OSVETLJENJE 2004.

1

Andrej Đuretić, dipl.el.ing.Minel-Schreder, Beograd

NAJNOVIJI TRENDOVI U TUNELSKOM OSVETLJENJU

Međunarodna komisija za osvetljenje CIE (Commission Internationale De L’Eclairage)je 1973. izdala publikaciju “International recommendations for tunnel lighting”( CIENo. 26 ). Posle nekoliko godina, revizija publikacije Br. 26 sprovedena je u dve faze.1985. godine izašao je izveštaj čija je uloga bila da prikaže osnovne eksperimente koji setiču zahteva za dnevno osvetljenje ulaza u tunel (CIE 61-1984: “ Tunnel entrancelighting – a survey of fundamentals for determining the luminance in the tresholdzone”). Sa CIE 61-1984 kao osnovom za dalju nadgradnju, preporuke CIE No. 26 surevidirane i objavljene kao novi dokument: CIE 88 –1990: “ CIE Guide for the lightingof road tunnels and underpasses “ Značajan razvoj koji se u poslednjoj decenijidogodio na polju tunelskog osvetljenja uslovio je reviziju postojećih preporuka na načinkoji preciznije izražava najnovija eksperimentalna dostignuća i praktičnaiskustva.Osnovni principi na kojima počiva postojeća preporuka međunarodne komisijeza osvetljenje CIE 88 –1990: “ CIE Guide for the lighting of road tunnels andunderpasses “ uglavnom su zadržani i u slučaju nove preporuke CIE 16x:2004: “ CIEGuide for the lighting of road tunnels and underpasses “. Međutim, iz gore navedenihrazloga razlike koje su se javile nisu zanemarljive.Ovaj rad ima za cilj da na te razlike ukaže i pokuša da ih objasni.

OSNOVNI PRINCIPI TUNELSKOG OSVETLJENJA

Tunel je struktura koja natkriva put i sprečava normalan prodor dnevne svetlosti dojednog dela puta, tako da je sposobnost vozača da opaža značajno umanjena. Svakapodloga na putu koja smanjuje vidljivost može se podvesti pod pojam “ Tunel “(zakloniod sunca, ventilacione rešetke ili druge strukture za dnevno provetravanje, podvožnjaci,nadstrešnice …). Instalacija osvetljenja tunela zavisi od nekoliko bitnih faktora kojiodređuju vidljivost:

! karakteristike vozača, koje uključuju sposobnost, starost i lične navike! fizički uslovi na putu, prilaz tunelu i njegova dužina! atmosferski uslovi! gustina saobraćaja,obim i brzina! tip vozila prisutnih u saobraćaju

Svrha osvetljavanja tunela je da se obezbedi kontinuitet vidnih perfomansi vozača priulasku i prolasku kroz tunel. Da bi se to postiglo, neophodno je da učesnici u saobraćaju

OSVETLJENJE 2004.

2

unutar tunela imaju dovoljno vizuelnih informacija koje se tiču geometrije dela puta kojičini vidno polje kao i prisustva i kretanja mogućih “ prepreka “ na putu ispred vozača.Fotometrijske karakteristike instalacije osvetljenja koje definišu kvalitet sistemaosvetljenja su:

! nivo sjajnosti kolovoza i tunelskih zidova (do 2m visine)! ravnomernost i raspodela sjajnosti kolovoza i zidova (opšta i podužna)! ograničenje blještanja! ograničenje neprijatnog treperenja (“flicker” efekat)! nivo vidljivosti mogućih prepreka! vizuelno vođenje duž tunela

Principi osvetljenja tunela se u potpunosti razlikuju za noćne i dnevne uslove. Kada je reč o noćnom osvetljenju, tunel možemo tretirati kao sastavni deo saobraćajnicei njegovom osvetljenju pristupiti u skladu sa pravilima koja važe i za druge puteve naotvorenom. Međutim, čovečji vidni sistem uslovljava da se dnevnom osvetljenju tunelapristupi na drugi način. Naime, prilikom ulaska u tunel, vozač se suočava sa problemomadaptacije vida. Oči vozača se sporo prilagođavaju nagloj promeni sjajnosti, od one kojustvara dnevna svetlost izvan tunela do veoma niskog nivoa sjajnosti u samom tunelu(najčešće određenog samo automobilskim farovima). Širenje zenice koje nastaje prismanjenju sjajnosti traje oko 1.5 sekundi ali do potpune adaptacije oka na veoma niskenivoe sjajnosti dolazi tek posle 60 minuta. Pošto je pređeni put srazmeran sa vremenomadaptacije vida, pri većim brzinama može doći do opasnih situacija. Pored ovogfenomena koji je poznat kao vremenska komponenta adaptacije vida, postoji i fenomenprostorne adaptacije – pri normalnoj vožnji vidno polje vozača, iako ograničenoprednjim staklom vozila, iznosi oko 20° u vidokrugu. Približavanjem ulaznom portalutunela pogled vozača se usredsređuje na sam portal i vidno polje se privremeno sužava(na udaljenosti jednakoj dužini zaustavnog puta od ulaza u tunel ono iznosi samo 2°) , dabi se posle toga ponovo povećavalo. Vidno polje se određuje u tački koja je u visini očijuvozača (~ 1.5m), koja odgovara uobičajenom položaju vozača po širini puta i koja je odulaza u tunel udaljena za dužinu zaustavnog puta vozila.Pored gore nabrojanih, postoji i fenomen “ crne rupe “ koji se javlja kada vozači nisu ustanju da sagledaju unutrašnjost neosvetljenog ili loše osvetljenog tunela (slika1), čak ikada su veoma blizu ulaza. Vozači ne mogu sa sigurnošću da ustanove da li je njihovatraka u unutrašnjosti tunela slobodna i zato usporavaju. Situacija koja zahteva najvećuobazrivost je ona u kojoj nema nijednog vozila neposredno ispred, a koje bi omogućilolaku procenu vidljivosti.Vidni zadatak vozača je da primeti prisustvo i kretanje prepreka na putu ispred sebe.Teprepreke zavise od tipa tunela (urbani, za motorni saobraćaj, vangradski…) i odnajprisutnijeg tipa saobraćaja (motorna vozila, biciklisti, pešaci).Ovakav vidni zadatakje suviše složen i promenljiv da bi se ustanovio takav kriterijum vidljivosti koji bi mogaoda se primenjuje kao obrazac u proceni fotometrijskih zahteva.

OSVETLJENJE 2004.

3

sl. 1 – efekat “crne rupe”

Iz tog razloga, dogovoreno je da sekao referentna uzme vidljivostjednog predmeta (prepreke)(slično kriterijumu koji se koristi uosvetljenju puteva – “vidljivost malemete” (STV) ili “Small TargetVisibility”), tj. mete dimenzija0.2 x 0.2 m² sa tipičnimkoeficijentom refleksije ρ = 0.2, iakostvarna prepreka može bitiveća.Takav predmet mora bitiprimećen od strane vozača koji sepribližava ulaznom portalu tunela.Rastojanje sa kog predmet može bitiprimećen mora da bude jednakodužini zaustavnog puta (SD –

Stopping Distance) izabranoj u zavisnosti od projektovane brzine tunela ( slika 2 ).Zaustavni put vozila se definiše kao minimalno rastojanje na kome vozač može dazaustavi vozilo koje se kreće određenom brzinom. Na slici su date krive za određivanjezaustavnog puta u funkciji brzine kretanja i nagiba terena ( slika 3 ), preuzete iznemačkog standarda DIN 67524.

Tuneli se dele na “dugačke” i “kratke” tunele, pri čemu se ovi termini pre svega odnosena stvarnu dužinu tunela. Međutim, prilikom projektovanja instalacije osvetljenja dugimtunelima mogu smatrati i oni kod kojih se izlaz iz tunela ne može videti ni iz jedne tačkekoja se nalazi ispred ulaza u tunel, iako bi po stvarnoj dužini pre bili svrstani u kratke

sl. 2 – zaustavni put

BrzinaKm/h

uspon nagib nizbrdica

sl. 3 – dijagram za određivanje dužine zaustavnog puta

OSVETLJENJE 2004.

4

tunele. Ovakvi tuneli se nazivaju “ optički dugi tuneli ”, nasuprot tunela gde vozači kojise približavaju ulaznom portalu mogu videti kroz tunel – “optički kratki tuneli”.Gledajući sa aspekta osvetljenja, tuneli se mogu podeliti na:

! geometrijski dugi tuneli! optički dugi tuneli! kratki tuneli

Kod dugih tunela je iz praktičnih ,pre svega ekonomskih razloga,zaključeno da ne postoji potrebaodržavanja konstantog nivoasjajnosti duž čitavog tunela, većda se nivo sjajnosti možepostepeno smanjivati u skladu saograničenjima koja namećuproblemi sa adaptacijom vida.Zato je tunel podeljen nakarakteristične zone, i to (slika 4):

sl 4. – uzdužni presek tunela za jednosmerni saobraćaj sa naznačenim zonama

! prilazna zona (access zone)To je deo saobraćajnice neposredno ispred ulaza u tunel koji počinje na onoj razdaljini odportala (zaustavni put vozila), sa čijeg početka je moguće uočiti eventualne prepreke utunelu.! zona praga (threshold zone)To je ulazna zona tunela u kojoj je neophodno ostvariti dovoljno visok nivo sjajnosti uodnosu na nivo sjajnosti prilazne zone ne bi li se stvorili uslovi za adaptaciju vida vozača.Nivo sjajnosti zone praga je u direktnoj vezi (linearno srazmeran) sa nivoom sjajnostiprilazne zone i određen je kriterijumom vidljivosti ili, drugačije rečeno, detekcijomkontrasta. Kontrast je razlika sjajnosti prepreke i njene pozadine, i može biti pozitivan ilinegativan, u zavisnosti od toga da li je sjajnija prepreka ili njena pozadina (kolovoz). Dabi se postigla što bolja vidljivost, tj. da bi se bez većeg napora opazila prepreka dok seprilazi tunelu, u zoni praga kontrast mora da iznosi barem 20%.

! prelazna zona (transition zone)To je zona duž koje se nivo sjajnosti u tunelu postepeno i pravilno smanjuje, i u kojoj senastavlja proces adaptacije očiju vozača.Ova zona počinje kada nivo sjajnosti zone pragapadne na 40% početne vrednosti. Na sledećoj slici (slika 5) je predstavljena teorijskakriva raspodele sjajnosti zone praga i prelazne zone.

OSVETLJENJE 2004.

5

! unutrašnja zona (interior zone)To je deo tunela sa najnižim i konstantnim nivoom sjajnosti,koji zavisi od brzine vožnje igustine saobraćaja.

! izlazna zona(exit zone)Zona u kojoj sevrši adaptacijavida pri izlasku iztunela.Vremeprilagođavanjaočiju pri prelaskuiz tame u svetlostje veoma kratko,pa najčešće nepostoji potreba dase ova zonadodatno osvetljavau odnosu na

sl.5 - teorijska raspodela sjajnosti u prelaznoj zoni i zoni praga

unutrašnju zonu. Ovo se pre svega odnosi na tunele za dvosmerni saobraćaj. Kodjednosmernih tunela, u situacijama kada se mogu očekivati dodatne teškoće nakon izlaskaiz tunela, sjajnost u izlaznoj zoni se postepeno povećava na dužini jednakoj dužinizaustavnog puta, i to do 5-strukog nivoa sjajnosti unutrašnje zone koji se dostiže naudaljenosti od 20m od izlaznog portala tunela!

Na izbor osvetljenja tunelapored njihove dužine utiču i jošneki faktori koji su jasnonaznačeni na slici 6.Korišćenjem ovog dijagramamože se zaključiti da li uopštepostoji potreba da se tunelosvetli u dnevnim uslovima i,ukoliko postoji, odabratiodgovarajući nivo sjajnostizone praga.

sl 6. - osvetljenje tunela u dnevnim uslovima

OSVETLJENJE 2004.

6

SISTEMI OSVETLJENJA TUNELA

Prepreke u tunelu je moguće videti zahvaljujući kontrastu koji predstavlja razliku izmeđusjajnosti prepreke i njene pozadine:

Lp

LpEv

LpLpLoC

−⋅=−= π

ρ

(1)

gde je:Lo,Ev – sjajnost i vertikalna osvetljenost preprekeρ - srednji faktor refleksije preprekeLp – sjajnost pozadine

Na osnovu vrednosti odnosa sjajnosti pozadine određene prepreke i vertikalneosvetljenosti te prepreke Lp/Ev ( qc = Lp/Ev – contrast revealing coefficient), mogu serazlikovati dva osnovna sistema osvetljenja (slika 7):

! simetrični sistem osvetljenjaOvaj sistem karakteriše pretežno poprečna (transverzalna) raspodela svetlosnog fluksa( normalna na pravac vožnje), mada postoji i simetrični sistem sa pretežno uzdužnom(longitudinalnom) raspodelom svetlosnog fluksa(u smeru vožnje). Prepreka je sjajnija odnjene pozadine (kolovoza), pa je kontrast C pozitivan.Za ovaj sistem treba da bude ispunjen uslov Lp/Ev ≤≤≤≤ 0.2

! asimetrični sistem osvetljenja (sistem kontra-fluksa)Kod ovog sistema svetlost je usmerena ka ulazu u tunel (suprotno smeru vožnje) i popravilu je zadovoljen uslov Lp/Ev ≥≥≥≥ 0.6. Prepreka je tamnija od njene pozadine(kolovoza), pa je kontrast C negativan.Upotrebom ovog sistema mogu se postići potrebnikontrasti u zoni praga sa nižim nivoima sjajnosti nego u slučaju primene simetričnogsistema osvetljenja, ali je istovremeno vidni

sl.7 – simetrični i asimetrični sistem osvetljenja

OSVETLJENJE 2004.

7

Na kvalitet jedne instalacije osvetljenja tunela utiču i sjajnost zidova tunela,ravnomernost sjajnosti u tunelu, blještanje, treperenje (fliker efekat), vizuelno vođenje,izbor izvora svetlosti, izbor svetiljki i njihovo održavanje, kao i održavanje celokupneinstalacije.S obzirom na to da je tema ovog rada pre svega isticanje razlika između dve preporuke,neće se ulaziti u detaljnije razmatranje prethodno navedenih parametara tunelskogosvetljenja.

METODI I RAZLIKE

Nova preporuka CIE 16x:2004 donosi neke izmene koje se odnose na poboljšanjepostojećih metoda, ali daje i neke nove parametre koji doprinose poboljšanju kvaliteta iznačajnim uštedama prilikom projektovanja instalacije tunelskog osvetljenja.

A) ODREĐIVANJE SJAJNOSTI PRILAZNE ZONE I ZONE PRAGA

Osnovna razlika koju je donela nova preporuka CIE 16x:2004 je određivanje nivoasjajnosti prilazne zone, koja je osnov za određivanje nivoa sjajnosti zone praga, a dalje i usvim zonama duž tunela. U ranijim preporukama CIE 88-1990 L20 metod je biopreporučen a Lseq metod (sektorski metod) predložen za budućnost kao još uveknedovoljno ispitan. Međutim, najnovija istraživanja dozvoljavaju da se nova preporukabazira na Lseq metodu, a L20 metod se nalazi u aneksu nove preporuke CIE 16x:2004.Ova promena daje kao rezultat tačnije vrednosti sjajnosti zone praga, naročito unetipičnim situacijama (misli se pre svega na udeo sjajnosti neba u ukupnoj sjajnostividnog polja).

L20 METOD – preporuka CIE 88

Određivanje sjajnosti prilazne zone je od fundamentalnog značaja za određivanjesjajnosti zone praga. Dva faktora koja najviše utiču na adaptacionu sjajnost su:

! ekvivalentna sektorska sjajnost stvorena zaslepljujućim sjajnostima u okolini ulaznogportala tunela

! sjajnost centralnog vidnog polja vozača, npr. deo puta ispred ulaza i sam ulaz u tunel

U publikaciji CIE 61 je pokazano da je ekvivalentna sektorska sjajnost ključni faktor uodređivanju sjajnosti prilazne zone. Međutim, u praksi je jako teško odrediti ekvivalentnusektorsku sjajnost Lseq, naročito ako je tunel još u fazi projektovanja.Iz tog razloga se pristupilo određenim aproksimacijama od kojih su najrasprostranjenijeone koje na osnovu kojih se primenjuje L20 metod. Ovakve aproksimacije dajuzadovoljavajuću tačnost u standardnim slučajevima tunelskog osvetljenja.Sjajnost prilazne zone L20 je određena kao srednja sjajnost izmerena u vidnom poljuvozača udaljenog od ulaza u tunel za dužinu zaustavnog puta. Vidno polje je konusnogoblika i definiše se u tački (vrh kupe) koja je u visini očiju vozača (~1.5m ) i pohorizontali postavljena u standardni položaj vozača po širini puta.

OSVETLJENJE 2004.

8

sl.8 – L20

Centar kruga je određenosom koja spaja ovu tačku itačku određenu vertikalnomosom simetrije ulaza u tunelna četvrtini visine tunelskogotvora (slika 8), a vidnopolje vozača iznosi 20° uvidokrugu.Da bi sedizajnirala instalacijatunelskog osvetljenja,potrebno je znati najvišuvrednost L20 koja se javljatokom većeg broja dana ugodini. Pošto vrednost L20

zavisi od sezonskih ivremenskih uslova, ona ne

može biti merena pa preporuka CIE 88 predlaže dva različita metoda. I metod se sastoji ugruboj proceni sjajnosti L20 na osnovu nekih tipičnih vrednosti datih tabelarno (tabela 1),u zavisnosti od udela neba u konusnom vidnom polju širine 20°, svetlini vidnog polja,orijentaciji tunela i od zaustavnog puta.

prosečna sjajnost L20 u 20° konusnom vidnom polju, u cd/m²

Procenat neba u 20° konusnom vidnom polju

35% 25% 10% 0%

normalna sneg normalna sneg normalna sneg normalna snegsjajnost uvidnom polju

niska(1)

vis.(1)

niska(1)

vis.(1)

niska(1)

vis.(1)

niska(1)

visoka(1)

niska(1)

vis.(1)

niska(1)

vis.(1)

niska(1)

vis.(1)

niska(1)

vis.(1)

zaustavni put60m (4) (4) (4) (4) 4000 5000 4000 5000 2500 3500 3000 3500 1500 3000 1500 4000

zaustavni put100m to160m

4000 6000 4000 6000 4000 6000 4000 6000 3000 4500 3000 5000 2500 5000 2500 5000

tabela 1. – tabela L20

Da bi se olakšalo korišćenje prethodne tabele, uz nju se prilaže i grupa od 8karakterističnih skica tunelskih ulaza (slika 9). Ove skice su pravljene na osnovufotografija sa terena koje su snimljene sa udaljenosti zaustavnog puta i za njih jeodređeno 20° vidno polje koje je ucrtano preko same skice, u cilju određivanja sjajnostiprilazne zone L20. Rezultati dobijeni ovim metodom nisu dovoljno pouzdani, i treba gakoristiti samo kada ne postoji dovoljno informacija o ulazu u tunel.

OSVETLJENJE 2004.

9

sl.9 – tipične situacije ulaza u tunel

OSVETLJENJE 2004.

10

II metod je mnogo precizniji i sastoji se u izračunavanju L20 na osnovu fotografijesnimljene na terenu sa udaljenosti koja je jednaka dužini zaustavnog puta vozila (slika10).Vrednost L20 je data sledećom formulom:

L20 = γγγγ Lc + ρρρρLR + εεεε LE + ττττLth, (2)

gde su:

Lc - sjajnost nebaγγγγ - procentualni udeonebaLR - sjajnost kolovozaρρρρ - procentualni udeokolovozaLE - sjajnost okolineεεεε - procentualni udeookolineLth - sjajnost zone pragaττττ - procentualni udeotunelskog otvora

pri čemu je: γγγγ + ρρρρ + εεεε + ττττ =1 ( kada nije moguće tačno odrediti ovekoeficijente, njihova vrednost se može proceniti sa prethodnih skica)S obzirom na to da su vrednosti Lth i τ zanemarljive u odnosu na ostale parametre,formula (2) dobija sledeći oblik:

L20 = γγγγ Lc + ρρρρLR + εεεε LE (2a)

Vrednosti Lc,LR i LE su date tabelarno i mogu se koristiti ukoliko nisu poznate lokalnevrednosti karakteristične za taj slučaj (tabela 2).

LE (Okolina) kcd/m²Smer kretanja(Severna

Hemisfera)

LC(kcd/m²)

Nebo

LR(kcd/m²)Kolovoz Stene Zgrade Sneg Livade

N 8 3 3 8 15 (V)15 (H)

E – W 12 4 2 6 10 (V)15 (H)

2

S 16 5 1 4 5 (V)15 (H)

2

tabela 2 – vrednosti sjajnosti Lc,LR i LE

Nivoi sjajnosti zone praga su dati odnosom k = Lth/L20 i određeni su dužinomzaustavnog puta i izborom sistema osvetljenja (tabela 3).

sl. 10 – vidno polje vozača u vidnom polju

OSVETLJENJE 2004.

11

Simetrični Sistem(Lr/Ev≤ 0,2)

Kontra-fluks(Lr/Ev ≥ 0,6)

Zaustavni put (S.D.) k = Lth/L20 k = Lth/L20

60m100m160m

0,050,060,10

0,040,050,07

tabela 3 – odnos k

L20 METOD – preporuka CIE 16x

Izbor sistema osvetljenja je usklađen sa evropskim normama CEN, tako da su se izgubilerazlike u faktoru k = Lth/L20 između simetričnog i asimetričnog sistema osvetljenja.Sada se pojavljuje zajednički faktor k koji zavisi isključivo od dužine zaustavnog puta(brzine kretanja vozila) (slika 12).

Vrednosti faktora k data u tabeli suvrednosti za simetrični sistem datekao deo tabele prethodne preporuke(tabela 3). Može se zaključiti danova preporuka ovom promenomukida prednosti ( pre svegaekonomske ) korišćenjaasimetričnog (kontrafluks) sistemaosvetljenja!

Lseq METOD - preporuka CIE 16x

Ovo je precizan (sektorski) metod za određivanje adaptacione sjajnosti za stvarnu (non-uniform) raspodelu sjajnosti u okolini centralnog vidnog polja (konus obuhvaćenprostornim uglom od 2° koji predstavlja vidno polje vozača u trenutku kada se njegovpogled usredređuje na tunelski ulaz na mestu koje je od ulaza u tunel udaljeno za dužinuzaustavnog puta). Naime, percepcija oka se menja sa promenama sjajnosti vidnog polja.Rađeni su brojni eksperimenti u kojima je, da bi se predstavila ekvivalentna sjajnostvidnog polja, uzimano relativno veliko standardno (uniformno) vidno polje na koje su očivozača bile potpuno adaptirane. Sjajnost ovakvog standardnog vidnog polja se uzima kaodovoljno bliska aproksimacija za određivanje nivoa sjajnosti u vidnom polju vozača, ipredstavlja osnovu za L20 metod. U stvarnosti, čak i kada su oči vozača u potpunostiprilagođene na ekvivalentnu ujednačenu sjajnost standardnog vidnog polja, sama fovea(centar mrežnjače u kome je smeštena slika puta i tunela) nije uvek adaptirana naekvivalentnu sjajnost svog vidnog polja. Fovea je stvarno bila prilagođena na sjajnost nakoju su uticale zaslepljujuće sjajnosti koje dolaze od ostatka vidnog(neuniformnog) polja, pa je stvarna sjajnost vidnog polja (adaptaciona sjajnostmrežnjače) u stvari zbir sjajnosti standardnog vidnog polja i ekvivalentnih zaslepljujućih

sl.11 – faktor k za različite brzine

OSVETLJENJE 2004.

12

sjajnosti. Iz ovog se može zaključiti da ekvivalentna zaslepljujuća sjajnost Lseq povećavauočenu sjajnost predmeta i njegove pozadine i adaptacionu sjajnost mrežnjače vozačevihočiju, a istovremeno smanjuje kontrast! Eksperimentalno je ustanovljeno (Narisada-Yoshimura 1977.) da je uticaj ekvivalentne zaslepljujuće sjajnosti Lseq na sjajnost zonepraga:! zanemarljiv usled adaptacione sjajnosti mrežnjače! značajan usled smanjenja kontrasta između objekta i njegove pozadine

Metod se doskora uglavnom koristio u Severnoj Americi, ali je u novoj CIE 16x:2004preporuci izašao kao glavni metod umesto dosadašnjeg L20 metoda, koji se javlja uaneksu .Zasniva se na kriterijumu vidljivosti, tj. na kontrastu – vozač može da identifikuje drugeučesnike u saobraćaju ili objekte ukoliko je “uočeni” kontrast jednak ili veći odminimalnog zahtevanog kontrasta. Uočeni kontrast od strane vozača se razlikuje od tzv.sopstvenog kontrasta (intrinsic contrast) izmerenog u neposrednoj blizini objektaposmatranja. Uočeni kontrast se razlikuje od sopstvenog usled pojave “svetlosnogzastora”iz nekoliko razloga:

! kao posledica raspršene svetlosti iz atmosfere u pravcu gledanja! uticaj svetlosti raspršene na prednjem vetrobranu vozila (uključujući i svetlost

reflektovanu od komandne table vozila)! uticaj svetlosti koja stiže do oka i raspršava se na mrežnjači (od izvora koje se ne

nalaze u pravcu gledanja vozača)

Minimalni zahtevani kontrast nije onaj koji se dobija u laboratorijskim uslovima, većonaj na čiju vrednost utiče ne samo usresređenost vozača na ulazni portal, već i navožnju, put, na druge vozače na maloj razdaljini, prestrojavanje…Sledeći model je kreiran u cilju procene uticaja dnevne svetlosti (slika 12):

sl.12 – sjajnosti relevantne za određivanje Lseq

OSVETLJENJE 2004.

13

Kada se uzmu u obzir i transmisioni faktori τws za vetrobran i τatm za atmosferu, dobija seda je uočena sjajnost prepreke Lo,p:

Lo, p = τws · τatm · Lo,sopstveno + τws · Latm + Lws + Lseq (3)

Na isti način se određuje i sjajnost puta, tj. pozadine objekta:

Lr, p = τws · τatm · Lr,sopstveno + τws · Latm + Lws + Lseq (4)

Svi izvori svetlosti koji okružuju konus obuhvaćen prostornim uglom od 2° mogu setretirati kao izvori blještanja koji stižu do oka i tu se raspršavaju stvarajući zaslepljujućusjajnost koja utiče na percepciju Lo,p i Lr,p. Većina ovih izvora blještanja su ustvarirefleksije od površina koje se nalaze u konusnom vidnom polju vozača. Efekat svetlaraspršenog na mrežnjači oka se naziva ekvivalentna zaslepljujuća sjajnost Lseq (u ovuvrednost ulazi sjajnost okoline oko 2° konusa izuzimajući njegovu sjajnost !) . Uočenikontrast prepreke u odnosu na pozadine može se izraziti kao:

pr,

pr,po,uoceno

)(C

LLL −

= (5)

Uticaj atmosferske i vetrobranske sjajnosti u vidnom polju vozača se može posmatratikroz sledeću tabelu (tabela 4):

Nivoi zaslepljenosti visok srednji nizak

atmosferska sjajnost (cd/m2) 300 200 100vetrobranska sjajnost (cd/m2) 200 100 50

Tabela 4 – preporučene sjajnosti atmosfere i vetrobrana

Proračun Lseq sa najvišim sjajnostima površina u vidnom polju vozača vodi ka veomavisokim sjajnostima zone praga. Predloženo je da se kao referentne koriste najvišesjajnosti među onim koje se javljaju najmanje tokom 75 dana u godini! Lseq može bitiizmeren specijalnim luminansmetrom sa posebnim sočivima ili meračima blještanjapostavljenih unutar vozila.Ekvivalentna sektorska sjajnost se određuje grafičkom metodom zasnovanom naHolladay – Stiles formuli (slika 13):

OSVETLJENJE 2004.

14

Ovaj polarni dijagram mora biti superponiran sa fotografijom tunela sa okolinom, i toonakav kakvim ga vidimo sa udaljenosti jednakoj dužini zaustavnog puta. Centralni krug(2°) datog dijagrama se poklapa sa tunelskim otvorom. Periferno polje oko 2° konusa jepodeljeno na sekcije (sektore) koje se mogu smatrati pojedinačnim i-tim izvorimablještanja, gde se zraci koji od njih stižu do oka raspršavaju na mrežnjači i daju stepenzaslepljenosti srazmeran sa EGli/θθθθ²i, gde je:EGli – komponenta osvetljenosti na oku u pravcu gledanja, prouzrokovana od i-tog izvorablještanjaθθθθi – ugao između pravca gledanja i pravca koji određuju oko i i-ti izvor blještanja (ustepenima) Veličina sekcija je tako izabrana da prosečna sjajnost koja se u njima javlja uvek dajeistu količinu rasutog svetla.

Prostorni uglovi koji obrazuju kružnice na polarnom dijagramu su dati u sledećoj tabeli:

Prsten Centar 1 2 3 4 5 6 7 8 9

prostorni ugao 2,0° 3,0° 4,0° 5,8° 8,0° 11,6° 16,6° 24,0° 36,0° 56,8°

tabela 5 – prostorni uglovi za određivanje Lseq

Sabiranjem svih sekcija vidnog polja dobija se ekvivalentna sektorska sjajnost iz čijesume mora biti izuzet centralni prsten obuhvaćen prostornim uglom od 2°. Iako ne utičena određivanje ekvivalentne sektorske sjajnosti, sjajnost ovog centralnog prstena utiče naadaptaciju mrežnjače oka.Ukupna zaslepljujuća sjajnost se dobija iz:

Lseq = 5,1 10-4 Σ Lije

gde je Lije = (τws .Lij) + Lws

i Lij date u tabeli 2

gde je:Lseq – ekvivalentna sektorska sjajnost

u cd/m².

Lije - sjajnost svake sekcije u cd/m²,merena ispred očiji vozača.

Lij - srednja sjajnost svake sekcije ucd/m² (merena izvan vozila, ispredvetrobrana).

Sjajnost vetrobrana Lws može bitizanemarena.sl.13 – dijagram sektorske podele vidnog polja

OSVETLJENJE 2004.

15

U cilju određivanja vrednosti za minimalni zahtevani uočeni kontrast Cm vršena subrojna istraživanja. U ovoj preporuci je uzeto da taj kontrast iznosi 28%.I na kraju, iz jednačina (3),(4) i (5) može se izvesti formula za izračunavanje sjajnostizone praga:

11

.1

cm

m

−

−

=

qC

LLth

πρ

(6)

gde je ( )

( )atm

veqwsatmm ττ

τ⋅

++⋅=

ws

ws LLLL

Ovde se može primetiti da ovaj metod razlikuje različite sisteme osvetljenja, pri čemu sena osnovu planiranog sistema osvetljenja mogu izabrati standardne (granične) vrednostiza qc (contrast revealing ceofficient – Lp/Ev)! Ako se izabere da je qc = 0.2, reč je osimetričnom, a ako je qc = 0.6, reč je o asimetričnom sistemu osvetljenja.

Lseq METOD - preporuka CIE 88

Metod je takođe baziran na modifikovanoj Holladay-Stiles formuli za određivanje Lseq, asjajnost zone praga se dalje određuje iz formule:

[ ]2..........16 m

cdCL

L seqth −

= (7),

gde je C kontrast između prepreke i njene pozadine

Sjajnost zone praga se takođe može izračunati iz eksperimentalnih rezultata koji se tičusubjektivnih doživljaja sjajnosti zone praga (SRN vrednosti – Subjective RatingNumbers) , i to je osnovna razlika u odnosu na Lseq metod u novoj preporuci!Formula kojom se u ovom slučaju izračunava sjajnost zone praga, glasi:

( )

seq

SRN

th LL ×=−

61.4

10 (8)

Vrednosti SRN su date tabelarno (tabela 6), pri čemu se za određivanje minimalnognivoa sjajnosti zone praga može uzeti da je SRN=5.

tabela 6 – SRN vrednosti

OSVETLJENJE 2004.

16

B) SJAJNOSTI UNUTRAŠNJE ZONE TUNELA

Druga bitna razlika je u preporučenim vrednostima sjajnosti u unutrašnjoj zonidugačkih i veoma dugačkih tunela. To je usledilo iz praktičnog iskustva da je uticajgustine saobraćaja veći nego što se moglo očekivati, i da najnovija oprema možeproizvesti isti komfor i sličan nivo vidljivosti na nižim nivoima sjajnosti. Gustinasaobraćaja predstavlja broj vozila koja prolaze pored neke referentne tačke u određenomvremenu i u određenom smeru kretanja vozila.Za potrebe projektovanja tunelskogosvetljenja, koristiće se pojam “saobraćaja u špicu”, koji predstavlja broj vozila kojaprođu jednom trakom za 1 sat.Ono što je važan deo preporuke međunarodne komisije za osvetljenje CIE 88-1990, anavedeno je kao jedna od ključnih razlika u odnosu na novu preporuku CIE 16x:2004, suvrednosti preporučenih sjajnosti unutrašnje zone tunela u zavisnosti od brzine vozila(dužine zaustavnog puta) i gustine saobraćaja:

srednja sjajnost unutrašnje zone tunela ( cd/m²)

Zaustavni put S.D.

mala gustinasaobraćaja

≤ 100 vozila / h

srednja gustinasaobraćaja

> 100vozila / h

velika gustinasaobraćaja

> 1000 vozila / h

160m100m60m

521

1042

1563

tabela 7 – preporučene sjajnosti unutrašnje zone tunela – CIE 88

Što se tiče preporučenih sjajnosti unutrašnje zone tunela, nova preporuka CIE 16x:2004predlaže podelu unutrašnje zone veoma dugačkog tunela na dve zone:

! prva zona odgovara dužini koju vozilo pređe za 30s i osvetljava se prema tabeli za“dugačke tunele”

! druga zona predstavlja preostali deo unutrašnje zone i osvetljava se prema tabeli za“veoma dugačke tunele”

Zaustavni put

(m)

DUGAČKI TUNELIGustina saobraćaja

mala [cd/m2] velika [cd/m2]

160m

60m

6

3

10

6

tabela 8

OSVETLJENJE 2004.

17

VEOMA DUGAČKI TUNELIGustina saobraćajaZaustavni put

(m)mala [cd/m2] velika [cd/m2]

160m60m

2,51

4,52

tabela 9

Za dužine zaustavnog puta između 60m i 160m, može se koristiti linearna interpolacija.Vrednosti za gustinu saobraćaja su date u sledećoj tabeli:

Gustina saobraćajajednosmerni saobraćaj dvosmerni saobraćaj

velika > 1500 > 400

mala < 500 < 100

tabela 10

C) ODLAZNA ZONA

Treća razlika je, ne toliko značajna, što se u novoj preporuci javlja pojam odlazne zone(parting zone). Odlazna zona je prvi deo otvorenog puta nakon izlaska iz tunela ipreporučeno je da dužina odlazne zone bude dvostruka vrednost dužine zaustavnog puta(nije potrebno da dužina bude veća od 200m). Ova zona se osvetljava u noćnim satima uslučaju da je put neosvetljen i da je brzina vožnje veća od 50 km/h, i to ako je:

! noćno osvetljenje tunela veće od 1 cd/m2! očekivani različiti vremenski uslovi na ulasku i izlasku iz tunela

Ova zona se osvetljava 1/3 sjajnosti unutrašnje zone tunela u noćnim satima na dužini oddvostruke dužine zaustavnog puta.

OSVETLJENJE 2004.

18

DUŽINA ZAUSTAVNOG PUTA

Zaustavni put se ne određuje prema dijagrama preuzetom iz standarda DIN 67524 (slika3), već na osnovu poređenja impulsa u nekom vremenu dt sa momentom (slika 10). Ovose ne navodi kao razlika između dve preporuke, već kao dodatak koji nam pružamogućnost da računski odredimo dužinu zaustavnog puta!

sl.14 –delovanje sila na vozilo pri različitim nagibima

x0 - put koji vozilo pređe za vreme reakcije vozačax - put koji vozilo pređe za vreme kočenjau - brzina kretanja vozila, konstantna na početku procesa zaustavljanja vozilat0 - vreme reakcijex0 = 0tu ⋅

-(fmgcosβ ± mgsinβ)dt = m•du , pri čemu je

f - koeficijent trenjam - masa vozilag - gravitaciona konstanta“+” znak se koristi za uspon, a “-“ znak za pad terena. Kada ubacimo u formulu nagib s = tg β i vreme dt izrazimo kao dt = dx/u, posle nekoliko koraka uključujući iintegraljenje, dobijamo konačnu jednačinu koja glasi:

x = )(2

2

sfgu

±⋅⋅ (9)

Za određivanje vrednosti koeficijenta trenja dat je dijagram na sledećoj slici (slika 11).Treba napomenuti da se, ukoliko se ne naglasi drugačije, uzima kriva za suve podlogeputa (dry pavement).

OSVETLJENJE 2004.

19

sl.11 –tipični dijagrami za određivanje koeficijenta trenja u funkciji brzine za suve ivlažne podloge puta

OSVRT NA EVROPSKE NORME

U novoj evropskoj normi CEN/TC 169/ WG 6 iz 2002. godine je dato više metoda zaizračunavanje sjajnosti prilazne zone. Svi metodi se trenutno koriste u evropskimzemljama i, u nemogućnosti da se stavovi usaglase, nijednom od metoda nije dat primat.Iz tog razloga svih 5 metoda su stavljeni u aneks preporuke uz napomenu da nijedan odmetoda nije preporučen !Koriste se:

! L20 metod (isti kao u CIE 16x)

! L20 metod zasnovan na saobraćajnim uslovima ( traffic weighted L20 method)

! Metod ekvivalentne sektorske sjajnosti korišćen u Holandiji

! Metod adaptacione sjajnosti korišćen u Francuskoj (the space and adaptationmethod)

! Metod procene potrebe za dnevnim osvetljenjem kratkih tunela

OSVETLJENJE 2004.

20

ZAKLJUČAK

Osnovna razlika koju je donela nova preporuka CIE 16x:2004 je korišćenje sektorskemetode za određivanje sjajnosti prilazne zone. Šta je doneo novi metod? Poređenjem L20 iLseq na primeru raznih tunela može se zaključiti da su vrednosti koje ova dva metodadaju bliske pri normalnim uslovima (normalan udeo neba u vidnom polju vozača), dok sepri procentualno visokom učešću neba u vidnom polju dobijaju veće vrednosti sjajnostizone praga korišćenjem L20 metoda (Lth,20 > Lth,seq), što je naravno ekonomskinepovoljnije. Sektorski metod daje tačnije vrednosti sjajnosti prilazne zone, ali sepostavlja pitanje da li je to zaista tako s obzirom na veliki broj raznih činilaca koji utičuna Lseq (da li je npr. moguće tačno odrediti sjajnost vetrobrana koji se razlikuje od vozilado vozila?). Postavlja se i pitanje merenja ekvivalentne sektorske sjajnosti na terenu jer jedosadašnja praksa pokazala da je veoma teško napraviti precizan merač sa adekvatnomoptikom. Za manji udeo neba u vidnom polju od “normalnom”, ovaj odnos se menja ukorist L20 metoda (Lth,20 < Lth,seq).Na drugu stranu, nova preporuka kod izmenjenog L20 aneksa ukida razliku izmeđurazličitih sistema osvetljenja i time stavlja ekonomske prednosti korišćenja asimetričnog(kontrafluks) sistema osvetljenja u drugi plan. Takođe, novi koncept podele unutrašnjezone dugačkih tunela na dve podzone koje se osvetljavaju za različite nivoe sjajnostimože dovesti do značajnih ušteda. Iako nova preporuka (nacrt preporuke koji bi uskorotrebalo da bude usvojen) pruža neke neosporne prednosti, potrebno je vreme da bi sedobila praktična potvrda nekih novih postavki iz preporuke CIE 16x:2004. Do tada,metodi dati preporukom CIE 88-1990 će bez ikakve sumnje pružati dovoljno jasnu slikusjajnosti relevantnih za osvetljenje tunela.

LITERATURA:

1. CIE 16x – “Guide for the lighting of Road Tunnels and Underpasses”, 2004.2. CIE 88 – “Guide for the lighting of Road Tunnels and Underpasses“, 1990.3. CEN/TC 169/WG 6 – European Standard, 2002.4. “Vodič kroz svet tehnike osvetljenja“, prof.dr. Miomir Kostić, 2000.5. “Lighting Seminar“, Schreder Group, Liege 2003.6. CIE 61- “Tunnel Entrance Lighting: A Survey of Fundamentals for Determining the

Luminance in the Threshold Zone”, 1984.