Stan oświetlenia ulic w Warszawie

Analizę oświetlenia przeprowadzono w oparciu o bezpośrednie pomiary luminancji oraz natężenia oświetlenia według określonej procedury. Zebrano bardzo ciekawy materiał badawczy, który pozwolił na szczegółową analizę. Umożliwiło to na określenie procentowe m.in.: ulic nie doświetlonych, prześwietlonych, parametrów technicznych, itd.

Wprowadzenie

Na podstawie pomiarów oświetlenia ulicznego można wyznaczyć podstawowe parametry świetlne na ulicy oraz określić ich zgodność z odpowiednimi normami przedmiotowymi [1,2,3]. Możliwa jest również weryfikacja projektów oświetleniowych. Dlatego tego typu pomiary powinny być wykonywane systematycznie.

W wyniku współpracy Zarządu Dróg Miejskich (ZDM) w Warszawie oraz Zakładu Techniki Świetlnej Politechniki Warszawskiej przeprowadzono analizę stanu oświetlenia na części z warszawskich ulic. Analizę oświetlenia przeprowadzono w oparciu o bezpośrednie pomiary luminancji oraz natężenia oświetlenia według określonej procedury. Dodatkowo określono prowadzenie wzrokowe, współczynnik luminancji oraz ogólny stan nawierzchni danej ulicy.

Sposób przeprowadzenia pomiarów fotometrycznych

Niezależnie od normy związanej z oświetleniem drogowym (wcześniejszej PN -761E - 02032 [4], czy obecnie obowiązującej PN-EN 13201 [5]) jako podstawowe pomiary zaleca się wykonywanie pomiarów natężenia oświetlenia i luminancji nawierzchni jezdni. Na ich podstawie można właściwie określić stan oświetlenia danej ulicy.

Zgodnie z przyjętymi założeniami, uzgodnionymi z ZDM, ocenę stanu oświetlenia ulic w Warszawie przeprowadzono na podstawie bezpośrednich pomiarów 401 wskazanych przez ZDM ulic. W trakcie pomiarów zachowano wszelkie założenia normalizacyjne związane z warunkami zewnętrznymi. Wszystkie pomiary wykonano po zapadnięciu zmroku w bezdeszczowe i dość ciepłe noce. Do pomiarów wybrano odcinek danej ulicy, na którym nie występowały przeszkadzające cienie, a nawierzchnia była równa i nieuszkodzona (jeśli to było możliwe).

Ze względu na dużą ilość ulic zakwalifikowanych do pomiarów oraz ograniczony czas ich wykonania, zdecydowano na wykonanie pomiarów w sposób uproszczony (gdyż np. dla ulicy trójpasmowej należałoby wykonać minimum 270 jednostkowych pomiarów luminancji oraz 90 jednostkowych pomiarów natężenia oświetlenia). Szacuje się, że przyjęte procedury pomiarowe gwarantują wystarczającą dokładność pomiarów, a maksymalny błąd pomiarowy nie przekraczał poziomu około 15-20%.

Pomiary luminancji wykonano miernikiem luminancji L-1009 niemieckiej firmy LMT, wykorzystując pole pomiarowe 1. Wielkość pola pomiarowego zajmowała dominującą część pola widzenia danego odcinka pomiarowego. Miernik ustawiony był zgodnie z wymogami normalizacyjnymi, tzn. 1,5m nad powierzchnią i 60m przed wybranym modułem pomiarowym.

Pomiary natężenia oświetlenia wykonano w następujący sposób. Wybrany odcinek pomiarowy wzdłużnie został podzielony na cztery równe części, na początku każdej części (na środku każdego pasa ruchu) wykonano pomiar natężenia oświetlenia w punkcie (zgodnie z rys. 1). W końcowym zestawieniu podano wartość średniego natężenia oświetlenia, liczonego jako średnia arytmetyczna wszystkich pomiarów. Z doświadczeń własnych stwierdzono, że wartość tak wyznaczonego średniego natężenia oświetlenia jest w wystarczającym stopniu zbieżna z wartością średniego natężenia oświetlenia wyznaczonego zgodnie z wymaganiami normalizacyjnymi.

Analiza uzyskanych wyników

W wyniku pomiarów uzyskano materiał, który poddano dalszej analizie. Pozwoliło to m.in. na statystyczne określenie zakresów poziomu luminancji, typów stosowanych źródeł światła, ocenę prowadzenia wzrokowego oraz zakresów współczynnika luminancji.

Poziom luminancji

Na 19 ulicach (co stanowiło 5% wszystkich ulic) nie wykonano pomiarów luminancji, najczęściej ze względu na brak asfaltowej nawierzchni. Analizując poziom luminancji, na badanych ulicach, na których wykonano pomiary stwierdzono, że:

- średnia zmierzona luminancja jezdni wynosiła co najwyżej 0,5cd/m2 na 58 ulicach, co stanowiło ponad 14% wszystkich badanych ulic;

- średnia zmierzona luminancja jezdni wynosiła 0,5cd/m2 ÷ 0,75cd/m2 na 26 ulicach, co stanowiło ponad 6% wszystkich badanych ulic;

- średnia zmierzona luminancja jezdni wynosiła 0,75cd/m2 ÷ 2cd/m2 na 181 ulicach, co stanowiło 45% wszystkich badanych ulic;

- średnia zmierzona luminancja jezdni wynosiła 2cd/m2 ÷ 3cd/m2 na 79 ulicach, co stanowiło 19,8% wszystkich badanych ulic;

- średnia zmierzona luminancja jezdni wynosiła 3cd/m2 ÷ 4cd/m2 na 28 ulicach, co stanowiło 7% wszystkich badanych ulic;

- średnia zmierzona luminancja jezdni wynosiła powyżej 4cd/m2 na 9 ulicach, co stanowiło ponad 2% wszystkich badanych ulic;

Ogólnie można stwierdzić konieczność bardzo pilnej modernizacji ulic: nieoświetlonych, nie doświetlonych (gdzie średnia luminancja nawierzchni jest poniżej 0,5cd/m2) oraz tych ze zbyt wysokim poziomem luminancji (powyżej 4 cd/m2). W ramach współpracy z ZDM dodatkowo określono wymagania oświetleniowe dla każdej z mierzonych ulic według najnowszych wymagań normalizacyjnych. Wstępnie analizując określone wymagania dla poszczególnych ulic stwierdzono, że na 149 ulicach poziom luminancji przekracza 50% wartości określonej w wymaganiach. Ulice te stanowią aż 37,3% ze wszystkich badanych ulic. Natomiast na 152 ulicach, poziom luminancji jest poniżej wartości określonej w wymaganiach. Ulice te stanowią aż 38% ze wszystkich badanych ulic. Reasumując 75% z analizowanych ulic wymaga modernizacji oświetlenia.

Źródła światła użyte do oświetlenia ulic

Biorąc pod uwagę źródła światła stosowane w oprawach oświetleniowych stwierdzono, że:

- lampy sodowe wysokoprężne były zastosowane na 352 ulicach, co stanowiło 88% wszystkich badanych ulic;

- lampy rtęciowe wysokoprężne były zastosowane na 30 ulicach, co stanowiło 7,5% wszystkich badanych ulic;

- lampy metalohalogenkowe były zastosowane na 1 ulicy, co stanowiło 0,3% wszystkich badanych ulic;

- lampy sodowe niskoprężne były zastosowane na 1 ulicy, co stanowiło 0,3% wszystkich badanych ulic;

- na 16 ulicach nie wykonano pomiarów fotometrycznych z powodu braku urządzeń oświetleniowych.

Analizując uzyskane wyniki można stwierdzić, że 7,5% wszystkich badanych ulic było oświetlone przestarzałymi technologicznie i energochłonnymi wysokoprężnymi lampami rtęciowymi. Natomiast na 4% wszystkich badanych ulic brakowało jakiegokolwiek oświetlenia lub posiadały gruntową nawierzchnię.

Współczynnik luminancji

Dane dotyczące współczynnika luminancji Q (rozumianego jako iloraz średniego natężenia oświetlenia i średniej luminancji dla analizowanego odcinka jezdni) wskazują na bardzo różniące się właściwości refleksyjne nawierzchni poszczególnych ulic będących przedmiotem analizy. W ujęciu statystycznym można stwierdzić:

- w 5% analizowanych ulic nie określono współczynnika luminancji (najczęstszą przyczyną był brak utwardzonej nawierzchni);

- w 1,5% analizowanych ulic współczynnik luminancji był na poziomie poniżej 5, co świadczy o bardzo dobrych właściwościach odbiciowych tych nawierzchni;

- w 29% analizowanych ulic współczynnik luminancji był na poziomie od 5 do 10;

- w 58% analizowanych ulic współczynnik luminancji był na poziomie od 10 do 20;

- w 6% analizowanych ulic współczynnik luminancji był na poziomie od 20 do 30;

- w 2 przypadkach współczynnik luminancji był większy od 30, co świadczy o bardzo słabych właściwościach odbiciowych tych nawierzchni.

Podsumowując uzyskane wyniki można stwierdzić brak powtarzalności cech (zapewne i struktury) nawierzchni na poszczególnych badanych ulicach. Generalnie można stwierdzić, iż na większości z analizowanych ulic stosowano ciemne asfalty, które w trakcie eksploatacji mają niskie właściwości refleksyjne - co jest cechą niepożądaną.

Prowadzenie wzrokowe

Jednym z parametrów poddanych analizie było prowadzenie wzrokowe. Prowadzenie wzrokowe, nazywane też optycznym zapewnia uwydatnienie szlaku ruchu danemu użytkownikowi. Prowadzenie wzrokowe uważa się za prawidłowe jeżeli linia opraw oświetleniowych jest równoległa do linii krawędzi drogi (w oświetleniu miejskim tę linię zazwyczaj wyznacza krawężnik jezdni). Spośród poddanych analizie ulic, prowadzenie wzrokowe uznano jako:

- dobre w ok. 30% badanych ulic;

- dostateczne, częściowo mylące w ok. 25% badanych ulic;

- słabe w ok. 24% badanych ulic;

- brak w ok. 20% badanych ulic.

Poniżej przedstawiono kilka przykładów związanych z prowadzeniem wzrokowym. Na rysunkach 2 i 3 przedstawiono prawidłowe prowadzenie wzrokowe. Linia świecących opraw oświetleniowych niejako prowadzi kierowcę wzdłuż drogi i informuje jaki będzie dalszy jej przebieg.

Na rys 4 i 5 przedstawiono częściowo mylące prowadzenie wzrokowe. Cześć z opraw wypada z linii pozostałych opraw oświetleniowych. Kierowca otrzymuje częściowo mylną informację co do krzywizny ulicy którą się porusza.

Rys. 6 i 7 przedstawiają słabe prowadzenie wzrokowe, natomiast rys. 8 i 9 wręcz brak prowadzenia wzrokowego. Uczestnik ruchu ma ograniczone informacje (lub ich brak) związane z prowadzeniem wzrokowym.

Ogólnie należy stwierdzić, że w przypadku ulic o modernizowanej lub nowej instalacji oświetleniowej prowadzenie wzrokowe jest prawidłowe. W pozostałych przypadkach najczęstszą przyczyną zaburzonego prowadzenia wzrokowego jest:

- gęste zadrzewienie;

- załamanie linii opraw na zatoczce autobusowej lub skrzyżowaniach;

- nie świecące źródła światła w oprawach oświetleniowych,

- brak wymaganej staranności montażu słupów, itd.

Obserwacja urządzeń oświetleniowych na badanych ulicach pokazuje dużą różnicę stanu technicznego na poszczególnych ulic. Ulice, w których system oświetleniowy został na nowo wykonany lub zmodernizowany, zasadniczo są na bardzo dobrym poziomie technicznym. W części instalacji, szczególnie tych o bardzo długim czasie eksploatacji, stwierdzono negatywne cechy tj.:

- brak kloszy w oprawach oświetleniowych;

- skręcone układy optyczne opraw oświetleniowych;

- pochylone słupy,

- różne typy źródeł światła stosowane w oprawach;

- itp.

Podsumowanie

W wyniku przeprowadzonych pomiarów zebrano ciekawy materiał badawczy, który pozwolił na szczegółową analizę. Umożliwiło to na określenie procentowe m.in.: ulic nie doświetlonych, prześwietlonych oraz innych parametrów technicznych. Reasumując przeprowadzone badania i ich analiza pozwoliły na określenie pilnej potrzeby opracowania spójnej i jednolitej koncepcji oświetlenia warszawskich ulic, na podstawie wymagań oświetleniowych, analizy funkcji komunikacyjno urbanistycznej każdej ulicy oraz określenia głównych tras i szlaków przejazdów tranzytowych, międzydzielnicowych, dzielnicowych i lokalnych. Opracowanie tego typu przygotowali pracownicy Zakładu Techniki Świetlnej Politechniki Warszawskiej na zlecenie Zarządu Dróg Miejskich w Warszawie [6]. Przygotowana koncepcja jest kolejnym etapem działań, w których Zarząd Dróg Miejskich w Warszawie podejmuje pożądane działania porządkujące oświetlenie uliczne w stolicy, dostosowując je do aktualnych wymagań oświetleniowych obowiązujących w Europie i w Polsce jako normalizacyjne.

Należy mieć nadzieję, że służby miejskie odpowiedzialne za stan oświetlenia ulic w innych miastach również stworzą jednolitą mapę oświetleniową swojej miejscowości, gdyż tylko wtedy można w sposób usystematyzowany i racjonalny podejmować decyzję o modernizacji lub powstaniu nowej instalacji oświetleniowej na poszczególnych ulicach.

Nabiera to szczególnego znaczenia wobec pewnego zamieszania jakie wywołało pojawienie się nowej normy. Formalnie nowa norma PN-EN 13201 zastępuje dotychczasową PN-76/E-02032, a jej stosowanie do momentu ukazania się odpowiedniego rozporządzenia (lub dyrektywy) jest dobrowolne [7]. W dobrze pojętym interesie społecznym stosowanie normy zastąpionej znajduje uzasadnienie w przypadku urządzeń oświetlenia drogowego, które powstały przed 2005r., ale głównie w zakresie oceny pomiarowej stanu oświetlenia. Jednakże w tym samym dobrze pojętym interesie społecznym pożądanym jest, aby wszystkie nowo projektowane, modernizowane i realizowane urządzenia oświetlenia drogowego uwzględniały wymagania normy europejskiej PN-EN 13201, gdyż norma ta uwzględnia najnowszy poziom wiedzy i techniki przełomu XX i XXI wieku.

Literatura:

[1] Czyżewski D.: "Pomiary oświetlenia drogowego - opis wymagań formalnych
", Elektrosystemy 2/2006, ISSN 1509-2100, str. 88-93.

[2] Czyżewski D.: "Pomiary oświetlenia drogowego w praktyce
", Elektrosystemy 4/2006, ISSN 1509-2100, str. 86-89.

[3] Czyżewski D: "Pomiary oświetlenia drogowego - wnioski
", Elektrosystemy 6/2006, ISSN 1509-2100, str. 109-111.

[4] Polska Norma PN -761E - 02032 "Oświetlenie dróg publicznych",
PKN; Warszawa 1976 r.

[5] Polska __Norma PN-EN 13201 "Oświetlenie dróg";
PKN, Warszawa 2005 r.

[6] Czyżewski D. współautor: "Mapa oświetlenia ulicznego Warszawy"; praca zlecona przez Zarząd Dróg Miejskich w Warszawie, Warszawa 2007.

[7] Czyżewski D. współautor: Komentarz do Polskiej Normy PN-EN 13201:2005 (U) "Oświetlenie dróg"; Polski Komitet Oświetleniowy Stowarzyszenia Elektryków Polskich, ISBN 83-910849-2-2, Warszawa 2006.