人行道路照明评价研究

黄香琳，翁 季

(重庆大学 建筑城规学院；山地城镇建设与新技术教育部重点实验室，重庆 400045)

人行道路照明评价研究

黄香琳，翁 季

(重庆大学 建筑城规学院；山地城镇建设与新技术教育部重点实验室，重庆 400045)

人行道路照明质量影响着行人的视觉功效和视觉舒适性，良好的人行道路照明保证了行人在行走中的安全性以及在心理上的安全感，提供了清晰的视线引导，同时给予行人以视觉上的舒适感和幸福感。为了满足人行道路空间光环境的需要，文章通过行人的视觉作业分析人行道路照明的影响因素，总结了人行道路照明质量评价指标：路面水平照度、半柱面照度、眩光限制、光谱能量分布等，结合规范及照明评价标准，对当前人行道路照明光环境进行评价研究。研究发现，规范里给出的一些评价指标并不能完全覆盖影响人行道路照明的因素，也不完全满足行人的需求，还需要深入研究，才能更好地进行人行道路照明设计。

人行道路照明；光环境；视觉功效；视觉舒适性；照明标准

城市中的人行道路是十分重要的使用空间和场所。随着经济的发展和人民生活水平的提高，夜间活动也变得越来越多，人行道路在夜晚的使用率不断增加，因此，在这种场所中建设良好的光环境十分重要。良好的人行道路照明能满足行人在行走中的安全性以及在心理上的安全感，同时可以给行人一定的指引和方向感。另外，从视觉舒适性上来看，清晰明亮的空间环境更能满足道路使用者的需求。

城市中的人行道路主要包括：机动车道路两侧的人行道、与机动车和非机动车混合使用的人行道、步行商业街、广场中的人行区、人行过街天桥等。人行道路的类型不同，满足需要的空间光环境也就不同，应针对不同类别的人行道路进行照明设计。本文主要是针对普通人行道路即机动车道路两侧的人行道路进行照明评价研究，该人行道路照明主要满足行人通行的视看需要，同时，因机动车道路照明中存在环境比(SR)指标要求，人行道路路照明应与相邻机动车道上的照度水平保持合适的比例关系。从视看角度出发，人行道照明应满足：1)行人对周边环境有一定的认知；2)行人对道路安全性的感知以及实际的安全性；3)人行道路光环境对视觉舒适性方面的影响。基于上述要求，从视觉功效和视觉舒适性这两方面，分析人行道路照明中的视觉作业与影响因素，总结其的评价指标，并结合规范对当前人行道路光环境进行评价研究。

1 人行道路照明中的视觉作业与影响因素

人行道路的照明首先应满足行人对周边环境特征的认知，应满足行人对环境的安全感、舒适感和明亮感的需求。人在行走中需要看清路面以防止被绊倒，需要看清对面来人的面部特征以避免一些危险，需要看清道路以找到自己的目的地……其视觉过程相对复杂，根据这些复杂的视觉过程可总结出行人在行走中的视觉作业，而对于不同的视觉作业有不同的影响因素。

1.1 对障碍物的探测

机动车驾驶员可以通过其前照灯来探测道路上的潜在危险，如道路上的一些坑坑洼洼或小的障碍物，而行人常常很难注意到这些路面上的潜在危险，但因行人行走速度比较慢，在比较接近时也可以及时发现障碍物，这就需要人行道路路面有一定的照明水平。Davoudian和Raynham在眼球跟踪实验中得出行人40%的时间是看着他们前方的路面(图1)，因此，足够的路面照度可使行人避免因路面不平整而摔倒的危险。那么到底所需的照度是多少，Fotios和Cheal通过路面照度与探测距离的关系进行了实验，得出在无眩光环境下，从6 m远距离探测到25 mm高的障碍物需要1.8 lx的最小水平照度。

图1 人在行走中看不同物体的时间比例

另外，机动车两侧人行道路的铺装与机动车道不同，机动车道一般是水泥路面，而人行道一般是各种透水砖或碎石铺装，材料的反射率不同，影响地面的照度水平也就不同。同时灯具的安装高度对不同地面上的高度角不同或多或少地影响地面照度和照度均匀度。眩光的产生一般是由灯具和机动车的前照灯所带来的，也会对地面障碍物的探测有一定的影响，在这一点上要结合环境比问题来探讨了。

由于对障碍物的探测不需要对颜色进行识别，只要满足障碍物与路面有一定的亮度对比度即可。

1.2 对道路及道路周围环境的总览

行人在行走时总是希望能对行走空间的整体环境有一个总览，清晰而明亮的空间环境给行人以心理上的安全感，在24个露天停车场的实验中发现，平均照明水平提高到10 lx时，行人的安全感有很大程度的提升。从实际安全性来看，足够亮度的空间环境能给行人逃跑和回避危险的机会，同时也能减少恐惧防范犯罪行为发生。

一个有安全感的街道空间同样也要具有视觉舒适感，因此，需要对人行道进行一定的空间照明，达到使用者所需的照度水平。同时光谱能量分布也会影响人们对空间亮度的判断以及对空间环境的满意度。Nikunen等人通过满意度测试发现，当照明水平低于3～5 lx时，街道空间环境亮度是唯一的决定因素，而当照明水平大于3～5 lx时，光谱对满意度有着重要的影响。

1.3 面部识别

由于人行道上有很多行人过往，因此，识别对面来人的面部特征和表情，了解其动作意图，是另一个重要的视觉作业。基于此，对面来人的动作表情的可视性就显得尤为重要。图2中，在一个灯火通明的街道，清晰明亮的周边空间环境下，对街上行人的面部辨识却没有那么清晰，因此，需要在人脸高度处有充足的照度能对行人面部表情识别，避免一定的危险。

图2 明亮环境下人的面部表情识别

此外，一些研究发现光谱能量分布对面部识别有重要的影响，还有一些研究认为无影响，而造成这两种不同结果的原因主要是视觉作业的困难程度问题，对大尺寸、短距离、长观察时间的情况是无影响的，反之则有一定的影响。

人行道路中的眩光也是影响视看的重要影响因素，在眩光环境下，对面部特征的辨识会有一定的出入，从而影响人的判断。

1.4 视觉的方向感及定位

根据前面提及的眼球跟踪实验还可发现：被试在沿着一条路线行走时，有大于50%的时间是在看着其他地方(周围房屋、道路、外观环境等)，通过观察确定自己的位置和方向，这一点也与对周边环境总览的要求相似，因此，足够的环境外观照明能给行人视觉以方向感，指引行人前行。

2 人行道路照明中的评价指标

2.1 人行道照明评价指标

2.1.1 路面平均照度

由于行人要观察的是路面上的目标对象，且根据眼球跟踪实验确定人的视线并不是固定在某个特定的方向，因此，不可能采用亮度指标，需要采用照度指标，路面平均照度针对的是整个人行道路面。

2.1.2 路面最小照度

规定路面的最低照度是防止路面上出现过暗的区域，既可以保证行人通行的便利，也可以避免黑暗的路面区域给人带来的不安定感。

2.1.3 半柱面照度

行人需要对对面来人的面部表情特征有一定的辨识，这就需要在人脸高度处有一定的照明，CIE引入半柱面照度的概念来作为辨认其他行人特点的评价标准。人的面部不是一个平的表面，各个朝向的垂直照度用在行人面部特征识别方面有一定的局限性，故半柱面照度是比垂直照度更理想的参数指标。另外，根据研究得知，行人想要辨认出对面来人的任何恶意表示，并采取躲避和防御动作，需要至少4 m的距离。因此，可以从辨识距离与半柱面照度的关系进行实验分析，研究在4 m安全距离下所需的最小半柱面照度。

2.1.4 眩光限制

人行道路中的眩光不仅影响道路使用者的视觉功效，阻碍对障碍物的探测，阻碍对其他行人意图的辨识等，而且影响视觉舒适度，过亮的光常常给行人和居民带来困扰，因此，对眩光的限制能很大程度上改善行人的视觉作业。那些安装较低的灯具是造成眩光的主要来源，所以，控制眩光的方法有：1)根据灯具的安装高度，限制暴露在行人视野内的灯具出光口面积和灯具出光口表面的亮度；2)根据条件尽量不要使灯具安装过低。

2.1.5 光谱能量分布

前面所述，光谱能量分布对空间环境特征的认知、面部特征的辨识以及颜色的辨识有一定的影响。Knight C等人进行户外真实场景的面部辨识实验得出更好的显色性有助于面部辨识，而郝洛西等人根据步行空间照明场景的模拟实验证明了4 000 K色温时颜色识别的准确率最高，可见光谱能量分布也是评价人行道路照明质量的一个标准。

2.2 人行道照明标准

CIE对人行道路照明标准值的规定采取对人行道路分类的方法，并根据分类划分了相应的照明等级。分类中考虑了道路的重要程度、夜间的行人流量、所需要的照明方式等因素。其评价指标有路面平均水平照度、路面最小水平照度、半柱面照度。IESNA的标准是根据行人的流量、道路的类型以及不同道路使用者的分隔状况来规定人行道路的照明标准。其评价指标有水平照度、垂直照度、照度均匀度。日本工业标准是根据行人流量以及道路所在区域性质来规定人行道路照明的标准，其评价指标为水平照度和垂直照度。日本公共安全协会根据行人在夜间辨识对面来人的需要，提出了用于公共防范的照明要求，其评价指标为水平照度和垂直照度。我国城市道路设计标准中，对位于商业区和居住区内，主要供行人及非机动车辆混合使用的人行道路照明作出了规定。其评价指标有路面平均水平照度、路面最小水平照度、最小垂直照度。

通过对各标准对比分析得出如下结论：

1)对于交通流量大的重要道路，CIE、IESNA、日本工业标准、中国道路照明标准等都将路面平均照度值规定为20 lx，但仅中国道路照明标准和日本工业标准提出此平均照度针对商业区，因商业区嘈杂混乱，所以这个路面平均照度是合理的。但对于居住区来说，10 lx即可满足视看需要，同时不会因为过亮的光而影响居民休息。

2)除CIE外，其他标准都以垂直照度作为人脸高度处的照明标准。中国道路照明标准和日本工业标准都规定商业区的垂直照度为4 lx，但对于居住区，中国道路照明标准是2 lx，日本工业标准是1 lx，根据日本公共防范照明推荐垂直照度1 lx即可满足安全要求，在此认为选用1 lx也更为经济节能。IESNA所规定的垂直照度为10 lx，远远大于所需的视看要求。另外，前面说到半柱面照度是更为理想的参数指标，CIE规定是5 lx，也是比较理想的参数值。

3)针对商业区，中国道路照明标准和日本工业标准对人流量小的道路规定的水平照度为10 lx；对于住宅区，日本工业标准规定是3 lx，低于中国道路照明标准，根据公共防范照明推荐照度，笔者认为3lx既满足安全标准又能节约电能。

4)对于交通流量小的道路，CIE规定的最小半柱面照度和日本工业标准规定的最小垂直照度都为0.5 lx。但人流量越小，发生危险后可避难的可能性就越小，因此，笔者认为中国道路照明标准规定的1 lx最小垂直照度更合理。

3 小 结

我国城市道路照明设计标准中关于人行道路照明部分仅对路面平均照度、最小照度以及最小垂直照度、环境比进行了规定，而对于前面提到的影响因素——照度均匀度、空间环境亮度、半柱面照度、光谱能量分布等都没有作出规定，这些都会影响人行道路光环境质量。但CIE对半柱面照度的规定以及IESNA对照度均匀度的要求，在一定程度上作了补充。亮度、亮度对比度、光谱能量分布等这些影响因素对视觉作业和视觉舒适性影响颇大，需要学者对此进行更加深入的实验和研究，以实现安全舒适健康的人行道路照明环境。

道路使用者在人行道路的行走过程中会进行多种视觉作业，如对障碍物的探测、对整体环境的总览、面部识别、道路方向感及定位、标志识别等，针对这些视觉作业，文章总结了人行道路照明的影响因素，如道路路面的照度、人脸高度处的照度、环境空间亮度、光谱能量分布、眩光等。根据影响因素，归纳了路面水平照度、路面最小照度、半柱面照度、眩光限制等评价指标，同时结合规范及照明评价标准，对人行道路照明环境进行评价研究。

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Research on lighting assessment of sidewalks

Huang Xianglin，Weng Ji

(Faculty of Architecture and Urban Planning;Key Laboratory of Mountain Town Construction and New Technology of Ministry of Education, Chongqing University, Chongqing 400045，P.R.China)

The lighting quality of sidewalks affects people’s visual performance and visual comfort. A good lighting of sidewalks can ensure pedestrian’s security and their psychological sense of security by providing clear sight guidance. The visual comfort and happiness of pedestrians are guaranteed. To satisfy the needs of light environment of sidewalks, this paper analyzes influencing factors of the sidewalk lighting and concludes sidewalk lighting quality evaluation indexes, i.e., illumination of pavement, semi-cylindrical light, glare limitation and spectral energy distribution，etc.Combined with lighting standards and evaluation criteria, it studies the existing lighting environment of sidewalks. The research finds that the evaluation indexes of lighting standards do not include all factors influencing sidewalk lighting or completely people’s demands.Further discussions should be made to some aspects so as to promote the sidewalks lighting design.

sidewalk lighting；light environment；visual performance；visual comfort；lighting standards

2016- 05-10

黄香琳，女，硕士研究生，主要从事建筑与城市光环境研究。