新兴中小城市夜间光环境现状的分析研究*

时间：2024-07-28

王一美邹念育李德胜贺晓阳高英明张云翠

(大连工业大学光子学研究所，辽宁大连 116034)

1 引言

照明在城市建设中扮演着不可缺少的重要角色，而人们在关注大城市的照明规划与设计的同时，却忽略了一些中小城市，特别是新兴中小城市的建设［1］。中小城市照明环境“过亮”或“过暗”的情况时有发生，带来了一系列的安全隐患;路灯夜间不间断点亮使能源大量的浪费;不合理的设计带来的眩光严重的影响了人们的休息……，针对中小城市的照明设计和规划日益成为迫切需要解决的难题。本文以辽宁省彰武县为例，对其夜间光环境实地调研测量，对实测数据进行分析，总结、归纳，以期为中小城市的照明规划与设计提供依据。

2 评价方法

2.1 主观评价

照明的主观评价主要针对人的主观心理感受，分为四个方面:功能性、舒适性、景观性和安全性。所谓功能性是道路照明需满足车辆和行人的视觉需要，交通性道路重点是解决机动车行驶的需要，而生活性道路主要服务对象是人。而舒适性是建立在人类视觉系统的基础之上，使视觉对象得到心理和生理上的满足。景观性是非功能性照明，有时甚至与功能性照明相违背，但为了达到美观与强烈视觉效果，在某些场合或地点需要用景观性来衡量。而安全性一方面是客观上使车辆或行人无视觉盲点，给夜间生活带来安全的出行环境，而另一方面恰当的照明氛围营造，能给环境客体温馨感与安全感。

2.2 客观评价

根据《城市道路照明设计标准》 (CJT45—2006)，道路照明评价指标中，机动车交通道路照明应以路面平均亮度 (或路面平均照度)、路面亮度均匀度和纵向均匀度 (或路面照度均匀度)、眩光限制、环境比和诱导性作为评价指标。所谓路面平均亮度 (照度)按照国际照明委员会 (简称CIE)有关规定在路面上预先设定的点上测得的或计算得到的各点亮度 (照度)的平均值。路面亮度(照度)总均匀度为路面上最小亮度 (照度)与平均亮度 (照度)的比值。路面亮度 (照度)均匀度为路面上最小亮度 (照度)与平均亮度 (照度)的比值。环境比是车行道外边5m宽状区域内的平均水平照度与相邻的5m宽车行道上平均水平照度之比。诱导性作为视觉要素，沿着道路恰当的安装灯杆、灯具，可以给驾驶员提供有关道路前方走向、线型、坡度等视觉信息［6］。

但是由于中小城市的特殊性，其道路功能不是单纯的机动车道和人行道路，所以既要考虑机动车的评价标准又要考虑人行道路的评价标准。所以在城市道路照明评价中综合评价了路面照度均匀度、路面最小照度、平均照度和环境比。

3 主观评价

3.1 彰武县光环境简介

为了了解新兴中小城市照明中存在的问题，本文以辽宁省彰武县为例进行调研与分析。阜新市彰武县地处辽宁省西北部，是近年来发展速度很快的新兴中小城市，见图1。

图1 辽宁省彰武县地理位置

城区基本围绕一条或几条干道而建，呈“田”字型规划，此主干道基本为整个城市的商业、金融、政治、文化为一体的中心。但该区域整体照明不够，缺乏都市的城市繁华氛围。而其他商业街道由于缺乏统一规划，略显凌乱与低迷。

在本次调研中，同时考虑位置、经济发展等诸多因素对照明环境的影响，调查重点选择分布在彰武县城内较为主要街道的共20条道路进行实地调研。调研时间均选在夜间19:00～21:00进行，主要针对城市道路照明和部分园林绿化区及健身活动区的照明情况为调研对象，进行评比，将其划分为三个等级，如表1所示。

3.2 问卷调查

为了使结果具有充分的代表性，选择被调查者时，尽量使男女比例平衡，并且涵盖尽可能多的年龄段和各种背景，据此来设计调查问卷。在问卷中，我们直接利用打分的方式进行各个指标的评价。采用5分制，所有指标都是本着这样一个打分原则，5分:很好;4分:好;3分:尚可;2分:不足;1分:不好。在进行调查问卷时，主要对性别、和年龄段对照明环境的要求程度进行分析，结果见图2所示。

调查结果显示:女性居民对于城市的安全更为担忧，对于景观环境也更为在意，对于光干扰的投诉近乎都来自女性居民。青年人对于照明环境的要求也较高，同一环境条件下给出的评价值较低;且由于中年人生活惯性，评价偏高 (见图3)。

表1 城市街道主观感受统计

图2 不同性别对照明环境的要求指数比较

图3 不同年龄对照明环境的要求指数比较

4 现场测试结果

在进行现场测试时，从主观评价的20条道路中随机抽取9条道路进行现场测量，且这9条道路平均分布在三个等级中。

(1)平均照度

图4为城市内9条街道的道路平均照度分布与比较，参考我国现行国家标准，快速路、主干路(含迎宾路、通向政府机关和大型公共建筑的主要道路，位于市中心或商业中心的道路)的路面平均照度Eav(lx)，选择道路照度20 lx/30 lx作为对比标准。由于该城市为小城市，所以选低级照度值20 lx作为对比标准。9条街道中只有2条道路建设街与工业园区的平均照度之满足标准要求，总体照明情况基本不能满足国家标准。而且通过实地考察，满足标准的两条街道为2车道双侧布灯，其余7条街道为6车道双侧布灯。

图4 城市道路平均照度比较

(2)照度均匀度

图5为该城市9条街道的照度均匀度的对比与分布。在《城市道路照明设计标准》中，均匀照度最小值应为0.4。根据统计，只有3条道路，建设街、工业园路与高速路满足照度均匀度要求。其中新兴路与人民大街的照度均匀度最低，分别是0.23和0.19。

图5 城市道路照度均匀度比较

(3)最小水平照度

路面上最小照度与平均照度相差不能太大，以免影响驾驶员对较暗区域障碍物的察觉率，所以在标准中同时对最小水平照度做出了要求。图6为城市中9条道路最小水平照度分布与比较，参考国家标准，供行人、非机动车和机动车混合使用的最小水平照度Emin(lx)，选择商业区大流量的人行道路的7.5 lx作为对比标准。9条道路最小水平照度的平均值只有2条道路，其中新兴路最小水平照度值只有2.3 lx，人民大街为2.4 lx。

图6 城市道路最小水平照度比较

(4)环境比

图7为该城市9条街道的环境比的比较。在标准中，规定环境比为0.5。根据统计，大部分道路的环境比都能满足标准要求。但是由于新兴路与东环路路灯下树木遮挡较为严重，影响了道路内侧的照度值，使之未满足标准。

图7 城市道路环境比比较

5 用电现状

现今彰武县已采用经纬控制的智能控制方式，但照明设施的陈旧、设计方式的不合理仍然造成电力与能源的大量浪费。城市内部大量采用高压钠灯，并且汞灯仍然在应用。据统计，用于道路照明的250 W高压钠灯1702盏，200 W汞灯17盏，且在广场的部分景观灯为白炽灯，则消耗功率为428.9 kW。若把光源替换成LED，且达到同样照明效果，则LED消耗的功率为372.5 kW，可节约56.4 kW，这样一年可省电4.9亿千瓦时，即在道路照明中可节约直接经济效益约1.5亿。随着LED技术的进步和发展，LED路灯产品达到日趋满足道路照明需求，可大量采用以达到节能减排的效果。