中间视觉条件下的道路交通安全照明

　　随着我国道路建设和交通运输业的迅速发展，交通事故日渐成为生活中的潜在危险。2010年全国共发生道路交通事故238　351起，造成67　759人死亡。分析造成事故的各项原因发现，道路照明质量是引起事故的重要条件[1];来自国际电工委员会的数据表明，白天道路事故发生率仅为夜间的三分之一[2]。由此可见，夜间道路照明的质量已成为关系公众生命财产安全的热点问题，而夜间道路照明环境亮度水平一般在1.5cd/m2，处于中间视觉范畴。通常认为，照明强度大于10 cd/m2 为明视觉范围，小于0.001cd/m2 为暗视觉范围，处在两者之间的状态为中间视觉。现行道路交通照明规定的亮度和照度均是在明视觉条件下确定的，已不能满足实际道路交通安全照明发展的需要[3-4]，但现在还没有正式的中间视觉光谱光视函数推荐值。

　　国内外很多研究机构已开展了中间视觉的研究工作，主要方法有异色视亮度匹配法、闪烁光度测量法及视觉功效法等。目前，基于反应时间的视觉功效法是研究中间视觉的理想方法[5]。视觉功效是人借助视觉器官完成给定视觉作业的能力，常用完成的速度和精度来评价;它不仅取决于作业的外形、方位、作业与背景光反射比，还取决于照明亮度、对比度等条件[6]。研究表明：随着照明改善，视觉功效会有提高;视觉功效与照明间的定量关系可为制定道路交通照明标准提供视觉方面的依据[1-2]。

　　国内外基于视觉功效的研究主要包括：在封闭环境内建立中间视觉环境，利用光学原理投出视标作为对观测者的刺激物，并应用电子计时器等电子元件记录反应时间及其所处环境的各项数据[7-8]。由于各个研究机构的实验设备和条件不同，模拟夜间道路照明环境和采集反应时间数据采用的方法也不相同;同时，不同年龄受试者实验时所得到的反应时间数据也差异颇大。因此，本实验采用较为贴近实际道路照明环境，直接利用投影与背景光源作为测试环境的光源来模拟道路障碍物(视标)和道路照明光源;通过由按键和光敏传感器所构成的电子计时器对反应时间数据进行采集储存;并且严格挑选年龄和视力较为一致的受试者，以便得到可靠性较高的数据。通过对反应时间数据与背景亮度等的拟合，比较了高压钠灯(High　Pressure　Sodium，HPS)、金卤灯(Metal　Halide，MH)、LED作为道路交通照明光源在中间视觉条件下的视觉功效。

　　2　测试系统构成及工作原理

　　2.1　测试系统硬件构成

　　基于视觉功效法开发研制的反应时间测试系统主要由上位机、电子计时器、投影仪、感光元件、光源、屏幕、暗箱等[3-4]组成，如图1所示。

　　上位机PC：安装有视标测试方案设置软件，由用户设置视标测试方案，并与投影仪相连，将设置好的背景与视标投射到屏幕上，以模拟夜间行车道路上突然出现的障碍物。上位机与电子计时器通讯，接收并存储测试的时间数据。

　　电子计时器：如图2所示，其核心元件是单片机，通过接收感光传感器信号，开启单片机内部计时器;通过检测手动按钮信号，形成反应时间并记录，之后与上位机通讯，将反应时间数据上传。电子计时器具备显示所采集反应时间的功能。