Közvilágítás, látás a közúton

1. Bevezetés

Definíció szerint a közvilágítás a közterületeknek a közlekedés, a köz- és vagyonbiztonság érdekében létesített összefüggõ, rendszeres, meghatározott üzemvitelû helyhez kötött világítása. Itt két dologra hívnánk fel a figyelmet: közterület világítása és meghatározott üzemvitelû. A közvilágítással kapcsolatos elõírásokra vonatkozó 1985-ös Ipari Miniszteri rendeletet pótlás nélkül szüntették meg. A jelenleg hatályos szabvány[1] pedig csak útvilágításra vonatkozik. A közvilágítás és az útvilágítás között látási feladatban jelentõs különbség van, tekintettel arra, hogy a közterület a gyûjtõfogalom. A meghatározott üzemvitel pedig azért lényeges, mert amikor a közvilágítást bekapcsolják, akkor szemünk már nem világosra adaptált, és a belsõterekkel ellentétben nem is törekszik (nem is törekedhet) a szabvány a fotopos látás körülményeinek biztosítására, tehát a közvilágításban nem a megszokott V(λ) szerint érzékelünk. A kérdés milyen problémát vet ez fel?

2.      Látással kapcsolatos ismeretek frissítése

Emlékeztetõül: szemünk a különbözõ hullámhosszúságú sugárzásokra különbözõképpen reagál.

1. ábra Az emberi szem spektrális érzékenységi görbéi

Az ábrában a V(λ) görbét már 1924-ben közzé tették; a V’(λ) görbét is már több mint 50 éve ismerjük. A két tartomány közötti mezopos tartományról még ma sem tudunk eleget. A Nemzetközi Világítástechnikai Bizottság (CIE) a közelmúltban tette közzé a mezopos fénysûrûség számításával kapcsolatos ajánlását. A mezopos tartományt ez az irodalom 5 cd/m²-tõl 0,005 cd/m²-ig definiálta. Jelen tudásunk szerint ebben a tartományban a szemnek mind a pálcika, mind a csap érzékelõi mûködnek. Minél inkább a kisebb értékek felé haladunk, annál inkább a pálcikák vesznek részt az érzékelésben. Meg kell jegyezni azonban, hogy mivel a sárga folton nincsenek pálcikák, centrális (foveális) látás esetén szkotopos körülmények között is a csapok fognak dolgozni. Perifériális látás esetén pedig fotopos körülmények között is mûködnek a pálcikák is.

Ha most a közúton közlekedõk látási feladatait elemezzük és itt és most elsõsorban a gépkocsi vezetõjének látási feladatát, akkor megállapítható, hogy a gépkocsivezetõnek elsõsorban a közvetlenül elõtte fekvõ területeken kell akadályokat felismernie. Ebben az esetben, mint láttuk a foveális látás esetében a fénysûrûség szinttõl függetlenül a látást a fotopos fénysûrûség kontraszt szabja meg, ezért a szabványoknak megfelelõen erre kell a közvilágítást tervezni. A másik nem kevésbé fontos feladat az útszélén felbukkanó mozgó akadály (pl. az úttestre lépni kívánó ember), ill. az ott elhelyezett jelzések felismerése. Ebben az esetében – van jelentõsége a mezopos látásra vonatkozó új számításoknak.

3.      Mezopos fotometria

Tekintettel arra, hogy mezopos látás esetén mind a csapok, mind a pálcikák mûködnek a tartomány vizsgálata nem történhet hagyományos villogásos fotometriával, mivel a kétféle receptor mûködési sebessége eltérõ, és így nem lehetne megfelelõ villogásos frekvenciát találni. A mezopos tartomány vizsgálatára pl. a reakcióidõ mérés szolgáltathat eredményt. Feltételezzük, hogy a mezopos tartományban a szemünk az akadály felismerési ideje szempontjából

  aV(λ) + bV’ (λ)                                  1

szerint fog mûködni.

A jó látás feltétele a megfelelõ kontraszt, a kontraszt felismeréshez azonban a szín csatornák is hozzájárulnak[2]. azaz nem az 1) szerint alakul a világosság érzékelés. Ezzel kapcsolatos vizsgálatokat végzett Várady Géza a Veszprémi Egyetemen. A vizsgálat lényege, hogy meghatározott fénysûrûségû fehér háttér elõtt különbözõ monokromatikus fénnyel megvilágított világosabb alakzat tûnt fel, amelynek megjelenését kellett jelezni. Tehát a kontraszt küszöböt vizsgálta.

2. ábra Kontraszt érzékenység vizsgálata mezopos körülmények között

Eredménye azt mutatja, hogy a mezopos tartomány nem jellemezhetõ a 1) szerinti két görbe egyszerû additivitásával.

Régóta ismert, hogy színes felületek esetén a Waren – Covan[3]modell használható:

    L^××=log(L)+C   és       2

ismert továbbá, hogy az azonos fénysûrûségû felületek közül a kékesebb fehér világosabbnak látszik. Ennek magyarázata bonyolult, de a 3. képlet mutatja, hogy az észleletben a színcsatornák is részt vesznek. A fénysûrûség észlelésben részt nem vevõ receptorok kékben érzékenyebbek.

3. ábra Az emberi szemben lévõ fényérzékeny sejtek relatív spektrális érzékenysége

A világosban látásért a 3 féle csap felelõs, amelyek sorra a hosszúhullámhosszú (long) L, a közepes hullámhosszúságú (middle) M; illetve a rövid hullámhosszúságú (short) S, ezek a látható színképtartományban érzékenyek. Ld.: 3. ábra. Az 1,8 M+ L adja a fotopos látás ismert spektrális eloszlását és az L-M; (L+M)-S a színességi információt.  Mindezek együtt sem írták le egészen pontosan a világosság észleletet. Bermann[4] elõször különleges pálcika kölcsönhatásról beszélt, majd õ kezdte a fotopos/szkotopos fénysûrûség viszonnyal történõ számítást. A világosság észleléssel kapcsolatban újabban terjed az a nézet, hogy a fényérzékeny ganglion sejtek szabályozzák a pupilla átmérõt és ennek van hatása a világosság észlelésre.

A mezopos fotometria tehát meglehetõsen bonyolult. A modellt egyszerûsíteni kellett.

A 2010-ben megjelent CIE technikai jelentés[5] (1) egyenlet alapján a mezopos láthatósági függvényt a V_mes(λ)voltaképpen egy görbe sereggel írja le, amelynek paramétere a S/P  a szkotopos és fotopos spektrális teljesítmény eloszlás hányadosa. Ez egy közelítés, de a kísérletek azt mutatják, hogy jobb mintha csak a V(λ)-val számolunk.

4

ahol X_λ(λ) a szemet érõ átlagos adaptációs sugárzás.

Az S/P hányados a fényforrás jellemzõje, amit vagy megad a gyártó, vagy ami fénysûrûség (esetleg megvilágítás) méréssel meghatározható, ha van szkotopos mérõfejünk. Az S/P érték és fotopos fénysûrûség ismeretében V_mes(λ) iterációval határozható meg a következõképpen:

     5

; a=0,767; b= 0,3334    6

          7

és                                     

Az iterációt m₀= 0,5-el célszerû kezdeni.

A hivatkozott CIE ajánlás különbözõ S/P értékekhez megadja az m paraméter értékét, ezzel könnyítve meg a mezopos görbe kiválasztását, továbbá megadja bizonyos S/P viszony és fényforrás típus esetére, hogy a megadott fotopos háttér fénysûrûség esetén milyen irányú és arányú eltérés várható a fotopos fénysûrûségtõl.

A következõkben ennek a táblázatnak egy kis részét mutatjuk be (ami a nálunk leggyakoribb közvilágítási fényforrásokra vonatkozik):

Némethné Dr. Vidovszky Ágnes, Dr. Schanda János