道路亮度计算Word文件下载.docx
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需要说明的是，若路面上灯具排列是交错或对称排列，则必须考虑对侧灯具对亮度的贡献，但要注意保持正确的人行道侧和车道侧，还需要把图形颠倒过来。
（一句话，计算点与灯具的相对位置必须正确）
另外可以肯定的是，当等亮度图的旋转角度小于5°
时，此方法的误差不会大于±
10%，相当于计算点距离c=0°
平面的横向距离必须小于0.875h（观察距离10h）。
当旋转角度大于5°
时，计算比较复杂，请有兴趣的朋友自行钻研。
2、路面平均亮度计算
（1）根据点亮度计算数值计算（按照测量的布点方法）
计算式：
Lav——路面平均亮度；
Li——第个计算点上的亮度；
n——计算点的总数。
（2）按照亮度产生曲线图进行计算——比较简便的一种计算方法
计算公式：
ηL——亮度产生系数。
根据道路的宽度和灯具的安装高度、悬挑长度和观察者的位置，从灯具的亮度产生曲线图中查得（方法后面举例说明）；
Q0——路面的平均亮度系数（cd/m2/lx）;
M——维护系数；
Φ——光源光通量；
w——路面宽度；
s——灯间距。
当观察者的位置和亮度产生曲线图中所给出的A、B、C不一致时，可用内插法作出一条和实际观察者位置一致的曲线，然后由图中读出亮度产生系数即可。
再介绍一种计算路面平均亮度的最简化的方法，当然其精确度是不高的。
05新版《城市道路照明设计标准》指出，可以利用平均照度换算系数计算平均亮度值。
平均照度换算系数是得到1cd/m2的路面平均亮度所必须的路面平均照度值。
它可由路面简化亮度系数（r）表进行路面平均亮度和平均照度计算得到，也可通过实际测量而得到。
平均照度换算系数表
路面种类
平均照度换算系数（lx/cd/m2）
沥青
15
混凝土
10
3、亮度计算举例
例一、
已知一条单幅道路，路面宽度w=12m，采用单侧布灯，间距s=30m，安装高度h=10m，悬挑长度O=2m。
试计算位于距不设灯的一侧路缘1/4路宽，且距L3为60m的观察者所观察到的P点的亮度（等光强曲线图同照度计算示例三）。
解：
（1）确定β角（光入射平面和观看平面之间的角度）。
β1:
（注意β1′的对顶角和δ的互位角的关系）
tgβ1′=（30―4）/4=6.5β1′=81.25°
tgδ=（60＋30＋4）/3=31.333δ=88.17°
β1=δ―β1′=88.17°
―81.25°
=6.92°
β2:
（β2等于β1′的对顶角加β2′的对顶角加β1之和）
tgβ2′=4/4=1β2′=45°
β2=β1′＋β2′＋β1=81.25°
＋45°
＋6.92°
=133.17°
β3：
（β3为β2加β3′的对顶角之和）
tg（β2′＋β3′）=（30＋4）/4=8.5β2′＋β3′=83.29°
β3′=83.29°
―β2′=83.29°
―45°
=38.29°
β3=β2＋β3′=133.17°
＋38.29°
=171.46°
（2）分别确定（γ1，c1）、（γ2，c2）和（γ3，c3）。
对L1tgγ1=
γ1=69°
cosc1=26
c1=8.7°
对L2tgγ2=
γ2=29.5°
tgc2=
c2=180°
－45°
＝135°
对L3tgγ3=
γ3=73.7°
cosc3=34
c3=180°
－6.7＝173.3°
道路几何尺寸、灯具布置和计算点（P）的位置以与亮度计算角度图解
（3）从等光强曲线图上读出L1、L2、L3分别指向P点的光强值。
假定灯具仰角为0°
时，得：
IL1=110cdIL2=175cdIL3=75cd
（4）根据（β1，tgγ1）、（β2，tgγ2）和（β3，tgγ3）的值，查r表（见前述）并通过内插计算可得：
r1=171.87×
10―4r2=188.78×
10―4
r3=11.73×
10―4（计算有误差）
内插法的基本计算式：
ACB
ac=a+（b-a）×
（B-C）/（B-A）b
（5）计算各个灯具在P点上产生的亮度值拟采用灯具的等光强曲线图
L1=
r1=110/102×
171.87×
10―4=189.06×
L2=
r2=175/102×
188.78×
10―4=330.36×
L3=
r3=75/102×
11.73×
10―4=8.79×
10―4
（6）求P点的总亮度。
光源光通量（NG250）Φ=22500lm，维护系数M=0.65，则
LP=（L1+L2+L3）×
22500/1000×
0.65=（189.06+330.36+8.79）×
10―4×
22.5×
0.65=0.77cd/m2
例二、
从下面所提供的等亮度曲线图确定图中A和B点的亮度值。
并且道路为单幅，灯具左侧排列，光源光通量Φ=40000lm，灯具安装高度h=10m，间距s=40m，路面宽度w=15m，观察者位于距右侧路缘4m（0.4h），至L1的距离100m（10h），路面为I类。
利用等亮度曲线图计算亮度方法图
（1）以与等亮度曲线图相同的h为单位画出道路平面图并标出观察者的位置。
（2）将等亮度图的中心点（0，0）分别放在灯具L1和L2的投影位置上，令其纵轴平行于路轴。
（3）因A、B点在L2的后方，可以直接读数；
A、B点在L1的前方，须将叠加在其上的等亮度图旋转，使其纵轴指向观察者。
（4）检查转过的角度，因小于5°
（3.4°
），可以直接读数
（5）分别读出两个灯具在A点和B点产生的亮度值，并求和。
A点：
灯具L1：
该灯具所产生的Lmax的100%；
灯具L2：
该灯具所产生的Lmax的1%。
所以A点亮度为一个灯具所产生的Lmax的101%。
B点：
该灯具所产生的Lmax的4%；
该灯具所产生的Lmax的4%。
所以B点亮度为一个灯具所产生的Lmax的8%。
（6）一个灯具所产生的最大亮度为
Lmax=0.104（ΦQ0/h2）=0.104×
（40000×
0.1）/102=4.16cd/m2
（7）A点和B点的亮度分别为:
LA=1.01×
4.16=4.2cd/m2
LB=0.08×
4.16=0.33cd/m2
例三、
道路的几何条件如图所示，光源光通量Φ=20000lm，灯具安装高度h=10m，间距s=50m，单向车行道宽度w=6m，观察者位于右侧灯具的排列线上。
路面的Q0=0.1，亮度产生系数曲线如下图，试求出右侧车行道的路面平均亮度。
道路几何条件图所采用灯具的亮度产生曲线图
（1）求左侧灯具在右侧车行道上产生的亮度。
因观察者位于灯具排列线外（车道侧）10m处（1h），故必须采用ηL曲线组中的曲线C。
可从图中读出：
Y2=0到Y2=1.2h的ηL=0.29;
Y2=0到Y2=0.6h的ηL=0.19
因此，Y2=0.4h到Y2=1.2h的ηL=0.29―0.19=0.10。
（2）求右侧灯具在右侧车行道上产生的亮度。
因观察者位于灯具排列线上，故必须采用ηL曲线组中的曲线B。
Y2=0到Y2=0.4h的ηL=0.15;
Y1=0到Y1=0.2h的ηL=0.09
因此，Y2=0.4h到Y1=0.2h的ηL=0.15+0.09=0.24。
（3）右侧车行道的路面平均亮度
Lav=（0.1+0.24）×
（0.10×
20000）/（50×
6）=0.34×
2000/300=2.27cd/m2
如果要计算平均维持亮度值，则还需要乘上维护系数M。
三、不舒适眩光计算
前面已经讲过，不舒适眩光可用眩光控制等级（G）来度量。
而且也给出了G的计算公式：
G=13.84－3.31lgI80+1.3（lg
）1/2－0.08lg
+1.29lgF+0.97lgLav+4.41lgh′－1.46logP+c
I80、I88—灯具在和路轴平行的平面内，与向下垂轴形成80°
、88°
夹角方向上的光强值（cd）；
该值可以通过灯具的光强表查得，适用范围50≤I80≤7000（cd）；
1≤I80/I88≤50；
F—灯具在和路轴平行的平面内，投影在76°
角方向上的发光面积（m2）；
该值可以通过实际采用的灯具计算而得，适用范围7×
10-3≤F≤4×
10-1（m2）；
Lav——路面上的平均亮度（cd/m2）；
0.3≤Lav≤7（cd/m2）；
h′—水平视线（1.5m）距灯具的高度（m）；
5≤h′≤20（m）；
P—每公里安装灯具数目；
20≤P≤100；
c—光源颜色修正系数，对低压钠灯c=+0.4，对其它光源c=0。
一旦光源、灯具选定，并且灯具的安装条件和道路的几何条件都确定，路面的反光特性也知道的话，就可以计算G值。
其中确定比较困难的是Lav。
举例如下：
假定有一条9m宽的道路（Q0=0.1），选用半截光型灯具，内装250W高压钠灯（光通量22500lm），安装高度h=10m，灯具间距s=33m，悬挑长度O=1m，I80=40cd/1000lm，I90=12cd/1000lm，F=0.084m2，试计算G。
（1）根据给定条件进行路面平均亮度计算。
假定给出了亮度产生曲线并且从图中读得ηL=0.23，则：
Lav=0.23×
22500）/（33×
9）=0.23×
2250/297=1.74cd/m2
0.97lgLav=0.97lg1.74=0.233
（2）因为I80=40cd/1000lm，Φ=22500lm，得I80=40×
22.5=900cd
－3.31lgI80=－3.31lg900=－9.78
（3）用内插法可求得：
I88=I90+（I90―I80）×
（90―88）/（90―80）=12+28×
0.2=17.6（cd/1000lm）
I88=17.6×
22.5=396cd
所以－0.08lg
=－0.08lg
=－0.029
（4）1.3（lg
）1/2=1.3（lg
）1/2=0.78
（5）因F=0.084m2，得1.29lgF=1.29lg0.084=－1.38
（6）h′=h―h0=10―1.5=8.5m4.41lgh′=4.41lg8.5=4.10
（7）因s=33mP=1000/33=30.3－1.46lgP=－1.46lg30.3=－2.16
将以上各计算值代入得G=13.84－9.78+0.78－0.029－1.38+0.233+4.1－2.16=5.6
对照CIE推荐标准可知G略高于最低要求值（刚刚可以接受）。
四、失能眩光计算
失能眩光可用阈值增量来定量描述，失能眩光的计算就是阈值增量的计算，其计算公式为：
；
其适用范围为0.05＜Lav＜5。
而
=
此式适用范围为1.5°
≤θ≤60°
，常数K取值为10（当θ以度为单位时）或3×
10-3（当θ以弧度为单位时）。
在进行等效光幕亮度或失能眩光计算时，CIE作了下列规定和假定：
（1）观察点位于距右侧路缘1/4路宽处。
（2）假定车辆顶棚的挡光角度为20°
，这意味着位于20°
倾斜面以上的灯具不应包括在眩光计算中。
（3）观察者一直注视着前方路面90m的一点（即观察方向和水平轴夹角为1°
），该点距右侧路缘也为1/4路宽。
失能眩光的计算程序和范围：
第一个灯具总是位于20°
平面上，逐一依次计算500m以内同一排灯具所产生的光幕亮度并进行累加，但只要计算到某一个灯具所产生的光幕亮度小于其累加光幕亮度的20%时为止，对其它排灯具的计算也应遵照这一程序。
[例5-8]假定有一条道路，采用单侧排列布灯方式，灯具间距S=33m，安装高度h=10m，灯具的排列线在路面上的投影距右侧路缘正好为1/4路宽，灯具内光源光通量为9600lm，灯具在通过灯具发光中心且与路轴平行的平面的光强分布表如下。
光强分布表
γ（°
）
65
7
88
89
90
I（cd/1000lm）
238
123
77
42
28
23
17
13
解:
根据CIE的规定和题中计算条件，可有下图所示的几何关系。
失能眩光计算图解
（1）各个灯具至观察点的水平距离
对第一个灯具γ1=71°
L1=（10-1,5）tg71°
=24.69m；
对第二个灯具L2=33+24.69=57.69m，γ2=tg-1（57.69/8.5）=81.61°
对第三个灯具L3=90.69m，γ3＝84.64°
对第四个灯具L4=123.69m，γ4＝86.06°
对第五个灯具L5=156.69m，γ5＝86.69°
对第六个灯具L6=189.69m，γ6＝87.43°
对第七个灯具L7=222.69m，γ7＝87.81°
对第八个灯具L8=255.69m，γ8＝88.09°
对第九个灯具L9=288.69m，γ9＝88.31°
对第十个灯具L10=321.69m，γ10＝88.48°
对第十一个灯具L11=354.69m，γ11＝88.62°
对第十二个灯具L12=387.69m，γ12＝88.74°
。
（2）由已知配光求各个灯具指向观察点的光强。
可用内插法，由I70和I75可求出I71：
I71=I70-（I70-I75）
＝123－46×
=113.8=I1
同理可求出：
I81.61°
=34.48=I2；
I84.64°
=23.9=I3；
I86.06°
=19.82=I4；
I86.69°
=17.33=I5
I87.43°
=16.14=I6；
I87.81°
=15.38=I7；
I88.09°
=14.82=I8；
I88.31°
=14.38=I9
I88.48°
=14.04=I10；
I88.62°
=13.76=I11；
I88.74°
=13.52=I12
（3）计算各灯具（眩光源）在垂直于视线方向上所产生的照度。
ξi=90°
-1°
-（90°
-γi）=γi-1°
Hi=disinξi；
Ei=
sin3ξi=
sinξi
因di=
，经计算得：
d1=26.112；
d2=58.312；
d3=91.087；
d4=123.981；
d5=156.920；
d6=189.88；
d7=222.852；
d8=255.831；
d9=288.815；
d10=321.802；
d11=354.791；
d12=387.783
故E1=
sinξ1=
×
0.9396=0.1568
E2=0.0100；
E3=0.00286；
E4=0.001284；
E5=0.0007019；
E6=0.0004467；
E7=0.000309
E8=0.0002261；
E9=0.0001721；
E10=0.0001354；
E11=0.0001092；
E12=0.0000898；
（4）计算视线方向和各灯具（眩光源）射向眼睛的光线之间的夹角。
θi=90°
-γi+1°
，故计算得：
θ1=20°
=0.0025；
θ2=9.39°
=0.0110；
θ3=6.36°
=0.0247；
θ4=4.94°
=0.0409；
θ5=4.11°
=0.0591；
θ6=3.57°
=0.0784；
θ7=3.19°
=0.0982；
θ8=2.91°
=0.1180；
θ9=2.69°
=0.1381
θ10=2.52°
=0.1574；
θi1=2.38°
=0.1765；
θi2=2.26°
=0.1957
（5）求光幕亮度Lv
Lv=K
=0.0025×
0.1568=0.000392
=0.00011；
=0.0000700；
=0.0000525；
=0.0000414；
=0.000035；
=0.0000303
=0.0000266；
=0.0000237；
=0.0000213；
=0.0000192；
=0.0000175；
需要注意的是，以上计算结果是当光源光通量为1000lm时计算得到的，实际上光源光通量为9.6Klm，故需乘以第数9.6。
当K=10时，Lv=10×
0.0008401×
9.6=0.0806cd/m2
求出了Lv后，若再计算出或测量出Lav，便可计算出TI。
若观察者不是位于通过灯具发光中心且与路轴平行的平面（C0平面）内，则计算就要复杂些了。
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