برق و روشنایی

برق و روشنایی

طراحی روشنایی معابر

امروزه تأمین امنیت، رفاه و ایجاد شرایط کاری مناسب برای شهروندان یک جامعه، یکی از مهم ترین وظایف دستگاه های اجرایی است. از جمله مواردی که می تواند شرایط مذکور را فراهم نماید، تأمین و طراحی روشنایی معابر و اماکنی مانند بزرگراه ها، خیابان ها، فضاهای تفریحی و سیاحتی است. هدف اصلی از تأمین روشنایی معابر عمومی، ایجاد محیطی مناسب برای تردد و سیاحت است. در ابتدای مقاله به توضیح برخی مفاهیم و اصطلاحات در رابطه با روشنایی معابر می پردازیم.

 

 

• سیستم روشنایی راه های عمومی

به سیستمی گفته می شود که جهت تأمین روشنایی معابر  عمومی شهری در زمان تاریکی هوا طراحی و نصب می شود. این سیستم از چراغ و لوازم آن، پایه و شبکه تغذیه کننده چراغ ها و سایر تجهیزات متعلق به آن تشکیل می شود.

 

• چراغ روشنایی معابر

لامپ و تجهیزات مربوط به آن داخل چراغ قرار داده می شود. چراغ روشنایی معابر، شار نوری یک یا چند لامپ را توزیع، فیلتر و یا تبدیل می نماید که از قسمت های مختلفی به منظور نگه داری، محکم کردن و حفاظت لامپ ها تشکیل می شود.

 

 

 

• پایه چراغ روشنایی معابر

وسیله ای است که به منظور نصب چراغ در راه های عمومی در ارتفاع و مکان مناسب مورد استفاده قرار می گیرد. جنس پایه چراغ می تواند فلزی، بتنی، چوبی یا کامپوزیتی باشد.

• شبکه تغذیه کننده روشنایی معابر

این سيستم از اجزاء مختلفی كه شامل خروجي پست هاي توزيع به بعد است،تشکیل می شود که جهت برق رساني و تغذيه لامپ هاي روشنايي معابر، طراحی و ایجاد می شود.

• آرایش نصب چراغ روشنایی معابر

منظور از آرايش نصب روشنایی معابر در واقع نحوه قرارگرفتن پايه هاي روشنايي نسبت به يكديگر است. آرايش نصب پايه ها شامل چهار حالت نصب زيگزاگ، نصب روبه رو، نصب در يك طرف و نصب در وسط است. فاصله بين دو پايه متوالي در هر حالت نصب، به موازات خط مركزي معبر اندازه گيري مي شود.

• مرکز فتومتریک

به يك منبع نور متمركز، که به صورت يك نقطه نوراني باشد،مركز فتومتريك گفته مي شود، مانند یک لامپ. در صورت وجود بيش از يك لامپ در يك چراغ، مركز هندسي آن ها به عنوان مركز فتومتريك چراغ به شمار می آید.

• ارتفاع نصب چراغ روشنایی معابر

به فاصله عمودي بين مركز فتومتريك چراغ روشنايي معابر و سطح معبر، ارتفاع نصب گفته می شود.

• بازوی پایه چراغ روشنایی معابر

بخشي از پايه كه به صورت افقي و يا زاويه دار، از خط عمودي گذرنده از مركز مقطع پايه در سطح زمين منحرف شده و تا نقطه اتصال چراغ به آن ادامه مي يابد بازو گفته می شود. مفاهیم طول بازو، زاویه بازو، پیش آمدگی و عقب روی به خوبی در شکل زیر نمایش داده شده است.

 

• شار نوری

مفهوم شار نوري در واقع  به توان تشعشعات الكترومغناطيسي قابل رويت كه خارج شده از منبع نور باشد، تعلق می گیرد. واحد اندازه گيري شار نوري لومن است.

• ضریب بهره نوری

به نسبت شار نوري خروجي از منبع به توان الكتريكي آن ضريب بهره نوري يك منبع نور گفته می شود. ضريب بهره نوری از پارامترهاي مهم لامپ بوده و واحد آن لومن بر وات است.

• شدت نور

شدت نور یا تراكم شار نوري در فضا به نسبت شار نوري به زاويه فضايي گفته می شود. واحد شدت نور، كاندل است. میزان شدت نور در زاويه فضايي يك استراديان که جريان نوري يك لومن وجود داشته باشد، یک کاندل است.

• شدت روشنایی

شدت روشنايي در يك نقطه واقع بر يك سطح برابر است با نسبت شار نوري تابيده به جزء كوچك سطح كه نقطه مورد نظر در آن واقع شده باشد. واحد شدت روشنایی لوکس LUX است.

• توزیع نور

به توزيع شدت نور خروجي از يك چراغ در جهات مختلف فضا توزیع نور گویند.

• خیرگی

خيرگي باعث كاهش تمايز بین اجسام  و زمينه آن (سطح زمين ) است و در واقع تراكم نور سطح جسم و زمين را به يكديگر نزديك مي نماید. 

• هندسه معبر در روشنایی معابر

در واقع منظور از هندسه معبر، ارتباط بين مشخصه هاي معبر و سيستم روشنايي نصب شده در آن مثل فاصله نصب، ارتفاع نصب، آرايش نصب و ترتيب نصب است.

• حجم ترافیک

حجم ترافیک از عوامل مهم در طراحی روشنایی معابر است و منظور از آن تعداد خودروهايي است كه از يك مكان و مسير مشخص در يك زمان معين عبور می كنند.

 

 

• درخشش چراغ روشنایی معابر

به سهم تأثیر هر چراغ در روشن كردن ميدان ديد راننده بدون این که خيرگي یا مزاحمتی بروز پیدا کند، درخشش گفته می شود.

• روشنایی با دکل بلند

براي نواحي بزرگ از نوعي سيستم روشنايي معابر كه پايه هاي روشنايي آن، دكل هاي بلندي باشد كه بر روي آن چندين چراغ (نورافكن) قرار داشته باشد، استفاده می شود.

• اهداف روشنایی معابر

روشنايي معابر بايد به صورتی طراحی و صورت پذیرد كه تمامي ويژگي هاي مهم معبر و ترافيك آن را براي همه گروه هایی که از آن معبر استفاده می کنند، مانند وسايل نقليه، عابرين پياده و نيروي پليس آشكار سازد. در ضمن اين روشنايي بايد به صورتی باشد که محدوديت هاي موجود و موانع و مشكلات در بخش هاي سواره رو و پياده روي راه، را براي كاربران معبر به وضوح نمایش دهد.

هم چنین توصیه می شود در صورت امكان، سيستم روشنايي معابر به مسيريابي نيز كمك كند. در این راستا محل نصب پايه هاي روشنايي بايد به صورتی باشد که رانندگان در چگونگي ادامه مسير دچار اشتباه نشوند.

 

 

به طور کلی هدف اصلی از تأمین روشنایی معابر عمومی، ایجاد محیطی مناسب برای تردد وسایل نقلیه و اشخاص پیاده است؛ به طوری که دید سریع، دقیق و راحت آن ها امکان پذیر شود. در مورد وسایل نقلیه، روشنایی کافی برای معابر باعث می شود تا راننده، موانع موجود را با جزئیات کامل مشاهده کرده و با اطمینان و در فرصت زمان کافی بتواند از خود عکس العمل نشان دهد.

در مورد اشخاص پیاده نیز معابر باید به اندازه ای روشن باشند که افراد بتوانند به راحتی و با جزئیات کامل، محیط اطراف خود را دیده و کارهای مورد نیاز را انجام دهند. همچنین آنها باید بتوانند به سهولت، سایر افراد پیاده، وسایل نقلیه و اشیاء در محیط اطراف خود را مشاهده نموده و تشخیص دهند.

 

 

در راستای ايجاد محيط مطلوب معابر از نظر روشنایی، توجه و دقت به پارامترهایی هم چون ظاهر پايه هاي روشنايي و چراغ، متناسب بودن شكل و ابعاد تجهيزات روشنايي با ساختار آن ناحيه، هماهنگي با ساختمان هاي اطراف، دماي رنگ و همچنين ضريب برگردان رنگ منبع نور مهم و تأثیر گذار است.

طراحی روشنایی پل عبور عابرین، راه منطقه مسکونی، پل عبور وسایل نقلیه و … هر کدام مطابق با شرایط خاص خود انجام می شود.

با تأمین روشنای معابر، منافع اقتصادی و اجتماعی زیادی نصیب عموم مردم می شود که عمده ترین آنها به شرح زیر است:

1. کاهش حوادث و سوانح عمومی که عمدتاً ناشی از وقوع تصادفات در اوقات شبانه است.
2. ایجاد امنیت و کاهش جرائم به علت نظارت بهتر نیروی انتظامی
3. روانی تردد وسایل نقلیه
4. امکان ادامۀ فعالیت های تجاری و صنعتی در شب
5. امکان گردش و تفریح مردم در شب

بنابراین تمام قسمت های مختلف معبر یا راه که از نظر استفاده کنندگان آن اهمیت دارد، باید از روشنایی کافی برخوردار باشد. برای رسیدن به این هدف، باید سیستم روشنایی معابر به شکل مناسبی طراحی و ایجاد گردد. طراحی این سیستم ها باید به گونه ای صورت گیرد که علاوه بر تأمین روشنایی مورد نیاز، شکل ظاهری آن نیز در روز و شب از زیبایی خوبی بهره مند بوده و تأثیر مناسبی بر ساختمان ها و محیط اطراف داشته باشد. همچنین از جنبه های ایمنی، ارگونومی، بهداشتی، روانشناسی و هنری نیز باید نیازهای استفاده کنندگان را برآورده نماید. پس به طور کلی، روشنایی مطلوب معابر باید دارای خصوصیات زیر باشد:

• متوسط روشنایی معابر با حدود توصیۀ استاندارد مطابقت نماید.
• طیف نور باید متناسب با محل مورد طراحی باشد؛ به طوری که رنگ دهی لازم را داشته باشد.
• یکنواختی روشنایی تا حداکثر مقدار خود رعایت شود و سایه روشن محسوسی ایجاد ننماید.
• منابع روشنایی در زاویۀ دید عابران قرار نگیرد.
• منحنی توزیع نور چراغ، متناسب با محل مورد استفاده باشد.
• جنبه های ارگونومی و هنری در طراحی رعایت شده باشد.

 

• 3 قانون مهم در طراحی روشنایی معابر

هدف از روشنایی راه ها، دستیابی به حدی از قابلیت دید است که رانندگان و عابرین پیاده را قادر به رؤیت سریع نماید. در راستای این هدف، سه قانون مهم در روشنایی معابر باید مورد توجه قرار گیرد که عبارتند از:

 

ایجاد روشنایی کافی در سطح خیابان

هدف اصلی از برپایی سیستم روشنایی معابر، ایجاد روشنایی مورد نیاز سطح راه است که به نوع آن، سرعت و حجم ترافیک شبانه راه، وضعیت مکان های اطراف راه و کاربری آن و همچنین میزان عبور و مرور عابران پیاده بستگی دارد. برای سنجش میزان روشنایی سطح راه، از دو معیار درخشندگی و شدت روشنایی متوسط استفاده می شود. فرآیند دیدن اجسام در شب توسط رانندگان وسایل نقلیه از اختلاف بین تراکم نور جسم متحرک و سطح زمینۀ آن ناشی می گردد و رانندگان نیز معمولاً اجسام را به صورت اشیائی تیره در مقابل زمینه ای روشن مشاهده می کنند.

لذا درخشندگی سطح راه، عامل تعیین کننده در کیفیت و چگونگی قدرت را تشخیص رانندگان وسایل نقلیه دارد. میزان درخشندگی، وابستگی شدیدی به آرایش نصب، جداول توزیع نور چراغ، نوع آسفالت و غیره دارد. به طور مثال، برای آرایش نصب در وسط با یک طرف راه، به طور معمول، مقادیر حداکثر درخشندگی بین دو پایۀ متوالی و در حوالی باند تندرو و مقادیر حداقل در حوالی باند کندرو قرار دارد.

 

 

   البته برای راه هایی که کاربری اصلی اجتماعی داشته و در آنها به عبور اشخاص پیاده از عرض راه اولویت داده شده و یا برای سایر مکان ها از جمله پیاده روها، مسیر دوچرخه، معیار اصلی در تعیین میزان روشنایی، شدت روشنایی مسیر است؛ زیرا به دلیل عدم وجود سرعت، عامل تعیین کننده، امنیت تردد عابران و قدرت تشخیص افراد و موانع موجود در اطراف فرد است.

 

 

همچنین میزان شدت روشنایی جهت معابر بستگی به وضعیت محل، میزان عبور و مرور، نوع فعالیت عابران، سرعت و حجم ترافیک شبانه دارد.

علاوه بر مقدار شدت روشنایی، میزان درخشندگی سطح خیابان و در نتیجه ضریب انعکاس آن نیز دارای اهمیت است. لذا در طراحی مهندسی روشنایی برای خیابان ها و جاده های مختلف بر حسب رنگ و نوع آسفالت، ضرایبی تعریف می شود که با ضرب کردن آنها در شدت روشنایی لازم برای خیابان و آسفالت معمولی، می توان شدت روشنایی متوسط لازم جهت خیابان مربوطه را به دست آورد.

 

جلوگیری از خیرگی حاصل از نور چراغ

خیرگی زمانی رخ می دهد که قسمتی از پردۀ بینایی، روشن تر از بقیه قسمت ها باشد. اصلی ترین علت خیرگی، پراکندگی نور به چندین جهت است. در محیط جاده، لامپ جلوی وسیلۀ نقلیه اگرچه جاده را به خوبی روشن می کند، اما می تواند سبب خیرگی در اجسام شود. شرایط خیرگی به بینایی آسیب می زند و باعث ناراحتی و کاهش عملکرد بینایی می شود.

زمانی که شعاع مستقیم نور لامپ با شدت زیاد در محور دید رانندگان و عابرین قرار گیرد، ایجاد خیرگی می کند. جهت جلوگیری از خیرگی حاصل از چراغ های خیابانی می توان روش های مختلفی را به کار برد. یک روش، با افزایش ارتفاع نصب چراغ جهت خارج کردن چراغ های نزدیک از محور دید رانندگان و عابرین، خیرگی را کاهش می دهد. همچنین می توان با استفاده از چراغ های خاص، خیرگی را کاهش داد.

این نوع چراغ ها در تقسیم بندی انجمن مهندسان روشنایی آمریکا، چراغ با پخش عمودی کوتاه و در نامگذاری برخی از کشورها از جمله آلمان و انگلستان به نوع قطع شده معروف است.

 

 

یکنواختی روشنایی در سطح راه

 علاوه بر تأمین شدت روشنایی، روشنایی معابر باید از یکنواختی قابل قبولی برخوردار باشد. با توجه به چگونگی توزیع روشنایی چراغ در سطح عمود و افق، میزان شار نوری و به دنبال آن شدت روشنایی تابش شده در نقاط مختلف معبر، متغیر خواهد بود. همچنین عامل مذکور در تعیین شدت روشنایی نسبی نور منبع، موثر است و باید مورد ملاحظه قرار گیرد.

 

• لامپ و چراغ روشنایی معابر

از جمله لامپ ها و چراغ های روشنایی که در روشنایی معابر به کار برده می شوند شامل موارد زیر است:

– لامپ هاي بخار جيوه پرفشار

– لامپ هاي فلورسنت

– لامپ هاي بخار سديم پرفشار

– لامپ هاي بخار سديم كم فشار

– لامپ هاي متال هاليد

 

•  انتخاب لامپ روشنایی معابر

• در معبر جدید استفاده از  لامپ بخار جيوه به دلیل مشخصاتی که دارد  ممنوع است و باید در معابر موجود هم به مرور جايگزينی برای آن انتخاب گردد.

 

 

•  در روشنایی معابر یکی از بهترین لامپ های مورد استفاده لامپ بخار سديم پر فشار بوده و معمولاً این لامپ پیشنهاد می گردد. البته در معابري كه ضريب برگردان رنگ بالايي مورد نياز باشد و اين لامپ نتواند آن را پوشش دهد، مي توان از لامپ هاي متال هاليد و يا فلورسنت به عنوان جایگزین استفاده نمود.

 

• موارد استفاده لامپ متال هاليد تنها در معابري است كه ضريب برگردان رنگ بالاتر از 40 در آن ناحیه مورد نیاز باشد و لامپ بخار سديم پر فشار هم توانایی تأمین این ضریب برگردان  را تا حوالي مقدار مورد نظر نداشته باشد.
• بنابراین از اين لامپ در معابر اصلي كه نياز به توان هاي بالا براي توليد نور دارند، مي توان بهره گرفت.
• در معابر محلي كه نياز به توان هاي پايين (حدود 40 وات و يا كمتر) دارند،می توان لامپ فلورسنت آن هم از انواع با ضريب بهره نوري بالا، به کار برد.
• محل استفاده از لامپ بخار سديم كم فشار بیشتر در معابر برون شهري و به خصوص در محدوده رصدخانه ها، تقاطع هاي واقع در معابر اصلي و همچنين آزاد راهها و يا بزرگراه هاي عبوري از حومه شهرها است.