Главная Каталог товаров Форум Галерея Новости Статьи Чат FAQ Контакты

Статьи и обзоры

25 апреля 2007

Об освещении автотранспортных тоннелей и гидрофобном покрытии с двойственной цветовой тональностью

      С позиций науки о надежности, комфортность движения по автомобильным дорогам характеризуется их безотказностью, долговечностью, ремонтопригодностью и нормальным выполнением заданных функций, важнейшие из которых следующие:
-уровень проектирования, строительства, реконструкции и содержания автомобильных дорог влияет на интенсивность транспортного потока и выбор водителем скорости и траектории движения в различных дорожных ситуациях,
-климатические и погодные условия прямо воздействующие на автомобиль и на способность водителя управлять им,
-техническое состояние и функциональные характеристики автомобиля, накладывающие жесткие ограничения на способность водителя удерживать его под контролем,
-уровень мастерства водителя, качество и манера вождения определяют достоверность прогноза преодоления того или иного дорожного участка.
      Практика показала, что нередко причиной ДТП является движение в автомобильном тоннеле. На наш взгляд, это в основном обусловлено резким перепадом освещенности (яркости) при въезде автомобиля в тоннель и выезде из него. По нашему мнению, на протяжении многих лет у проектировщиков, водителей и лиц, имеющих дело с дорожным движением, не сложился правильный взгляд на сущность предупреждения возможных ДТП на дорожных участках с повышенной опасностью - в тоннелях.
      Целью настоящей статьи является привлечение внимания к проблеме рационального освещения тоннелей и предложен утилитарный светоцветовой подход, основанный на теории двойственности зрения Стайлса-Кроуфорда, и направленный на снижение ДТП в тоннелях. Новый подход направлен на устранение негативных последствий адаптации глаза и повышение качества световой среды, комфортности движения и экологической эффективности пространственного светового решения в тоннелях.
      Сущностью подхода является выравнивание коэффициентов естественного освещения на дороге и искусственного освещения в тоннеле, что на практике, как это не покажется парадоксальным, будет означать получение в тоннеле уровня освещенности, аналогичного уровню освещенности снаружи. Из этого следует, что днем в тоннеле должно быть светло, утром и вечером - сумрачно, а ночью – темно; при этом стены и потолок тоннеля днем должны быть зелеными, утром и вечером – зелено-голубыми, а ночью – голубыми.



       В отечественных нормах по искусственному освещению регламентируется освещенность на рабочей поверхности. В тоннеле рабочими поверхностями являются проезжая часть, дорожные знаки, стены, потолок и автомобили. Видимый свет в результате отражения, рассеивания и поглощения рабочими поверхностями тоннеля воздействует на органы зрения водителя. Важнейшая функция света (информативная, зрительная) характеризуется возникновением зрительных образов и дает водителю более 80% информации о состоянии и динамике предметно-пространственной среды в тоннеле.
      Оптику глаза можно сравнить с оптикой фотоаппарата: там интенсивность светового потока, попадающего на фотопленку, регулируется диафрагмой, здесь подобную роль играет радужная оболочка, сужаясь или расширяясь, она изменяет диаметр зрачка и регулирует количество попадающего на сетчатку глаза света. Быстродействие мышц, приводящих в движение эту живую диафрагму, зависит не от воли человека, а от индивидуальных особенностей вегетативной нервной системы.
      Согласно теории двойственности зрения в глазу существует два вида рецепторов – колбочки и палочки. Колбочки эффективно работают при высокой освещенности, обеспечивая дневное (фотопическое) зрение. Палочки функционируют при низкой освещенности и отвечают за ночное (скотопическое) зрение. Зрение в вечерние и утренние часы (мезопическое) обеспечивает совместная работа обоих типов рецепторов. Глаз человека видит в очень узкой полосе электромагнитного спектра – от длины волны 380 нм в фиолетовой области до 760 нм в красной области спектра.
      Ощущение того или иного цвета определяется спектральным составом излучения (длинами волн), попадающего в глаз наблюдателя. Различают монохроматическое и сложное видимое излучение. Монохроматическое излучение определяется одним значением длины волны или частоты. Сложное излучение есть совокупность монохроматических излучений разных длин волн или частот. Пример сложного излучения – дневной свет. Психофизиологическими коррелятами света являются: преобладающая длина волны - цветовой тон; спектральная чистота – насыщенность; отражательная способность – светлота. Они совершенно очевидным образом связаны с соответствующими физическими понятиями – доминирующей длиной волны, монохроматичностью и яркостью.
      В дневное время средний человеческий глаз наиболее чувствителен к зеленому свету с длиной волны 555 нм и частотой порядка 5,5?1014 Гц, соответствующему свету Солнца с максимальной энергией при этой же длине волны, а ночью пик смещается в голубую область, к длине волны 510 нм с частотой порядка 6,1?1014 Гц. Поэтому, днем зеленый цвет с цветовой тональностью 555 нм выглядит ярче, чем голубой цвет (”работают” только колбочки) и, наоборот, ночью голубой цвет с цветовой тональностью 510 нм воспринимается более ярким, нежели зеленый цвет (”работают” только палочки)- такое смещение максимума цветовой чувствительности известно как эффект Пуркинье.
       В вечерних и утренних сумерках обеспечивается совместная ”работа” обоих типов рецепторов – колбочек и палочек. Это и является причиной того, что восприятие водителя резко изменяется при переходе от ясного солнечного дня на дороге к пасмурному полумраку в слабоосвещенном тоннеле. При переходе от фотопического зрения к скотопическому зрению исчезают определяющие форму предметов контрасты светотени, искажаются глубинность, объемность и цвета окружающего его пространства и глаз может различить лишь общие контуры предметов.
      Водитель в первые секунды движения в тоннеле не видит дороги и не способен оценить дорожную ситуацию – состояние дорожного покрытия, наличие попутных и встречных автомобилей, возможные препятствия, дорожные знаки и разметку. При выезде из тоннеля на яркий свет при переходе от скотопического зрения к фотопическому, водитель, наоборот, временно ”ослепляется”. Это является следствием адаптации глаза. Различают темновую адаптацию, наблюдаемую при въезде в тоннель при переходе от большей яркости к малой, и световую – при выезде из него.
      Адаптация глаза характеризуется изменением светочувствительности глаза в процессе его приспособления к заданной яркости посредством перехода от фотопического зрения к скотопическому или мезопическому и наоборот. Время, необходимое для того, чтобы глаза адаптировались к условиям пониженной или повышенной яркости, составляет 2-4 секунды, в продолжении которых водитель ведет машину ”с закрытыми глазами”. Прежде чем глаза водителя привыкнут к полумраку тоннеля, автомобиль при скорости 60 км/ч успеет проехать до 66 м, а при 90 км/ч – до 99 м. Для принятия необходимых мер для предотвращения происшествия из-за плохой видимости и свести риск ДТП к минимуму, водителю при въезде в тоннель для темновой адаптации необходимо обеспечить впереди себя свободное пространство порядка 70-100 м; и при выезде из тоннеля для световой адаптации – дополнительно еще 70-100 м.



      Наша компания имеет большой опыт по разработке и производству ЛКМ различного назначения. Творческий коллектив специалистов - Андронов Д.Ю, Баранов В.С. и Власова В.А. разработал, освоил промышленный выпуск нового гидрофобного водно-дисперсионного лакокрасочного покрытия с высокими отражательными свойствами и двойственной светоактивной цветовой тональностью. Покрытие предназначено для гидрофобной отделки поверхностей и регулирования освещенности в автомобильных и железнодорожных тоннелях, метрополитене и других сооружениях, где осуществляется движение в условиях повышенной влажности, резких перепадов температур и быстро изменяющейся интенсивности освещения. Покрытие может также найти применение в архитектурном освещении.
      Покрытие создает на окрашенной поверхности гидрофобный барьер и придает конструкциям водоотталкивающие свойства, длительно сохраняющиеся во времени, защищает их от вредных атмосферных воздействий, повышает устойчивость к загрязнению и поражению плесневыми грибками; не являясь кольматирующим (закрывающим поры поверхности), практически не изменяют паропроницаемость окрашенной поверхности; обладает высокой атмосферо- и морозостойкостью, стойкостью к воздействию паров бензина и отработавших газов. Покрытие отличается от существующих покрытий оптическими свойствами: - высоким коэффициентом диффузного отражения – до 0,95; - имеет зеленый цвет с цветовой тональностью в области длин волн 555 нм при видимом естественном и электрическом освещении; - имеет голубой цвет с цветовой тональностью в области длин волн 510 нм в невидимом свете эритемных ультрафиолетовых ламп типа "Black Light" с максимумом излучения при длине волны 360 нм. Покрытие наносится на основание традиционными способами – кистью, валиком, пневматическим и безвоздушным распылением с сушкой на воздухе в течение 4 часов. Покрытие выпускается в готовой к применению товарной форме, не содержит токсичных растворителей и раздражающего запаха, не загрязняет окружающую среду, пожаробезопасно.



       При разработке архитектурного проекта освещения тоннеля с применением нового покрытия базой для расчета уровня освещенности (яркостной композиции) должно являться создание в пространстве тоннеля и на его рабочих поверхностях (при въезде и выезде из него) того же уровня яркости, который в этот момент существует на автомобильной дороге. Применение нового матового покрытия позволяет исключить дискомфортную и слепящую блескость: прямую от светильников в направлениях, близких к направлению зрения; периферическую от светящих поверхностей в направлениях, не совпадающих с направлением зрения; отраженную, вызванную наличием в поле зрения зеркальных отражений от светящих источников и поверхностей. Покрытие обеспечивает получение рассеянного (диффузного) отражения света от поверхности потолка и стен и придает этим поверхностям одинаковую яркость по всем направлениям – делает их равнояркими излучателями, у которых коэффициент яркости равен коэффициенту отражения.



      Для реализации проекта предлагается оснастить тоннель осветительной установкой оптимальной мощности, включающей светильники с электрическими лампами видимого света и эритемными ультрафиолетовыми лампами типа "Black Light" с максимумом на длине волны 360 нм. Основные характеристики источников света и светильников: электрические (напряжение, мощность), геометрические (размеры и форма колб), световые (световой поток, световая отдача, яркость), цветовые (спектральный состав, цветность излучения, цветопередача), экономические (стоимость, срок службы) определяются светотехническим расчетов в каждом конкретном архитектурном проекте. Регулирование световых параметров и соотношения видимого и ультрафиолетового света в пространстве тоннеля осуществляется наружными приборами, установленными в контрольной зоне на въезде и выезде из тоннеля, которые определяют уровень освещенности на дороге вне пространства тоннеля и подают сигал, регулирующий уровень освещенности и вид освещения (видимый и ультрафиолетовый) в тоннеле.



       Итак, как же ”работает” тоннель, имеющий новое покрытие и оснащенный осветительной установкой новой конструкции? Рассмотрим некоторые граничные примеры.
      Пример 1. Мы едем в автомобиле по дороге в ясный солнечный летний день. В глазу эффективно работают только колбочки, обеспечивающие дневное (фотопическое) зрение. Мы въезжаем в тоннель, в котором, за счет яркого освещения лампами видимого света, точно так же светло, как и снаружи, движемся и выезжаем из него. В этом случае работают также только колбочки, а палочки отдыхают. Стены имеющие зеленый цвет с цветовой тональностью 555 нм выглядят яркими, стимулируют работу колбочек и усиливают восприятие окружающей действительности. При этом адаптация глаза полностью исключается, как и ее возможное негативное влияние на безопасность движения.
       Пример 2. Мы движемся по ночной неосвещенной дороге в полнолуние с освещенностью горизонтальной поверхности составляющей 0,2 лк. В глазу эффективно работают только палочки, обеспечивающие ночное (скотопическое) зрение. Значит, для того, чтобы не включать в работу колбочки, обеспечивающие дневное зрение, нам необходимо въехать в тоннель с освещенностью горизонтальной поверхности равной также 0,2 лк. В этом случае в тоннеле светят только ультрафиолетовые лампы. Голубой цвет стен с цветовой тональностью 510 нм выглядит ярким, активизируют палочки и увеличивает видимость. В этом случае адаптация глаза также полностью исключена.
      Пример 3. Езда в вечерние и утренние сумерки (так же, как в белые петербургские ночи с освещенностью горизонтальной поверхности 2-3 лк) всегда наименее комфортна. В этом случае мезопическое зрение обеспечивается совместной работой обоих типов рецепторов – колбочек и палочек. В этом случае в тоннеле горят лампы видимого света и ультрафиолетовые лампы в определенной количественной и световой пропорции. Цвет стен в этом случае с цветовой тональностью порядка 530 нм стимулирует одновременно колбочки и палочки и улучшает условия видимости. И в этом случае ни о какой адаптации глаза не может быть и речи.



       Содержание статьи отражает основную концепцию - можно небольшими силами и простыми средствами устранить некоторые причины возникновения ДТП. В общем смысле, рациональное использование в практике строительства и эксплуатации тоннелей нового светоцветового подхода и гидрофобного покрытия с двойственной цветовой тональностью, поможет решить некоторые социальные проблемы с целью создания для человека более благоприятной жизненной среды.

 К анонсам статей >>