按照“照度标准”设计的道路照明在美国被称为“刷地照明”，这类似我国称呼的洗墙灯照明，因为这种照明方式不考虑照射到地面上的光线是否为可用之光，是否为有意义的光或是否有必要照射的光。在驾驶员看来，按照“亮度标准”设计的道路照明系统能使得路面均匀可见，能给驾驶员增添信心，但均匀的路面亮度并非意味着路面的障碍物可见度高，所以它并不是一种最利于减少夜间交通事故的有效照明方式。可见度标准在美国及日本已有深入的研究，我国在最近几年里也有人做过相关研究，但对可见度标准的实际可行性，目前在业内尚有争议。

我国照明界对亮度标准的认识现状

亮度通常是评价道路与隧道照明质量的主要指标之一，但由于亮度计算或检测都比照度要复杂很多，在照明设计或验收时，亮度指标往往容易被忽视。而国家相关标准与规范也倾向把照度与亮度的关系简化为一种与反射系数有关的转换倍数关系，甚至有人对亮度概念模糊不清，认为照度均匀性就是亮度均匀性，甚至把亮度误认为是照度。如《公路隧道通风照明设计规范》ＪＴＪ０２６．１－１９９９中说明沥青路面的照度一般是亮度的１５～２２倍，水泥路面的照度一般是亮度的１０～１３倍；笔者在仔细阅读《城市道路照明设计标准》ＣＪＪ４５－２００６并对照ＣＩＥ相关标准时，发现该标准在涉及亮度的章节中出现不够严谨或疏忽的地方（如计算公式未考虑灯具安装倾角的影响，规范中的ｒ表中的值乘以１０００，而ＣＩＥ的ｒ表却是乘以１００００）；ＣＪＪ４５－２００６在涉及亮度计算和释义的章节中基本是沿袭ＣＪＪ４５－１９９１标准，而ＣＩＥ在过去２０年里不断推出新标准或修订以前的旧标准，这使得我国道路标准与国际标准在亮度计算方面的差距增大；国家半导体照明工程研发及产业联盟发布的“ＬＢ/Ｔ００１－２００８整体式ＬＥＤ路灯测试方法”于２００８年９月１日起实施，该标准的附录Ｂ说明了采用路面照度均匀度来表征ＬＥＤ路灯的发光均匀度。从以上例子可以看出，我国照明界对道路照明亮度标准的认识同日新月异的国际标准相比，存在一定程度的脱节或滞后，业界对亮度标准的认识也不够。

在道路照明领域，亮度与照度之间的关系非常复杂，其复杂的原因是路面的材质对光线的反射不是均匀漫反射，也不是镜面反射，而是一种跟入射光线方向关系紧密的复合反射，其亮度取决于驾驶员的观察方向和光线照射到路面入射角度之间的关系。下文的举例证实了沥青路面Ｒ３的照度与亮度之间的比率可能会小于１５倍（如表２方案２中的照度是亮度的９．３倍），也可能会大于２２倍（如表２方案３中的照度是亮度的２６．４倍）。对于水泥路面Ｃ１，其照度与亮度之间的比率也有可能小于国标推荐的１０倍（如表３中的方案２、表４中的方案１和方案２都小于１０）。

３　道路照明设计中亮度与照度的差异

照度是指单位面积内受照面（如地面）所接受的光通量的多少，但受照面接受光线后，由于其材质的反射特性不同，在各个观测方向上产生的亮度水平出现差异。在道路和隧道照明设计时，如不考虑地面反射特性，可能会出现以下情况：在满足照度标准的条件下，只有很少部分的光线反射到驾驶员的眼睛，产生很低的路面亮度，浪费了大量的光通量，电能利用率低。图１为各个方向的入射光线在观察员方向上产生的亮度大小比较（亮度系数）[３]。对于沥青路面Ｒ３，当入射光线约为３５°时，光线顺着观察员方向（β＝１８００）时产生的亮度只有光线逆着观察员方向（β＝００）时的４７％，根据这个原理，采用逆光法进行隧道照明则节能３０％以上（如表２的方案２所示）。如根据可见度分析法，逆光照明能产生负对比度，其可见度比普通照明大很多，更节约电能。

４　忽视亮度标准给隧道照明设计带来的问题

　　本节以隧道照明中间段为例，路宽１１．４m单向三车道，Ｒ３沥青路面，灯具安装高度５．５m，采用两侧交错间距１０m的布灯方式，其布灯平面与剖面图如图４所示。为了体现照度与亮度的差别，选择了国产和进口两种灯具，分别计算其路面照度和亮度，以及墙面照度和亮度。表1中方案１采用国产对称型隧道灯（国内多数为对称型配光，且配光性能大同小异），其配光曲线如图５所示；表1中方案２采用进口非对称配光型隧道灯，其配光曲线如图６所示。除了安装角度不一致外，方案２布灯的几何参数和方案１完全相同。采用ＤＩＡＬＵＸ分别对两个方案进行照度与亮度计算，其计算结果如表１所示。

隧道照明设计实例之二

本节以单向双车道隧道的中间段为例，路宽７．５m，Ｒ３沥青路面，灯具安装高度５．５m，采用间距１０m的中央布灯方式，其布灯平面与剖面图如图７所示。为了体现照度与亮度的差别，选择了进口对称型灯具、逆光（顺光）照明灯和具一款国产对称型灯具（配光曲线同图５），进口对称型配光和逆（顺）光型配光曲线如图７、图８所示。在布灯几何尺寸相同的情况下（其平面图、剖面图、侧面图如图９所示），分别按照表2中方案１（进口对称）、方案２（进口逆光）、方案３（进口顺光）、方案４（国产对称）计算其路面照度和亮度，以及墙面照度和亮度。采用ＤＩＡＬＵＸ分别对四个方案进行照度与亮度计算，其计算结果如表２所示。

水泥路面的亮度结果

由于亮度值与路面材质有直接关系，从图10可以看出，在两条不同材质的车道，在位置靠近时，白天的照度基本一致，但其拍摄的照片显示车道的亮度大小出现明显差别，图10也反映了两条车道对光线的镜面反射系数的差别[４]，右边的车道跟光线的入射方向关系较大。本节把４．１与４．２节设计实例中的沥青路面Ｒ３换成水泥路面Ｃ１，其它所有设计参数完全不变，其计算结果如表３、表４所示。

比较各方案亮度结果发现的问题

发现国产的隧道灯只能提供足够高的照度，却无法提供足够的亮度，而进口隧道灯不仅照度好，而且亮度比国产隧道灯高出近８０％。比较表２中的方案１和方案４发现，在相同的照明条件下，灯具均为对称型配光，进口隧道灯比国产隧道灯的亮度高出近９０％。如果将国产隧道灯具和欧美国家的逆光照明相比，国产灯具提供的亮度只有逆光照明灯具的４０％.同一款逆光照明灯具，如按照顺光照明方式安装，则其亮度只有逆光照明的３５％.从这些数据可知，忽视亮度标准的道路和隧道照明系统不仅难以达到应有的照明效果，而且可能会浪费一半以上的电能。比较表３、表４发现，进口隧道灯在水泥路面上产生的亮度比国产灯具的亮度高２０％～３２％（注：如针对水泥路面Ｃ１反射特性和本文案例布灯场景专门设计灯具配光，会得到更高路面亮度），这也证实了水泥路面产生的镜面反射比沥青路面弱，对入射光线的方向没有沥青路面敏感。

从比较结果也可看出，国产隧道灯与进口灯具的差距，国产灯具的配光较窄，布灯间距较小，很多隧道的布灯间距甚至小于６m。这种过密的布灯方式会在车速增加的情况下，产生严重超标的频闪，有造成交通事故的潜在可能性。尽管我国的相关标准对隧道灯的配光有要求，如《公路隧道通风照明设计规范》ＪＴＪ０２６．１－１９９９和《公路隧道照明灯具》ＪＴ/Ｔ６０９－２００４中提到应采用“宽光带”隧道灯具，但没有说明配光角度的具体数值，这给企业生产、工程设计和招投标带来一定困难，造成行业内无法正确实施“宽光带”规定的局面。我国在道路和隧道照明标准制定时，多以参照国际上流行的标准为主，借鉴国外的亮度标准制定我国道路和隧道照明标准，但在执行标准的时候却回到了照度标准，这就是造成本文列举的进口隧道灯具提供的路面亮度比国产灯具高近１倍的原因。

我国仍需要研究路面亮度系数

由本文４．３节的比较结果可以看出，同样功率的隧道灯，在布灯方式、光通量和灯具效率都基本一致的情况下，路面的亮度却有天壤之别。其实不然，从图１所示的观察员在α方向上的亮度系数ｑ（β，γ）立体中可以看出，光线的入射角和观察员的视线方向角之间的关系对路面的亮度大小影响很大，这就要求灯具制造厂家在做光学设计时，需要根据路面的反射特性进行专业的光学设计。笔者在研究的过程中发现，本文使用的进口灯具配光并不是最好的配光，如在其基础上进行优化设计，在同样的设计案例中还能提高Ｒ３沥青路面亮度的１０％以上（对表２的方案１而言，亮度能达到６．６cd/ｍ２，这比国产灯具在沥青路面上产生的亮度高一倍以上）。国内照明业界对路面的亮度特性关注不够，造成了我国在道路与隧道照明灯具光学设计方面的人员非常缺乏。

欧美国家早在二十世纪６０年代就开始进行路面亮度系数的研究，ＣＩＥ第３０号文件规定ｒ是由β和ｔａｎγ决定，并制成表格，这样ｒ表就完整地反映了路面的反射特性。同时，ＣＩＥ使用平均亮度系数Ｑ０、镜面系数Ｓ１、Ｓ２三个参数来概括路面的反射特性，把干燥路面分成Ｒ、Ｎ和Ｃ三大类。其中，Ｒ系列主要是根据欧洲一些国家（如荷兰、比利时、德国等）的路面样品进行测试得出的，Ｎ系列是根据丹麦、瑞典等国家的路面样品进行测试后得出；Ｃ系列是ＣＩＥ和国际道路代表大会常设委员会（ＰＩＡＲＣ）在１９８４年的联合技术报告《道路表面和照明》中共同推出[４]。

目前，我国没有做过相关路面亮度系数测试，通常采用Ｃ１和Ｒ３来分别计算水泥路面和沥青路面的亮度值，这显然是不够的。对路面亮度系数研究的缺乏使得业界对路面亮度的重视度不够，从国家标准与规范的制定到道路照明设计与施工，从照明设备制造与检测到工程竣工与验收，基本上都是采用照度乘以一个系数转换成亮度的方式。笔者曾多次在做隧道照明设计和投标的过程中提交给业主和设计院亮度计算报表，但遗憾的是，评标小组却要求投标方提供照度计算，并按照照度值来评标，采用沿道路中心线增加一个极窄的计算面来计算纵向照度均匀度来替代亮度纵向均匀度。如按照照度标准评价道路和隧道灯具的配光性能，由于进口灯具（或按照亮度标准设计与制造的灯具）在路面上产生的平均照度略低于国产灯具，很可能导致无法中标。