عوامل موثر در 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 سیستم از اجزاء مختلفی که شامل خروجی پست های توزیع به بعد است،تشکیل می شود که جهت برق رسانی و تغذیه لامپ های روشنایی معابر، طراحی و ایجاد می شود.

آرایش نصب چراغ روشنایی معابر

منظور از آرایش نصب روشنایی معابر در واقع نحوه قرارگرفتن پایه های روشنایی نسبت به یکدیگر است. آرایش نصب پایه ها شامل چهار حالت نصب زیگزاگ، نصب روبه رو، نصب در یک طرف و نصب در وسط است. فاصله بین دو پایه متوالی در هر حالت نصب، به موازات خط مرکزی معبر اندازه گیری می شود.

قیمت پایه چراغ روشنایی معابر یکی از مواردی است که دست اندرکاران ، مسئولان شهری و همچنین شرکت های پیمانکاری که پروژه های عمرانی و شهری در دست دارند ، همواره به دنبال داشتن آن هستند تا بتوانند بر مبنای بودجه و توانایی کارفرما ، بهترین پیشنهاد و برنامه ریزی را در طراحی روشنایی محوطه محل پروژه خود به طور مثال برآورد تقریبی قیمت دکل نور یا برج نور  و قیمت انواع پایه چراغ لوله ای یا پایه چراغ چند وجهی را داشته باشند .

در واقع به دلیل گستردگی و تنوع زیادِ محصولات روشنایی و همچنین رده بندی محصولات در این دسته بندی از تجهیزات روشنایی شهری و با در نظر گرفتن نوسانات ارز و به تبع آن قیمت ورق و خدمات ، تهیه و به روز کردن این لیست امری دشوار به نظر می رسد .

مرکز فتومتریک

به یک منبع نور متمرکز، که به صورت یک نقطه نورانی باشد،مرکز فتومتریک گفته می شود، مانند یک لامپ. در صورت وجود بیش از یک لامپ در یک چراغ، مرکز هندسی آن ها به عنوان مرکز فتومتریک چراغ به شمار می آید.

ارتفاع نصب چراغ روشنایی معابر

به فاصله عمودی بین مرکز فتومتریک چراغ روشنایی معابر و سطح معبر، ارتفاع نصب گفته می شود.

بازوی پایه چراغ روشنایی معابر

بخشی از پایه که به صورت افقی و یا زاویه دار، از خط عمودی گذرنده از مرکز مقطع پایه در سطح زمین منحرف شده و تا نقطه اتصال چراغ به آن ادامه می یابد 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 نوری در واقع  به توان تشعشعات الکترومغناطیسی قابل رویت که خارج شده از منبع نور باشد، تعلق می گیرد. واحد اندازه گیری شار نوری لومن است.

ضریب بهره نوری

به نسبت شار نوری خروجی از منبع به توان الکتریکی آن ضریب بهره نوری یک منبع نور گفته می شود. ضریب بهره نوری از پارامترهای مهم لامپ بوده و واحد آن لومن بر وات است.

شدت نور

شدت نور یا تراکم شار نوری در فضا به نسبت شار نوری به زاویه فضایی گفته می شود. واحد شدت نور، کاندل است. میزان شدت نور در زاویه فضایی یک استرادیان که جریان نوری یک لومن وجود داشته باشد، یک کاندل است.

شدت روشنایی

شدت روشنایی در یک نقطه واقع بر یک سطح برابر است با نسبت شار نوری تابیده به جزء کوچک سطح که نقطه مورد نظر در آن واقع شده باشد. واحد شدت روشنایی لوکس LUX است.

توزیع نور

به توزیع شدت نور خروجی از یک چراغ در جهات مختلف فضا توزیع نور گویند.

خیرگی

خیرگی باعث کاهش تمایز بین اجسام  و زمینه آن (سطح زمین ) است و در واقع تراکم نور سطح جسم و زمین را به یکدیگر نزدیک می نماید.

هندسه معبر در روشنایی معابر

در واقع منظور از هندسه معبر، ارتباط بین مشخصه های معبر و سیستم روشنایی نصب شده در آن مثل فاصله نصب، ارتفاع نصب، آرایش نصب و ترتیب نصب است.

حجم ترافیک

حجم ترافیک از عوامل مهم در طراحی روشنایی معابر است و منظور از آن تعداد خودروهایی است که از یک مکان و مسیر مشخص در یک زمان معین عبور می کنند.

درخشش چراغ روشنایی معابر

به سهم تأثیر هر چراغ در روشن کردن میدان دید راننده بدون این که خیرگی یا مزاحمتی بروز پیدا کند، درخشش گفته می شود.

روشنایی با دکل بلند

برای نواحی بزرگ از نوعی سیستم روشنایی معابر که پایه های روشنایی آن، دکل های بلندی باشد که بر روی آن چندین چراغ (نورافکن) قرار داشته باشد، استفاده می شود.

۳ 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.

پایه‌های تابلوهای ترافیکی سازه‌هایی هستند که برای پشتیبانی از تابلوهای ترافیکی استفاده می‌شوند. آنها از مواد مختلفی از جمله فولاد، آلومینیوم و چوب ساخته می‌شوند و در اندازه‌ها و شکل‌های مختلف موجود هستند.رایج‌ترین نوع پایه تابلو ترافیکی، پایه لوله ای است. پایه‌های لوله ای از فولاد یا آلومینیوم ساخته می‌شوند و معمولاً در زمین کاشته می‌شوند. آنها برای پشتیبانی از علائم ترافیکی در بزرگراه‌ها، جاده‌ها و خیابان‌ها استفاده می‌شوند.

 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:

مقاله پیشنهادی:

انتخاب لامپ روشنایی معابر

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

•  در روشنایی معابر یکی از بهترین لامپ های مورد استفاده لامپ بخار سدیم پر فشار بوده و معمولاً این لامپ پیشنهاد می گردد. البته در معابری که ضریب برگردان رنگ بالایی مورد نیاز باشد و این لامپ نتواند آن را پوشش دهد، می توان از لامپ های متال هالید و یا فلورسنت به عنوان جایگزین استفاده نمود.

• موارد استفاده لامپ متال هالید تنها در معابری است که ضریب برگردان رنگ بالاتر از ۴۰ در آن ناحیه مورد نیاز باشد و لامپ بخار سدیم پر فشار هم توانایی تأمین این ضریب برگردان  را تا حوالی مقدار مورد نظر نداشته باشد.
• بنابراین از این لامپ در معابر اصلی که نیاز به توان های بالا برای تولید نور دارند، می توان بهره گرفت.
• در معابر محلی که نیاز به توان های پایین (حدود ۴۰ وات و یا کمتر) دارند،می توان لامپ فلورسنت آن هم از انواع با ضریب بهره نوری بالا، به کار برد.

تولید پایه چراغ راهنمایی فرآیندی پیچیده است که شامل مراحل زیادی است. مراحل اولیه فرآیند شامل طراحی و مهندسی پایه است. این شامل تعیین ارتفاع، عرض و ضخامت پایه و همچنین نوع موادی است که باید استفاده شود. .پس از نهایی شدن طراحی، مرحله بعدی ساخت پایه است. این شامل بریدن فولاد به اندازه، جوش دادن قطعات به هم و گالوانیزه کردن پایه برای محافظت از آن در برابر زنگ زدگی است.