基于人因工程学的城市道路照明研究初探.pdf

城City Lighting市亚JUN.2023 Vol.27 No.2文馨玥照明骆芳芳陈茎基于人因工程学的城市道路照明研究初探骆芳芳陈荃南京市路灯管理处（2 1 0 0 1 3）摘要：城市道路照明建设工作作为城市建设中的重要一环，应坚持以夜间公众需求和诉求为根本，并通过以人因工程学为代表的新型技术手段将目标导向和问题导向相统一，实现道路照明与人的需求、能力、行为模式更加兼容，提高工作效能，保障人类健康、安全与舒适。关键词：道路照明人因工程学非视觉效应绿色低碳新时期城市工作的新要求，就是要深刻领会“人民城市为人民”的价值导向，加强人居环境建设，促进高质量发展。城市道路照明建设工作作为城市建设中的重要一环，应坚持以夜间公众需求和诉求为根本，并通过以人因工程学为代表的新型技术手段将目标导向和问题导向相统一，实现道路照明与人的需求、能力、行为模式更加兼容，提高工作效能，保障人类健康、安全与舒适。随着光环境对人心理健康的影响逐渐被关注，人因照明与设计已成为照明行业发展的趋势。道路照明中，驾驶员是被服务的主要对象。从人因需求上看，驾驶员在作业中应保证视觉清晰、心理感受舒适、工作效率高；从照明需求上看，光源应具有光效高、寿命长、灵活可控等特点；在环境需求上，城市照明系统需创造舒适、和谐的光环境，避免光污染，实现绿色低碳发展。一、视觉功效与道路照明人从外界接收到的各种信息中8 0%以上是通过视觉获得的，良好的道路照明环境有助于驾驶员及时获得有效准确的视觉信息并且迅速做出判断，避免因视觉信息不足诱发的危险。根据亮度等级划分，人眼视觉有三种视觉范围：明视觉（3 cd/m）、中间视觉（0.0 0 1 3 cd/m）及暗视觉（0.0 0 1 cd/m）。根据城市道路照明设计标准，快速路、主干路路面平均亮度为1.5/2.0cd/m；次干路路面平均亮度为1.0/1.5 cd/m；支路路面平均亮度为0.5/0.7 5 cd/m。因此，我国机动车道路面亮度标准处于人类中间视觉范围。当人眼处于中间视觉亮度范围时，视锥细胞和视杆细胞共同作用，并且随着亮度的变化两种细胞的活跃程度也发生变化。而现行的国内外道路标准都是基于CIE颁布的明视觉光谱，这对中间视觉下的照明可能产生错误的评价，不能真实反映出人眼的真实感受情况。研究表明，夜间交通事故发生率与可见度水平呈现负相关性。以反应时间和目标探测率为参变量的视觉功效法可以用于评价道路光环境中驾驶员的视觉可见度水平，即驾驶员是否看见目标、是否辨清目标以及对目标的反应速度，从而评价照明情况的优劣性。反应时间的长短直接反映驾驶员的视觉信息处理能力，强调的是驾驶员多快能看到目标。探测率与目标的识别有关，反映的是驾驶员辨认目标的视锐度。82023年6 月第2 7 卷第二期问题探讨驾驶员作为道路照明的主要服务对象，是构成人一灯一环系统中尤为重要的核心。在夜间道路照明环境下，随着时间的累积，道路照明诱发的非视觉效应将对驾驶人产生相应的影响，从而影响驾驶员的认知与信息处理能力、情绪、疲劳等，进而影响驾驶人整体的精神压力与精神紧张感。因此，光照的非视觉效应同样是构成驾驶安全的重要影响因素之一。以非视觉生物效应的相关研究理论与成果为研究基础，通过主观量表评价和脑电、眼动等客观生理数据测量相结合的综合方法及手段，借助虚拟驾驶实验平台，评估道路照明中光照强度、光照时长、图1 虚拟驾驶平台示意靶标投影仪方向盘反应踏板油门踏板靶标电脑图2 虚拟驾驶平台操作实景对于夜间驾驶条件下的可见度研究实验可分为实际场地和实验室场地。实际场地虽然更接近真实条件，但是安全性较差，实验成本较高。随着计算机和显示技术日趋成熟，虚拟驾驶模拟平台夜间视觉功效研究中展现越来越多的优势。基于自主搭建的虚拟驾驶实验平台，建立与实际场地设计相关实验任务，深入探究不同光色、照度、光谱分布等照明下驾驶员驾驶表现行为。这一方法将对于道路照明质量的评价和改进有着较强的理论价值和实践意义，有利于创造出良好的行车视觉环境，从而保证夜间行车安全。二、非视觉效应与道路照明2002年，Brown大学的Berson等学者发现光敏视网膜神经节细胞（ipRGC）与人体节律的调节有关。后续的相关研究表明，人类的生物节律和认知表现都受到光环境的影响，无论是来自自然界的太阳光，亦或是人造光源，都会引起人体一系列生理节律反应。照度、色温、光谱、曝光时间、曝光时长等光照因素均会对人产生非视觉效应，并对人的睡眠情况、工作效率、警觉性、血压、心率等生理心理指标产生影响。光照时刻、光源光谱分布等光照参数对驾驶员在驾驶作业情况下情绪和节律产生的多因素叠加作用，可以确定道路照明场景的设计参数和控制模式。并针对驾驶员作业中存在的疲劳和情绪问题进行靶向干预，减少驾驶疲劳，最终为构建基于非生物效应的道路照明光环境评价体系奠定理论基础。三、绿色低碳与道路照明场景投影仪“2030碳达峰，2 0 6 0 碳中和”已成为我国既定国策。面对“双碳”大考，尤其是2 0 2 1 年国家大面积电力紧张，城市照明行业发展逻辑发生深刻变化。场景电脑如何避免能耗双控简单化处理和一刀切问题，在守住民生为本的前提下提高能源使用效率，对于城市照明行业来说是实现可持续发展的关键一环。在过去的节能照明光源中，大多数追求较高的光谱光视效能，即更多地考虑人眼视觉可感知的波段，对光谱非视觉波段的光能未考虑。人眼视觉与非视觉光谱响应曲线的峰值波长存在差异性。因此，在满足视觉与非视觉功效的基础上，光源光谱能量效率的优化方式需要重新考虑。研究表明，一种色温下存在多种光谱能量分布，每一种光谱都对应一组光谱效能的特定解，光谱效能存在可优化范围。而目前道路照明领域中，LED光源凭借其高效、节能、灵活可控的优势，是当前促进低碳节能的主流光源，它可通过不同颜色荧光粉的匹配或不同发光波长芯片的组合，调节光输出参数。以光谱能量分布为出发点，探讨光谱视觉效能与非视觉效能的变化规律及可调谐范围，分析LED混合光源基于道路照明场景的光谱效能优化策略，实现光谱能量效率的最大化，在满足视觉和心理需求的同时实现光谱优化节能的目的，是目前业界研究的重点方向之一。未来道路照明控制系统将突破传统单灯调光“数值预设，人为干预”的模式，自动根据周围环境照度、人、车等因素调节照明输出模式，实现智慧调光。在道路照明光环境营造方面，智慧调光系统具备一（下转第2 3 页）92023年6 月第2 7 卷第二期夜景照明妆扮花俏又常称“花船”。跑旱船是宿迁地区广为流行的一种传统民间舞蹈，其中以大兴旱船最具代表性苏北琴书，苏北琴书是用宿迁方言演唱，又说又唱霸王锣鼓：原名宿迁民间锣鼓，是长期流行于宿迁城区及周边的一种民间锣鼓音乐形式，因宿迁是西楚霸王的故里，人们为追忆这位盖世英雄而称其霸王锣鼓。3.工业记忆：宿迁有很多时间久远的工厂，宿迁机床厂、宿迁钢铁厂、宿迁啤酒厂、宿迁葡萄酒厂。提取了这些文化：以红色文化带为载体，将红色事迹、民俗文化及工业记忆串联成一体。四、夜景灯光记忆点本次设计特点是与本公司景观所通力合作，充分沟通与交流，在设计过程中运用了大量的特色灯光。（一）星星之路一一启幕星星之路取自星星之火可以燎原，路牙石用投光混凝土的材料，在白天完全不影响日景景观效果，在晚上以星星点点之势燎起人们心中那一片赤诚。红色跑道运用红色地砖灯，与人互动的过程中，宿迁的历史也相应的映入眼帘，把寓教于乐贯穿其中。（二）历史回廊一一发展历史回廊打造折与叠的艺术光影空间，在这种景观节点人群汇集的空间，可以创造开放性的活动主题，用线条灯光组成历史事件脉络，与周边景观精巧结合形成另一种层面的“流动空间”。在这个大节点煊染红色文化主题，象征着鲜血与分割。用星星灯，代表着党和国家，代表着希望，（上接第9页）定的光源特性调节能力，以满足视觉和非视觉效应的需求，实现高品质光环境：一方面根据人们需求便捷提供舒适健康的光环境；另一方面通过动态调节光源来实现照明系统的高效节能，即在健康照明的基础上延续绿色低碳的应用，最终实现因人、因时、因需而变的动态照明，营造更加节能、健康的道路照明环境，并拓展照明作为基础设施的功能边界。四、结语综上，光通过眼睛通道对人体健康的影响可分为两个部分。第一部分是光通过视觉成像系统，使人眼能够看到物体，满足人们的视觉功能需求；第二个部分是光通过非视觉通道对人体生理节律、警觉性、认知行为、情绪等产生影响。当前的光环境评价体系主要考虑基于视觉功效、安全和舒适目标。随着照明研究不断深入，非视觉效应将成为照明质星星亮起，所有的鲜血与分割都会离我们远去。用现代的科技手段演绎历史人文故事，用理性的现代氛围营造红色品质文化。图4 用理性的现代氛围营造红色品质文化（三）火炬广场一一高潮在最主要的城市文化景观节点，也是路线发展的高潮，我们在火炬广场分了三种模式，平日模式一一节庆模式一一深夜模式。丰富空间层次，增加空间肌理，特色灯光染（火焰灯+染色灯+星空灯于一体）强化雕塑空间形态同时，融合区域历史文化脉络宣扬红色文化气息。五、结语宿迁马陵路红色文化街区灯光策划，运用艺术与技术的结合增强了街区的红色文化的主题性，多种灯光效果的融合，促进了宿迁马陵路红色文化街区多元的发展，与此同时，与景观专业有效的沟通是宿迁马陵路红色街区项目成功的关键。希望通过这个项目为城市经济注入发展活力，为“夜经济”带来更多“软实力”！量评价体系中重要的考虑因素。而以智能控制技术为主要手段，依托视觉效应与非视觉效应的理论研究基础，实现因人、因时、因需的智能控制模式，对舒适化、健康化、低碳化的道路照明发展将具有重要的参考意义和价值。面对健康照明新内涵和双碳发展的新要求，必须将光源特性（色温、光效等）和人的视觉感知、心理、生理舒适度以及自然环境因素都纳入道路照明设计与应用的全过程中，并以此为基础建立道路照明综合评价体系。因此，在工作中，尽快从人因工程角度出发，加强人在真实道路照明环境中的视觉功效、生理指标、心理指标等方面的研究，探索以人为本的照明技术应用实践，对集团业务高质量和稳定发展具有十分重要的意义。23