场合下灯具的方向、倾斜和旋转；x、y和H是灯具转过v、6和V后的坐标系下的对应距离，对应没旋转情况 下坐标系的x、y和H值，为了计算简便，看作是中间变量（见图A.1）。2） C值计算tan-i的范围如下：-90W tan-1 0 00C90 0180 + tan190C1800 0180 + tan-1X180C 0 0360 + tan1270 C 360表4给出了光强表中采用的C值3）丫值计算式中：-90 / 90.根据表 6 决定象限角的位置。表6 Y值计算7. 光度参数的计算7.1亮度7.1.1某点上的亮度某点上的亮度由下面公式或数学方程式来决定：式中：L是维持亮度，单位：cd/cm2；工指所有灯具分布的总和；I （C、Y）指（C、Y）方向上的光强，如图1所示，单位：cd/klm；Y指对于入射光线与角坐标（B, ）的简化亮度系数；指每个灯具所有光源的初始光通量，单位：klm；MF指光源光通量维持系数与灯具维持系数的乘积1；H是指路面上方灯具的安装高度，单位：米；灯具的方向、倾斜和旋转作出校正之后，I （C、Y）由灯具光强表来决定，如第 6部分所述，必要时，使用线性插值法。同样地，恰当的B和tan e对应的Y方 向由二次插值法决定。7.1.2 现场亮度计算 现场亮度计算应该在驾驶员关心的典型路面上完成。直路的纵向方向上，现场亮度计算应该位于同一车道的两个灯具之间，第一 个灯具应放置在观测者前方60米。横向方向上，没有中间绿化带时，现场亮度计算应覆盖整个路宽，有中间绿 化带时，应覆盖道路一个车道的宽度。然而，这种方法受到Y表格使用的限制，如第5.3部分所述，采用Y表格测 量时，道路观测角为1（图6）。对于一般人眼高度为1.5m，对于的观测点应 位于观测者前方86米处。Y表格中观测角范围在0.51.5。时，对应的观测 点位置大致在观测者前方57 m172 m处（一般取60 m170 m）。60mEdge of relevant areaField of calculationLine on which observer is positionedObservation di recti o ne30 m和DW3 m, N取最小整数。第一排横向 测量点放置在离灯具D/2处（远离观测者方向）。（b）横向方向横向方向上的间距（d）由以下公式决定：讐0）式中：d是横向方向上的点间距，单位：m；WL是车道宽度，单位：m。最外侧的测量点放置在离车道边缘d/2处。对路肩和亮度有要求的情况，测 量点的数量和布置方式应和驾驶道一样。7.1.4观测者位置与水平面的观测角度固定为1，如5.3部分所述。在横向方向上，观测者依次位于每车道中间。平均亮度Lav （见第8.1部分） 和亮度总均匀度Uo （见8.2部分）按观测者的每个位置和整个道路来计算。纵 向亮度均匀度UL （见8.3部分）按每个中心线来计算。Lav、Uo和UL的合适值 为每种情况下的最低值。图13列举了与测量区域有关的观测者位置的例子。 注释：一般地，针对一些国家的亮度计算和隧道照明计算，观测方向总是与道路 的前进方向平行。这就意味着观测者不得不与每个测量点的纵向方向对齐，测量 的结果应该记为“观测者在移动的亮度测量”。XObserve-r positionCalculation fieldFig. 13. Examp es. of positions of observation points in relation to the field o1 calculation.Six lane road with ce ntra I reservationThree lane road Single side lunninaire arrangementTwo lane road Single side uminairs arrangementTv;o lane road Staggered luminaire rran-gem&ntThree lane roadDouble side luminaire arrangeme-ntThree lane roadStaggered uminaire arrangementXXoQ( OODoublc side luminaire jrrangem&nt图 13 与测量区域有关的观测点位置的例子7.1.5 测量时灯具的数量对于每个测量点来说，对亮度起作用的所有灯具应包括在测量中，灯具位于Y表格（表2）的平面图内，近似于5H*17H的矩形面积，考虑到对称性，可以 覆盖面积为10H*17H （图5）。结果，当从测量点到观测者的距离为灯具安装高度 的5倍时，与远离观测者时，距离测量点为灯具安装高度的12倍时，有必要考虑灯具数，图 14举例说明了测量点的每侧灯具安装高度为 5 倍的情形。7.2 照度本报告中，考虑两种照度测量方法，如下： 水平面的平面照度（通常将路面或步行路面）作为水平照度；半柱面照度，相关 面上 1.5 米处，并随相关方向而变化。对于街道来说，方向指定为纵向方向。图 15 中，阴影的垂直平面为纵向方向。7.2.1 水平照度 某点上的水平照度应按下面的公式或数学方程式来计算：E = 丁*匚。0岂e 蛍MF（训式中：Eh是某点的维持水平照度，lux;工所有灯具的亮度分布总和；I （C, Y）指某点方向上的光强，cd/klm；指某点的光线入射角；Y指光度学垂直角；H 指灯具的安装高度；指灯具所有光源的初始光通量，按klm；MF 指光通量维持系数和灯具维持系数的乘积7.2.2 半柱面照度某点上的半柱面照度应按下面的公式或数学方程式来计算：式中：Esc指某点的维持半柱面照度的，lux；工所有灯具照度的总和;I（C，Y）指某点方向上的光强，cd/klm；a sc指包含光强矢量的垂直平面与半柱面平面右角方向的垂直平面的夹角，如图 15 所示；Y指光度学垂直角；指某点的光线入射角;H 指灯具的安装高度；指灯具所有光源的初始光通量，按klm；7.2.3 道路7.2.3.1 场地测量测量的区域应是典型的路面，包括驾驶车道，人行道，小道，自行车道和边 线处。如图 16 所示，在两个连续的灯具中间，由车道边缘和横向线共同限定测 量区域。Luminaire一仝丈b艾SHPXXXXXX wXXXXXXEE 1ue(l-(lD/2Luminaire Field of calculationx Denotes lines of calculation points in the tansverse and longitudinal directionsFig. 16. Calculation points for illuminance.图16照度测量点对于交错布置安装方式，连续的灯具是指道路两侧上的灯具。7.2.3.2 测量点的布置 测量点应均匀布置在测量区域内(图 16)，且数量选择如下：(a)纵向方向纵向方向的间距由以上方程式决定：D仝N式中：D是指纵向方向上点间距，单位：m；S是指灯具间距，单位：m；N 是指纵向方向上的测量点数量，如下：对于SW30m, N=10；对于S30 m, DW3 m，取最小整数；第一排测量点布置 在离第一个灯具D/2处。(b)横向方向式中：d是横向方向的间距，单位：m；Wr是道路或相关测量区域的宽度，单位：m；离测量区域边缘处点间距，纵向为 D/2，横向为d/2,如图16所示。7.2.3.3测量时，包括的灯具数 离测量点距离为5倍的安装高度处的灯具应包括到测量中。7.2.4步行道和自行车道 测量点应均匀布置在测量区域内(图16)，且数量选择如下：(a) 纵向方向 如果步行道和自行车道的照明等级与道路的一样，在确定纵向测量点间距时，可 与道路测量时考虑的一致，否则，按7.2.3.2 (a)来计算。(b) 横向方向式中：dF是横向方向的点间距，单位：m；WF是步行道和自行车道的宽度，单位：m；n 是按以下方法的横向方向的布点数：对于WFW1.0m时，n=l ；对于WF1.0m，dF1 m时，取最小整数。道路边缘 邻近的测量点应布置在离道路边缘距离为点间距的一半处。对于测量涉及的灯具数，查看7.2.3.3部分。7.2.5不规则区域测量 这些区域包括行人活动比较频繁的交错区域、居住区道路和区域。测量点应覆盖点间距不超过 5 米的方格的相关区域，1米左右的间距应作为特别重要的考 虑因素。半柱面照度的方向应是人行道的主要方向。7.2.5.1 测量涉及的灯具数 应和道路测量使用的数量一样。8特性参数计算 有关亮度的特性参数应不用进一步插值就可从测量的网格内获得。对于初始平均照度或初始平均亮度来说，MF为1.0,应包括灯具中光源的初始光通量。稳 态后，对于平均亮度或平均照度来说，安装在环境条件下，灯具的MF值应和稳 态后灯具所有光源以 klm 为单位的光通量一起考虑。8.1 平均照度 平均照度按测量点的亮度的算术平均值来计算。8.2 总均匀度 总均匀度按亮度最低值与平均值之比来计算。8.3 纵向均匀度 纵向均匀度采用每条车道（包括高速公路的路肩）中心线纵向方向的亮度最低值 与最高值之比来计算。纵向方向上的测量点数和点间距应与平均亮度测量时一 样。观测者的位置应与测量点的横排方向一致。8.4 阈值增量 当阈值出现最高值时，阈值按初始安装状态来计算，公式3如下：式中：k 是与观测者年龄有关的常数，如果观测者年龄为23 岁时，一般取值为650。其 他年龄的观测者的 K 值按以下公式得出：k = 641-66,4(13)A 是观测者年龄；Ee 是新灯具在垂直于视线且在观测者眼睛高度上的全部照度（按初始光通量为 1000勒克斯来算)；观测者眼睛高度距离路面为1.5米，横向距离道路边缘Wr/4 处，如7.1.4部分所述，纵向距离为2.75 (H-1.5)处，H是测量区域前方灯具 的安装高度。视线为水平面下1处，位于通过人眼纵向方向的垂直平面内。 Lav是路面的初始平均亮度。e是视线与每个灯具中心的夹角，单位为弧度。公式适用范围：0.05Lav5cd/cm2，1.5 e60(CIE 31-1976)。对于第一个灯具来说，Ee是观测和灯具方向上的照度总和，距离超过500米。观测者开始以初始点位置测量，按增量重复测量，在数目和间距上，和亮度 纵向方向上的点间距测量一样。最大阈值增量是实际值。8.5环境比环境比是指道路外侧两边的两个纵向带上的平均水平照度与道路内侧两边 的两个纵向带上的平均水平照度之比。这四个带的宽度都等于5米、或路宽的一 半、或道路外侧非障碍带的宽度，取其中的最小值。对于双车道，可把两个车道 一起看成单个车道，除非道路分隔带超过10米。道路路面与外侧带的平均照度应用同样的方法或数学方程式来确定，和步行 道的平均照度一样。8.6平均照度平均照度按第7.2.3.2 (a)部分所述的测量点的照度的算术平均值来计算，对 于交错路面、步行道和其它非规则路面，遵循7.2.5部分内容。8.7最低照度 最低照度是测量区域内照度的最低值(单位：勒克斯)，对于交错路面、步行道 和其它非规则路面，遵循7.2.5部分内容。8.8小径的平均照度按7.2.3.2