Moderne Straßenbeleuchtung im sinne der aktuellen normativen Empfehlungen

Mit Hilfe modernster optischer Lösungen und der normativen Empfehlung für die Straßenbeleuchtung soll das Licht genau auf die Bereiche der Straße gelenkt werden, die zu beleuchten sind. Auf diese Art und Weise wird das häufige Problem beseitigt, dass der städtische Raum mit unsachgemäß gewähltem Straßenlicht „verschmutzt“ wird, das unnötigerweise gegen den Himmel oder die Fenster von Gebäuden gerichtet ist und die Ruhe dessen Bewohner stört. Die Anwendung der Norm DIN EN 13201:2016 bei der Planung der Straßenbeleuchtung soll Sicherheit, Schnelligkeit und keine Beeinträchtigung des Verkehrs gewährleisten.

Einführung

Die Sicherheit, Reaktionsschnelligkeit und der Reisekomfort von Kraftfahrzeugbenutzern, Fußgängern und Radfahrern hängt von einer guten Beleuchtung der Straßen ab. Die Schaffung bester Sichtverhältnisse und gleichzeitige Gewährleistung einer maximalen Erkennbarkeit von Hindernissen auf der Straße ist Gegenstand der Norm PN-EN 13201:2016 „Straßenbeleuchtung”.

Mit dem Beitritt Polens zur Europäischen Union haben wir uns verpflichtet, gesetzliche Regelungen, darunter auch Normen, einzuführen und anzuerkennen.

Die aktuelle Mehrblattnorm besteht aus vier Teilen:

PKN-CEN/TR 13201-1:2016: Straßenbeleuchtung - Teil 1: Auswahl der Beleuchtungsklassen,
PN-EN 13201-2:2016: Straßenbeleuchtung - Teil 2: Gütemerkmale,
PN-EN 13201-3:2016: Straßenbeleuchtung - Teil 3: Berechnung der Gütemerkmale,
PN-EN 13201-4:2016: Straßenbeleuchtung - Teil 4: Methoden zur Messung der Gütemerkmale von Straßenbeleuchtung.

Für die Planung der Straßenbeleuchtung sind die ersten drei Teile der Norm relevant. Der erste, auf dem CEN-Bericht erstellte Teil, ermöglicht die Qualifizierung der relevanten Beleuchtungssituation und die Auswahl der Beleuchtungsklasse. Im zweiten Teil der Norm wurden photometrische Anforderungen für einzelne Beleuchtungsklassen unter Berücksichtigung der Bedürfnisse der Benutzer und der umweltbezogenen Aspekte definiert. Der dritte Teil definiert einheitliche Berechnungsmethoden, damit Verfahren und Bezeichnungen eindeutig sind. Der vierte Teil hingegen betrifft nicht die Entwurfsphase, sondern definiert die Regeln für die Durchführung von Messungen, deren Bedingungen und die Art der Darstellung.

Größen zur Beschreibung der Straßenbeleuchtung

Zu den wichtigsten Faktoren für die Beleuchtung von Straßen, an denen der Fahrzeugverkehr herrscht, gehören:

Leuchtdichte,
Gleichmäßigkeit der Leuchtdichte,
Einschränkung der Blendung,
visuelle Führung.

Die Kenntnis dieser Parameter ist für eine bewusste Planung der Straßenbeleuchtung unerlässlich. Ein sehr wichtiger Parameter ist die Leuchtdichtenverteilung auf der Oberfläche. Die Leuchtdichte beschreibt die Helligkeit einer bestimmten Straßenoberfläche, wie sie von einem Beobachter gesehen wird, der sich in einer bestimmten Richtung bewegt. Der Leuchtdichtewert hängt nicht nur von der Beleuchtungsstärke ab, sondern auch von der Art der Leuchten, der Helligkeit der Straße und von den auf der Fahrbahn vorhandenen Reflexen.

In Fällen, in denen es sich um Straßen mit geringerer Verkehrsbedeutung handelt oder es sich um Kollisionsbereiche, Kreuzungen, Kreisverkehre handelt, empfiehlt die Norm die Anwendung von Kriterien, die auf der Beleuchtungsstärke basieren. Auch die Blendung gilt als ein relevanter Parameter. Durch die Blendung werden selbst gut beleuchtete Objekte unsichtbar. Sehr starke Blendung führt bei Verkehrsteilnehmern zu vorübergehender Erblindung und eingeschränktem Sehvermögen, was sich auf eine erhöhte Unfallwahrscheinlichkeit umsetzt.

Beleuchtungsklassen

Die Norm DIN EN 13201:2016 teilt die Straßenbeleuchtung in Klassen ein. Bei der Bestimmung der Beleuchtungsklasse muss der Planer eine Reihe von Faktoren berücksichtigen, d.h.:

Sind die Verkehrsrichtungen getrennt?
Welche Arten von Kreuzungen kommen vor?

· Abstände zwischen Kreuzungen oder Ingenieurbauwerken (Brücken, Überführungen).

Gibt es Konfliktzonen?
Gibt es verkehrsberuhigende Bremsschwellen?
Wie hoch ist der durchschnittliche Fahrzeugstrom?
Gibt es Fahrradverkehr?
Gibt es Fußgängerverkehr?
Sind entlang der Fahrbahn Autos geparkt?
Ist eine Gesichtserkennung erforderlich?
Wie hoch ist die Leuchtdichte der Umgebung?
Besteht ein erhöhtes Risiko für Kriminalität?
Wie hoch ist die Schwierigkeit der visuellen Führung?

Anhand dieser Fragen wird die Klasse der Straße bestimmt.

Tab.1. Übersicht der Beleuchtungsklassen

KLASSEN	BESCHREIBUNG
M	Straßen für Autofahrer (Straßen, die an die Bedürfnisse von Kraftfahrzeugfahrern angepasst sind, Schnellstraßen, die mittlere bis hohe Verkehrsgeschwindigkeiten erlauben)
C	Konfliktzonen (zugeschnitten auf die Bedürfnisse von Kraftfahrzeugführern in Konfliktbereichen wie Straßen in Gewerbegebieten, einstufige Kreuzungen mit größerer Komplexität, Kreisverkehre usw. Diese Klassen gelten auch für Fußgänger und Radfahrer.)
P	Fußgänger- und Radwege (ausgerichtet auf: Bedürfnisse von Fußgängern und Radfahrern auf Geh- und Radwegen, Sicherheitsstraßen, andere Straßenbereiche, die in Trennung entlang der Fahrbahnen von Schnellstraßen liegen; Straßen in Wohngebieten; reine Fußgängerstraßen, Parkplätze, Schulgelände usw.)
HS	Zonen mit erforderlicher Gesichtserkennung (wird als Zusatzklassen in Situationen verwendet, in denen die öffentliche Beleuchtung notwendig ist, um Personen und Hindernisse in Straßenbereichen mit einem höheren als dem normalen Unfall- oder Kriminalitätsrisiko zu erkennen)
SC	Zonen mit höherer erforderlicher Sicherheitsempfinden (wird als Zusatzklassen in Situationen verwendet, in denen die öffentliche Beleuchtung notwendig ist, um Personen und Hindernisse in Straßenbereichen mit einem höheren als dem normalen Unfall- oder Kriminalitätsrisiko zu erkennen)
EV	Zonen mit höherer erforderlicher seitlicher Sichtbarkeit (wird als Zusatzklasse in Situationen verwendet, in denen vertikale Ebenen sichtbar sein sollten - Tankstellen, mehrstufige Kreuzungen usw.

Prinzipien der Straßenbeleuchtungsmessung

Abhängig von der jeweiligen Straßenklasse werden Leuchtdichte-, Blendungs- und Beleuchtungsstärkemessungen durchgeführt.

Im Fall der Klasse M besteht die Beleuchtungsfunktion darin, den Fahrer entlang der Fahrbahn zu führen, daher gilt als der primäre Messparameter nicht die Beleuchtungsstärke, sondern die Fahrbahnleuchtdichte. Leuchtdichtemessungen werden an Messpunkten des Entwurfs durchgeführt oder aber es werden benutzerdefinierte Messraster erstellt.

Wenn im Sichtfeld des Fahrers starke Lichtquellen verwendet werden, sollte deren Leuchtdichte überprüft werden. Der Anhang der Norm DIN EN 13201-2 definiert die Art und Weise der Blendungsmessung und deren Grenzen in Abhängigkeit von der Straßenklasse. Ermittelt wird dabei der Parameter f_TI, der die relative Schwellenverstärkung für die Leuchtdichte bestimmt (der Extremfall für eine Blendung ist eine LED-Werbung am Straßenrand).

Beleuchtungsstärkemessungen werden für die Klassen C (Konfliktzonen) und P (Fußgänger- und Radwege) durchgeführt, bei denen die Sichtbarkeit von anderen Verkehrsteilnehmern und Hindernissen viel wichtiger ist als den Fahrer zu führen.

Die Klasse C wird überall dort zugeordnet, wo es nicht möglich ist, eine einzige Richtung zu bestimmen (Kreuzungen, Fußgängerübergänge) oder die Sichtweite weniger als 60 m beträgt. Messungen werden durch die Erstellung eines Messrasters durchgeführt. Der Linienabstand darf nicht größer als 3 m sein und die Mindestanzahl der Linien beträgt 10. Die Beleuchtungsstärkemessungen sind an den Linienkreuzpunkten vorzunehmen. Zur Bewertung werden die mittlere Beleuchtungsstärke und die Gleichmäßigkeit herangezogen. In der Klasse P werden zusätzlich dazu die minimalen Werte ausgewertet.

In anderen HS-, SC-Zonen, in denen eine Gesichtserkennung oder erhöhte Sicherheit erforderlich ist, wird zusätzlich die halbkugelförmige und halbzylindrische Beleuchtungsstärke gemessen.

Für die Planung der Straßenbeleuchtung relevante Aspekte (für verschiedene Klassen)

Die Umsetzung der Beleuchtungsinvestition erfordert eine Analyse der Beleuchtungskriterien in Form der erforderlichen Beleuchtungsparameter unter Berücksichtigung der verschiedenen Klassen. Zudem sollten wirtschaftliche Kriterien, zu denen die Kosten für die Implementierung und den Betrieb der Beleuchtung gehören, analysiert werden.

Eine wichtige Rolle spielt die Auswahl von Leuchten mit energieeffizienten Lichtquellen. Die Aufgabe der Leuchte ist es, den Lichtstrom entsprechend den Bedürfnissen der beleuchteten Straße richtig zu lenken. Der zweite wichtige Punkt ist die Dichtheit einer Leuchte, die verhindern sollte, dass es nicht zu einer schnellen Verschlechterung der Lichtausbeute oder Verschmutzung sowohl des Reflektors als auch des Leuchtmittels kommt.

Derzeit werden in der Straßenbeleuchtung hauptsächlich Natriumdampf-Hochdrucklampen und Halogen-Metalldampflampen eingesetzt. Über ihre breite Anwendung entschieden ihre photometrischen und betrieblichen Parameter sowie die kleinen Abmessungen. Quecksilberdampf-Hochdrucklampen wurden durch Halogen-Metalldampflampen ersetzt. Durch den Einsatz von Metallhalogeniden wurde die spektrale Verteilung verbessert. Die Lichtausbeute stieg von 80 auf 120 lm/W, ferner wurde der Farbwiedergabeindex erhöht. Sie werden aufgrund ihrer weißen Lichtfarbe in der Straßenbeleuchtung z.B. in Innenstädten eingesetzt.

Die stärkste wachsende Lichtquelle sind jedoch die elektroluminiszenierenden LEDs. Der Grund dafür ist eine sehr lange Lebensdauer von bis zu 50 000 Stunden und eine hohe Lichtausbeute von bis zu 80 lm/W (unter Laborbedingungen bis zu 100 lm/W). Weiße hochwertige Leuchtdioden erreichen Lichtausbeuten von 90 lm/W und mehr, was auf dem Niveau der besten Natriumdampf-Hochdrucklampen liegt und manchmal sogar die Lichtausbeuten von weißen Halogen-Metalldampf-Hochdrucklampen übertrifft.

LEDs sind die vierte Generation der künstlichen Lichtquellen. Die ersten 3 Generationen waren: Flammen, Glüh- und Entladungslampen. Zu den Hauptvorteilen der LEDs gehören:

sehr lange Lebensdauer (50.000 bis 100.000 Betriebsstunden),
umfangreicher Bereich ihrer Anwendungstemperatur (-40 bis 85°C),
relativ hohe Lichtausbeute (im Vergleich: die Lichtausbeute von Halogenlampen liegt bei bis zu 26 lm/W, die von modernen Leuchtstofflampen bei bis zu 105 lm/W. Man schätzt, dass in Zukunft die Größe des emittierten Lichtstroms von LED-Lampen 1500 lm bei einer Effizienz von 150-200 lm/W erreichen wird),
kein umweltschädliches Quecksilber,
niedrige Versorgungsspannung und die Verwendung von Isolierung der Klasse II, was die Sicherheit erhöht,
kompakte Abmessungen und geringes Gewicht,
geringe Ausfallrate,
sofortige Beleuchtung,
von IR- und UV-Strahlung freies Licht,
und niedrige Betriebskosten.

Vermutlich werden sie in naher Zukunft aufgrund ihrer vielen Vorteile andere Lichtquellen verdrängen.

Zusammenfassung

Moderne Lösungen, die in der Verkehrs- und Straßenbeleuchtung eingesetzt werden, verändern den städtischen Raum und erhöhen die Sicherheit und den Komfort der Bewohner und aller, die sich auf den Straßen der Stadt fortbewegen. Gleichzeitig ermöglichen sie der Stadtverwaltung weitreichende Energieeinsparungen zu erzielen. LED-Straßenbeleuchtung ermöglicht Einsparungen von über 70% im Vergleich zu aktuellen Leuchten, ohne dabei
auf Lichtqualität verzichten zu müssen. Die Dioden liefern hochwertiges weißes Licht, das die Farben auf natürlichste Weise wiedergibt und den einschlägigen Normen für die Straßenbeleuchtung entspricht.

Mehr Möglichkeiten zum Energiesparen

In der Zeit der steigende Medienpreise ist jede Ersparnis sehr gewünscht. Möchten Sie geeignete Maßnahmen ergreifen, um Ihre Energiekosten zu optimieren? Beispiele für die Anwendung von Sonel-Produkten im Bereich der Verbesserung der Energieeffizienz finden Sie auf: Energieeffizienz – Energie sparen!