Nowoczesne oświetlenie drogowe w świetle obowiązujących zaleceń normatywnych

Stosując najnowocześniejsze rozwiązania optyczne i zalecenie normatywne dotyczące oświetlenia drogowego, światło powinno być kierowane dokładnie w te miejsca ulicy, które należy oświetlić. W ten sposób eliminowany jest częsty problem „zanieczyszczania” przestrzeni miejskiej źle dobranym światłem ulicznym, które niepotrzebnie skierowane jest w niebo lub w okna budynków, zakłócając spokój ich mieszkańców. Stosowanie normy PN-EN 13201:2016 podczas projektowania oświetlenia drogowego ma na celu zapewnić bezpieczeństwo, szybkość i brak zakłóceń w ruchu drogowym.

Wprowadzenie

Bezpieczeństwo, szybkość reakcji, a także komfort podróży osób poruszających się pojazdami mechanicznymi, pieszych, jak również rowerzystów zależy od zapewnienia dobrego oświetlenia dróg i ulic. Stworzenie najlepszych warunków obserwacji, przy zapewnieniu maksymalnej rozpoznawalności przeszkód na drodze stanowi zakres normy PN-EN 13201:2016 „Oświetlenie dróg”. Wraz z przystąpieniem Polski do Unii Europejskiej zobowiązaliśmy się do wprowadzenia i uznawania przepisów prawnych, w tym norm.

Obecna norma wieloarkuszowa składa się z czterech części:

• PKN-CEN/TR 13201-1:2016: Oświetlenie dróg - Część 1: Wybór klas oświetlenia,
• PN-EN 13201-2:2016: Oświetlenie dróg - Część 2: Wymagania oświetleniowe,
• PN-EN 13201-3:2016: Oświetlenie dróg - Część 3: Obliczenia parametrów oświetleniowych,
• PN-EN 13201-4:2016: Oświetlenie dróg - Część 4: Metody pomiarów parametrów oświetlenia.

Dla projektowania oświetlenia ulicznego znaczenie mają trzy pierwsze części normy. I tak pierwsza część, opracowana na podstawie raportu CEN, pozwala na zakwalifikowanie odpowiedniej sytuacji oświetleniowej i wyboru klasy oświetlenia. W części drugiej normy definiowane są wymagania fotometryczne dla poszczególnych klas oświetleniowych, z uwzględnieniem potrzeb użytkowników dróg i aspektów środowiskowych. Trzecia część określa jednolite metody obliczeniowe, tak by procedury i oznaczenia były jednoznaczne. Natomiast czwarta część nie dotyczy etapu projektowania, a określa zasady dokonywania pomiarów, ich warunków oraz sposobu prezentacji.

Wielkości opisujące oświetlenie drogowe

W przypadku oświetlenia dróg, na których dominujące znaczenia ma ruch samochodowy, podstawowymi czynnikami są:

• poziom luminancji,
• równomierność luminancji,
• ograniczenie olśnienia,
• prowadzenie wzrokowe.

Znajomość tych parametrów jest niezbędna w świadomym projektowaniu oświetlenia drogowego. Bardzo ważnym parametrem jest luminancja nawierzchni. Luminancja określa jaskrawość danej powierzchni drogi, widzianą przez obserwatora poruszającego się w określonym kierunku. Wartość luminancji zależy nie tylko od poziomu natężenia oświetlenia, ale również od rodzaju opraw, jasności drogi i odbić od nawierzchni.
W przypadkach, kiedy mamy do czynienia z drogami o mniejszym znaczeniu komunikacyjnym lub są to obszary kolizyjne, skrzyżowania, ronda wtedy norma zaleca stosowanie kryteriów opartych o natężenie oświetlenia. Istotnym również parametrem jest olśnienie. Sprawia ono, że nawet obiekty prawidłowo  oświetlone mogą być niewidoczne. Bardzo silne olśnienia skutkują chwilowym oślepieniem i zaburzeniem widzenia uczestników ruchu, co przekłada się na wzrost prawdopodobieństwa wypadku. 

Klasy oświetleniowe

Norma PN-EN 13201:2016 dzieli oświetlenie drogowe na klasy. Przy ustalaniu klasy oświetleniowej projektant musi wziąć pod uwagę szereg czynników, tj.:

• Czy kierunki ruchu są odseparowane?
• Jaki jest typ występujących skrzyżowań?
• Odległości między skrzyżowaniami lub obiektami inżynierskimi (mosty, estakady).
• Czy występują strefy konfliktu?
• Czy występują szykany uspakajające ruch?
• Jakie jest średnie natężenie pojazdów?
• Czy występuje ruch rowerowy?
• Czy występuję ruch pieszy?
• Czy przy jezdni parkują samochody?
• Czy wymagane jest rozpoznawanie twarzy?
• Jaka jest luminancja otocznia?
• Czy występuję zwiększone zagrożenie przestępczością?
• Jaka jest trudność prowadzenia wzrokowego?

Na podstawie tych pytań określana jest klasa drogi.

Tab.1. Zestawienie klas oświetleniowych

KLASY	OPIS
M	Drogi dla zmotoryzowanych (drogi dostosowane do potrzeb kierowców pojazdów mechanicznych, trasy szybkiego ruchu dopuszczające od średniej do wysokiej prędkości ruchu)
C	Strefy konfliktów (dostosowane do potrzeb kierowców pojazdów mechanicznych na obszarach konfliktowych, takich jak ulice w obszarach handlowych, jednopoziomowe skrzyżowania o większym stopniu złożoności, ronda, itp. Te klasy odnoszą się również do pieszych i cyklistów)
P	Drogi dla pieszych i rowerzystów (dostosowane do: potrzeb pieszych  i rowerzystów na chodnikach i ścieżkach rowerowych, drogach bezpieczeństwa, innych obszarach drogowych leżących w rozdzieleniu wzdłuż jezdni tras szybkiego ruchu; dróg w strefach zamieszkania; dróg wyłącznie dla pieszych, obszarów parkowania, terenach szkolnych, itp.)
HS	Strefy z wymaganym rozpoznawaniem twarzy - (stosowane jako klasy dodatkowe w sytuacjach gdy oświetlenie publiczne jest konieczne dla rozpoznania osób i przeszkód na obszarach dróg o większym niż normalnie zagrożeniu wypadkiem lub przestępstwem)
SC	Strefy z wymaganym wyższym poczuciem bezpieczeństwa - (stosowane jako klasy dodatkowe w sytuacjach gdy oświetlenie publiczne jest konieczne dla rozpoznania osób i przeszkód na obszarach dróg o większym niż normalnie zagrożeniu wypadkiem lub przestępstwem)
EV	Strefy z wymaganą wyższą widocznością boczną (stosowane jako klasy dodatkowe w sytuacjach gdy powinny być widoczne płaszczyzny pionowe – stacje obsługi, obszary skrzyżowań wielopoziomowych, itp.)

Zasady wykonywania pomiarów oświetlenia drogowego

W zależności od danej klasy drogi wykonuje się pomiary luminancji, olśnienia oraz pomiary natężenia oświetlenia. W przypadku klasy M, funkcją oświetlenia jest prowadzenie kierowcy wzdłuż jezdni, zatem podstawowym parametrem pomiaru nie jest natężenie oświetlenia, ale luminancja jezdni. Pomiary luminancji wykonuje się w punktach obliczeniowych projektu lub wykonuje się własne siatki pomiarowe. 
W przypadku zastosowania mocnych źródeł światła w polu widzenia kierowców, należy sprawdzić ich luminancję. Załącznik normy PN-EN 13201-2 w zależności od klasy drogi określa sposób pomiaru olśnienia oraz jego limity. Wyznacza się parametr fTI, określający względny przyrost progowy dla luminancji, (najbardziej skrajny przypadek olśnienia to przydrożne reklamy LED).
Pomiary natężenia oświetlenia wykonuje się dla klasy C (strefy konfliktu) i klasy P (drogi dla pieszych i rowerzystów), gdzie znacznie ważniejsze jest zapewnienie widoczności innych użytkowników drogi oraz przeszkód niż prowadzenie użytkownika. Klasę C przypisujemy wszędzie tam, gdzie nie ma możliwości określenia jednego kierunku (skrzyżowania, przejścia dla pieszych) lub widoczność jest mniejsza niż 60 m. Pomiary wykonuje się tworząc siatkę pomiarową. Odstępy między liniami nie mogą być większe niż 3 m, a minimalna ilość linii to 10. Pomiary natężenia oświetlenia wykonuje się w punktach przecięcia linii. Do oceny brane jest średnie natężenie oświetlenia i równomierność. Natomiast w klasie P dodatkowo wartości minimalne. 
W innych strefach HS, SC, gdzie wymagane jest rozpoznawanie twarzy albo zwiększone poczucie bezpieczeństwa dodatkowo mierzy się półsferyczne i półcylindryczne natężenie oświetlenia. 

Aspekty istotne podczas projektowania oświetlenia drogowego (w odniesieniu do poszczególnych klas)

Realizacja inwestycji oświetleniowej wymaga przeprowadzenia analizy dot. kryteriów oświetleniowych w postaci wymaganych parametrów oświetlenia uwzględniając poszczególne klasy. Należy również dokonać analizy kryteriów ekonomicznych, do których zalicza się koszty realizacji i eksploatacji oświetlenia. Istotną rolą jest dobór opraw oświetleniowych z energetycznie wydajnymi źródłami światła. Zadaniem oprawy oświetleniowej jest właściwe ukierunkowanie strumienia świetlnego zgodnie z potrzebą oświetlanej drogi. Drugim istotnym zagadnieniem jest szczelność oprawy, aby nie występował szybki spadek sprawności świetlnej, ani też zabrudzenie zarówno odbłyśnika jak i źródła światła.

Obecnie w oświetleniu drogowym stosowane są przede wszystkim wysokoprężne lampy sodowe oraz lampy metalohalogenkowe. O ich szerokim zastosowaniu zadecydowały ich parametry fotometryczne i eksploatacyjne oraz niewielkie wymiary. Wysokoprężne lampy rtęciowe zostały zastąpione przez lampy metalohalogenkowe. Zastosowanie halogenków metali poprawiło rozkład widmowy. Zwiększona została skuteczność świetlna od 80 do 120 lm/W i wskaźnik oddawania barw. Stosowane są one w oświetleniu dróg np. w centrach miast ze względu na białą barwę światła.

Najsilniej jednak rozwijającym się źródłem światła są diody elektroluminescencyjne LED. Powodem tego jest bardzo duża trwałość dochodząca do 50 000 godzin i wysoka skuteczność świetlna dochodząca do 80 lm/W (w warunkach laboratoryjnych do 100 lm/W). Bardzo dobrej jakości diody o białej barwie światła osiągają skuteczność świetlną 90 lm/W i więcej, a więc na poziomie najlepszych lamp wysokoprężnych sodowych, a czasem przewyższają one poziomy skuteczności świetlnej wysokoprężnych lamp metalohalogenkowych o białej barwie światła.

Diody oświetleniowe LED są czwartą generacją sztucznych źródeł światła. Pierwsze 3 generacje to: płomień, lampy żarowe i lampy wyładowcze. Do głównych zalet źródeł typu LED można zaliczyć: 

• bardzo dużą trwałość (50 tys. do 100 tys. godzin świecenia), 
• szeroki zakres temperatury ich stosowania (-40 do 85°C),
• stosunkowo dużą skuteczność świetlną (Dla porównania skuteczność świetlna żarówek halogenowych wynosi do 26 lm/W, a nowoczesnych świetlówek do 105 lm/W. Prognozuje się, że w przyszłości wielkość emitowanego strumienia świetlnego lamp LED wyniesie 1500 lm przy skuteczności 150-200 lm/W.),
• brak szkodliwej dla środowiska rtęci,
• niskie napięcie zasilania i zastosowanie II klasy izolacji, co zwiększa bezpieczeństwo,
• małe wymiary i ciężar,
• niską awaryjność,
• możliwość natychmiastowego świecenia,
• światło pozbawione promieniowania IR i UV, 
• niskie koszty eksploatacji. 

Przypuszczalnie w niedalekiej przyszłości wyprą one inne źródła światła ze względu na ich wiele zalet. 

Podsumowanie

Nowoczesne rozwiązania stosowane w oświetleniu ulicznym i drogowym zmieniają przestrzeń miejską, zwiększając bezpieczeństwo i komfort mieszkańców oraz wszystkich osób poruszających się jego ulicami. Jednocześnie, pozwalają one władzom miast na daleko idącą oszczędność energii. LED-owe świetlenie uliczne pozwala uzyskać ponad 70% oszczędności w porównaniu z obecnie stosowanymi oprawami, bez potrzeby rezygnowania z jakości światła. Diody zapewniają wysokiej jakości światło białe, oddające kolory w najbardziej naturalny sposób, które spełniania odpowiednie normy odnoszące się do oświetlenia ulicznego.

---

Więcej sposobów na oszczędzanie energii

W dobie wzrostu cen mediów każda oszczędność jest bardzo pożądana. Chcesz podjąć odpowiednie działania optymalizujące koszty poniesione za energię? Przykłady zastosowań produktów Sonel w obszarze poprawy efektywności energetycznej znajdziesz na stronie: Efektywność energetyczna – oszczędzaj energię!