Fotometrische reflectie-eigenschappen van wegverhardingen in

Fotometrische reflectie-eigenschappen van
wegverhardingen in woonwijken Grondslagen, meting en praktische analyse
Subtitel: invloed van lichtreflectie van verhardingen op de openbare verlichting
in woonwijken
Stadskanaal Luxemburglaan - meting en onderzoek met reflectometer Memphis®
Opdrachtgever:
Auteur:
Input en expertise producent:
Datum:
Versie:
www.lightsurfacecontrol.nl
Provincie Groningen - Gemeente Stadskanaal
Dirk Hetebrij
Piet Zijlstra
30-01-2014
1.1 definitief
Inhoudsopgave
1.
1.1
1.2
1.3
2.
2.1
2.2
3.
4.
4.1
4.2
5.
6.
6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
6.6
7.
7.1
7.2
8.
9.
9.1
9.2
9.3
9.4
9.5
9.6
9.6.1
9.6.2
9.6.3
9.6.4
9.7
10.
11.
11.1
11.2
Inleiding - scope
Inleiding
Scope
Leeswijzer
Algemene gegevens meting
Data en weersomstandigheden
Situatie meetlocatie Luxemburglaan
Witte steenslag Reflexstone® betonstraatstenen
Lichttechnische grootheden en richtlijnen
Lichttechnische grootheden
Richtlijn openbare verlichting
Luminantie en helderheid
Contrasten
Inleiding
Helderheidcontrast
Adaptatieluminantie en helderheidcontrast
Grenscontrast
Helderheid en kleur
Witte objecten bij nacht
Kleurherkenning bij openbare verlichting
Kleurherkenning en oogfysiologie
Kleur- en helderheid bij donkerte
Verblinding
Grondslagen lichtreflectie
Licht
Lichtreflectie en kleur – lichtheid
Lichtreflectie en textuur
Invloed micro- en macrotextuur op lichtreflectie
Retroreflectie
Invloed natte weersomstandigheden
Inleiding
Lichtheid en vochtige wegverhardingen
Spiegeling en natte wegverhardingen
Wegverhardingen en dauwpunt
Parameters lichtreflectie wegverharding
Recente ontwikkelingen openbare verlichting
Koplampverlichting
Koplampverlichting en verticale verlichtingssterkten
Ontwikkelingen koplampverlichting
Blz.:
4
5
7
7
7
7
8
8
9
9
10
11
12
12
13
13
17
18
18
19
19
22
24
25
25
26
27
29
31
31
31
32
33
34
35
36
38
38
40
2
12.
Praktische toepassing gemeten coëfficiënten
12.1 Inleiding
12.2 Luminantie-coëfficiënt Qd - NEN-EN 1436
12.2.1 Geometrie luminantie-coëfficiënt Qd
12.2.2 Dag- en nachtzichtbaarheid Qd
12.3 Luminantiefactor β – NEN – EN 1436
12.3.1 Geometrie luminantie-factor β
12.4 Retroreflectiecoëfficiënt Rl - NEN-EN 1436
12.4.1 Geometrie retroreflectiecoëfficiënt Rl
12.5 Gemiddelde luminantiecoëfficiënt Qo – CIE 66
12.5.1 Geometrie luminantiecoëfficiënt Qo
12.5.2 R-tabellen
12.6 Meetafwijkingen reflectiecoëfficiënten
12.7 Overzicht gemeten reflectiecoëfficiënten
13.
Metingen
13.1 Overzicht meetapparatuur
13.2 Afbeeldingen metingen en meetapparatuur
13.3 Meetgebied
13.4 Meetresultaten reflectiemetingen
14.
Rho – σ bepaling
14.1 Inleiding
14.2 Methoden Rho bepaling
15.
Openbare verlichting en gezichtsherkenning
15.1 Inleiding
15.2 Lichtberekeningen
15.3 Luminantiebeelden en gezichtsherkenning
16.
Luminantie en textuur wegverharding
17.
Verblinding van grote vlakken bij daglicht
18.
Lichtreflectie en veroudering
19.
Conclusies en aanbevelingen
20.
Duurzaamheid
21.
Eindconclusie onderzoek (status december 2013)
22.
Relevante documenten – literatuur
41
41
41
42
42
42
42
42
43
44
44
45
46
47
48
48
48
51
52
54
54
55
58
58
58
62
65
71
72
73
79
81
83
Bijlagen- extern:
Bijlage 1: Overzicht reflectiemetingen
Bijlage 2: Kalibreerrapporten
3
1. Inleiding - Scope
1.1 Inleiding
In opdracht van de gemeente Stadskanaal en de provincie Groningen heeft Light
Surface Control fotometrische reflectiemetingen en een praktische analyse
uitgevoerd aan een wegverharding bestaande uit elementenverharding. In het
vervolg van dit rapport te benoemen als lichtreflectie van wegverhardingen. De
meting heeft plaats gevonden te Stadskanaal (Luxemburglaan) in een woonwijk
met openbare verlichting.
Figuur 1: Luxemburglaan te Stadskanaal als woongebied. De kruisingsvlakken zijn
uitgevoerd met Reflexstone® betonstraatstenen van Kijlstra bestrating. Ook bevinden zich in
de straat traditionele rode gebakken klinkers. De openbare verlichting is uitgevoerd met
armaturen met Led technologie.
Op dit moment is een trend zichtbaar in Nederland naar banden en
wegverhardingen die meer licht reflecteren en /of een betere zichtbaarheid geven
dan de traditionele soorten in droge of natte toestand. Een oppervlak met een
hogere lichtheid reflecteert meer licht dan een zwart donker oppervlak bij een
zelfde belichting. Niet alleen de lichtheid van de wegverharding speelt een rol in
de lichtreflectie maar ook de micro- en macrotextuur die mede bepaalt in welke
richting het licht wordt gereflecteerd en in welke ruimtehoek.
De in dit rapport behandelde onderwerpen behoren voornamelijk toe aan de
verlichtingstechniek.
4
1.2 Scope
De visuele waarneming verzorgt voor een groot deel de benodigde informatie
om veilig en met voldoende comfort in de openbare ruimte te bewegen. De
verschillende soorten belichtingen die een rol spelen zijn:
1.
2.
3.
4.
Openbare verlichting
Koplampverlichting
Natuurlijk daglicht (zon- en hemellicht)
Natuurlijk avond-nachtlicht (maan- en hemellicht)
De scope van dit rapport behelst openbare verlichting in woonwijken in
samenhang met lichtreflectie van de wegverharding. De openbare verlichting
heeft naast een functie voor sociale veiligheid (fietsers-voetgangers) ook een
verkeersfunctie inclusief conflictgebieden (automobilisten en scooters) bij relatief
lagere snelheden en stopafstanden ten opzichte van stroomwegen. Comfort is van
belang voor beide functies en kan omschreven worden als het voorkomen van
visueel onbehagen. Het gaat om het tijdig herkennen van personen en objecten op
en vlak naast de weg en het goed kunnen volgen van het wegverloop-alignement
zonder overmatige verblinding. Met name de verkeersfunctie in woonwijken is
onderbelicht in de huidige aanbevelingen voor openbare verlichting.
Figuur 2: ook de verkeersfunctie voor automobilisten bij relatief lage snelheden speelt een rol
in de openbare verlichting voor woonwijken.
Tot de scope van het onderzoek behoort ook koplampverlichting met zijn
specifieke lichtverdeling en hoogwaardige technologische ontwikkelingen.
De invloed van lichtreflectie van wegverhardingen in woonwijken op de
openbare verlichting is in Nederland en Europa nog niet veel onderzocht.
5
Het gaat om een goed en doordacht gebruik van de beschikbare belichtingen en
het creëren van duidelijk zichtbare helderheidcontrasten bij verlichtingsniveaus
waarbij slechts een geringe- of geen kleurherkenning meer mogelijk is. Sinds
lange tijd wordt de lichtkwaliteit voor woonwijken in horizontale- en verticale
verlichtingssterkten [lux] weergegeven. Dit is het “opvallend” licht zonder
rekening te houden met de reflectie-eigenschappen van de wegverharding. Maar
dezelfde aanbeveling leidt op een zwarte donkere wegverharding tot een andere
mate van comfort als op een wegverharding met een hogere lichtheid.
De benadering in dit rapport is controversieel omdat met name comfort en
beleving bij openbare verlichting een actueel onderwerp is dat verder gaat dan
de huidige aanbevelingen voor openbare verlichting voor woonwijken. In dit
rapport wordt luminantie (gereflecteerd licht) gebruikt in samenhang met de
verlichtingssterkten uit de aanbeveling. Luminantie is een complexe maar ook
waardevolle lichttechnische grootheid als maat voor de waargenomen
helderheden, kleuren, helderheids- en kleurcontrasten van het visuele zintuig.
Hierdoor wordt een stukje toegevoegd van de complexe puzzel van wat comfort
is van openbare verlichting in woonwijken.
Er is in het onderzoek gemeten aan Reflexstone® betonstraatstenen van Kijlstra
Bestrating met als referentie traditionele rode gebakken klinkers die beiden in de
Luxemburglaan voorkomen. Hierdoor is het mogelijk geweest om zowel de
verschillen in lichtheid als textuur (mate van spiegeling) van wegverhardingen
en de invloed hiervan op openbare verlichting mee te nemen in het onderzoek.
Het onderzoek richt zich op de lichtreflectie onder droge weersomstandigheden
maar de gevolgen van vochtige- of natte weersomstandigheden op de reflectieeigenschappen van wegverhardingen worden ook behandeld. Met name de
combinatie van donkerte en natte weersomstandigheden kunnen leiden tot
situaties met slecht zicht.
Voor de invloed van de Reflexstone® wegverharding ten opzichte van de
traditionele rode klinker op de semi-cilindrische of verticale verlichtingssterkte
zijn lichtberekeningen uitgevoerd om deze invloed te kwantificeren.
Spectrale invloeden van de wegverharding en leeftijd weggebruikers zijn niet
meegenomen in het onderzoek. Ook opwaartse lumenstroom wordt niet
behandeld omdat de scope van het onderzoek comfort en kwaliteit van de
verlichting is voor de weggebruiker van de openbare ruimte in woonwijken.
6
De uitdaging van vernieuwende producten als Reflexstone® betonstraatstenen
en - banden is in de nabije toekomst een optimalisatie te bewerkstelligen van
lichtheid en textuur met de optredende belichtingen. Met andere woorden een
vergaande synergie van civiele eigenschappen met licht- en
verlichtingstechniek.
1.3 Leeswijzer
In hoofdstuk 19 staan de conclusies en aanbevelingen vermeld. In dit hoofdstuk
wordt per conclusie verwezen naar het desbetreffende hoofdstuk of paragraaf
waar de conclusie wordt behandeld. In hoofdstuk 20 volgt nog een eindconclusie
van het onderzoek.
2. Algemene gegevens metingen
2.1 Data en weersomstandigheden
Datum meting
24-04-2013
Locatie meting
Stadskanaal Luxemburglaan
Datum meting
24-04-2013
Weersomstandigheden meting
Reflectiemetingen droge wegverharding
Tabel 1: overzicht uitgevoerde metingen
Het meteorologisch zicht was voldoende tijdens de metingen (zie figuur 3).
Figuur 3: weerrapport van de meting station Eelde dd. 24-04-2013. Bron: KNMI.nl –
klimatologie- daggegevens
7
2.2 Situatie meetlocatie Luxemburglaan
De Luxemburglaan is uitgevoerd met Led armaturen (Stela Square - 10 High
Power Led) als openbare verlichting. De armaturen zijn uitgerust met een RF
managementsysteem zodat beheer op afstand mogelijk is en verschillende
dimscenario’s gehanteerd kunnen worden. De in te stellen dimstand is te
variëren tussen 20 % en 80 % van de totaal beschikbare lumenstroom. In het
vervolg van dit rapport aan te geven door procenten licht [% licht].
De wegverharding bestaat uit traditionele rode gebakken klinkers met op de
kruisingsvlakken Reflexstone® betonstraatstenen in de grijs, wit en zwart. De
kruisingsvlakken met de Reflexstone® betonstraatstenen zijn circa drie jaar
geleden aangelegd zodat veroudering en vervuiling in de reflectiemetingen zijn
meegenomen.
Figuur 4: links - situatie Luxemburglaan Stadskanaal met de kruisingsvlakken en openbare
verlichting (Stela square – Led). Rechts - detail kruisingsvlak met de grijze, witte en zwarte
Reflexstone® betonstraatstenen en onderaan de traditionele rode gebakken klinker.
3. Witte steenslag Reflexstone®
Reflexstone® betonstraatstenen bestaan uit beton met een deklaag uit natuurlijke
mineralen onder toevoeging van een witte steenslag Luxovit® (Of volledig
bestaande uit Luxovit®. Het handelt hier om een kunstmatig verkregen witte
steenslag (oorsprong is vuursteen) die wordt geproduceerd door kortstondige
calcinatie bij temperaturen tot circa 1.000 °C. De steenslag kenmerkt zich door
een hoge lichtheid zowel onder droge- als natte weersomstandigheden.
8
Figuur 5: afbeelding van witte steenslag Luxovit® met een hoge lichtheid. Bron: Luxol
Door toevoeging van de witte steenslag Luxovit® ontstaat een kenmerkende en
visueel zichtbare hogere lichtheid en ruwere macrotextuur. Zowel de lichtheid
als de ruwere macrotextuur zijn van belang voor de lichtreflectie-eigenschappen
van Reflexstone® betonstraatstenen ten opzichte van bijv. de traditionele rode
gebakken klinker of betonstraatsteen.
4. Lichttechnische grootheden en richtlijnen
4.1 Lichttechnische grootheden
De volgende lichttechnische grootheden uit de fotometrie zijn van belang in
relatie tot de openbare verlichting en de gemeten reflectiecoëfficiënten van de
wegverharding.
Verlichtingssterkte – symbool E [eenheid: lux]
Met verlichtingssterkte wordt de hoeveelheid licht (lumen) gedefinieerd die op
een eenheid van oppervlakte valt.
Figuur 6: links - verlichtingssterkte met de opvallende lichtstroom per oppervlakte-eenheid.
Rechts - meting van horizontale verlichtingssterkte E [lx] met meetcel horizontaal omhoog
gericht.
9
Luminantie – symbool L [eenheid: cd·m-2]
Met luminantie wordt het gereflecteerde licht richting een waarnemer
gedefinieerd en is een maat voor de waargenomen helderheid van een vlak.
Figuur 7: links - luminantie met de helderheid waargenomen door de waarnemer. Rechts meting van luminantie L [cd.m-2] onder 1° observatiehoek voor het meten van gereflecteerd
licht voor een automobilist als maat voor de waargenomen helderheid van een wegverharding.
4.2 Richtlijnen openbare verlichting
Er wordt in dit rapport uitgegaan van de huidige richtlijn voor openbare
verlichting (ROVL) zoals uitgegeven door de Nederlandse Stichting voor
Verlichtingskunde in april 2011.
Figuur 8: ROVL-2011 – Richtlijn voor Openbare Verlichting – Uitgave NSVV – Nederlandse
Stichting voor Verlichtingskunde-2011
De verlichtingsklassen voor openbare verlichting worden met deze richtlijn
ingedeeld naar ontwerpsnelheid :
Verblijfsgebied – kwaliteitscriterium verlichtingssterkte [eenheid - lux]
Verkeersfunctie – kwaliteitscriterium luminantie [eenheid - cd·m-2]
10
5. Luminantie en helderheid
De luminantie is de fysische intensiteit voor een waargenomen helderheid onder
vaststaande condities.
Luminantie
Luminantie is behalve van de reflectie-eigenschappen van de wegverharding en
de intensiteit van de belichting ook afhankelijk van hoeken van observatie en
lichtinval. Slechts met volkomen diffuse oppervlakken die in de praktijk niet
voorkomen is de waargenomen luminantie alleen afhankelijk van de
reflectiefactor (σ – Rho) en belichtingsintensiteit (hoofdstuk 9). Het grote aantal
variabelen maakt luminantie tot een ingewikkelde en onvoorspelbare
lichttechnische grootheid maar ook een heel interessante omdat het een maat is
voor wat de mens aan helderheden en kleuren kan waarnemen.
Helderheid
Wat een verkeersdeelnemer aan helderheid waarneemt is niet (absoluut)
meetbaar omdat het gaat om een subjectieve innerlijke zelfwaarneming
(introspectief). Helderheid is niet eenvoudig een kwestie van intensiteit van
licht dat op het netvlies valt. De visuele gewaarwording van helderheden hangt
ook van intensiteiten van licht waaraan het netvlies een ogenblik eerder was
blootgesteld (successief contrast) evenals van intensiteit van licht dat op andere
plaatsen van het netvlies valt (grenscontrast).
Tussen de intensiteit van het licht en de ervaren helderheid bestaat een zekere
samenhang. Bekend is dat de intensiteit van de belichting minimaal een factor
1,5 verhoogd moet worden voor het kleinst merkbare subjectieve verschil in
helderheid [NEN-EN 12464-1]. Onder praktijkomstandigheden wordt een
minimale factor 2 genoemd [8]. Dit wordt ook wel de helderheidtrap of de
logaritmische werking van het visuele zintuig genoemd. Dit is terug te vinden in
de verlichtingskwaliteiten van de aanbevelingen voor zowel binnen- als
openbare verlichting.
11
Tabel 2: aanbeveling verlichtingsklassen uit de Richtlijn Openbare Verlichting ROVL-2011.
Boven - P-verlichtingsklassen horizontale verlichtingssterkten. Onder - M- verlichtingsklassen luminanties. Duidelijk zijn de benodigde stappen te zien in de helderheidstrap. Bron:
NSVV – ROVL-2011
Bij een zelfde belichting betekent bovenstaande dat de lichtreflectie van
wegverhardingen minimaal met een factor 2 moet stijgen voor een volgende
verhoogde waargenomen stap in helderheid. Dit geldt ook voor verschillende
elementen om voldoende helderheidcontrast te creëren zoals bijvoorbeeld een
trottoir met een naastgelegen rijbaan.
6. Contrasten
6.1 Inleiding
Het visuele zintuig van de mens is in hoge mate gevoelig voor helderheids- en
kleurcontrasten. Zij bepalen de zichtbaarheid van objecten of delen van objecten
Met het zien van kleurcontrasten neemt de beleving en comfort toe.
6.2 Helderheidcontrast
De zichtbaarheid van objecten of delen van objecten op basis van
helderheidcontrast wordt gekwantificeerd door een viertal variabelen. Dit wordt
aangegeven met het luminantiecontrast (symbool C*).
12
Hoe hoger het luminantiecontrast ten opzichte van de contrastgrens (symbool
Cth*) des te beter is de zichtbaarheid van het object en hoe groter de kans dat
het waargenomen wordt (Visibility Level). Tevens neemt het zichtcomfort toe.
Afkortingen vanuit Engelse literatuur: C-Contrast ook wel brightness contrast genoemd en
Cth- Treshold contrast.
Het optredende luminantiecontrast is afhankelijk van:




Luminantie omgeving (adaptatie-luminantie )
Luminantie-verschil object-directe omgeving (luminantie-verschil)
Projectie objectgrootte op het netvlies (bij relatief kleine objectgroottes)
Waarnemingstijd object aan visueel zintuig
De afhankelijkheid van de zichtbaarheid van bovenstaande variabelen is terug te
vinden in de onderstaande figuur.
Figuur 9: de zichtbaarheid van een object is o.a. afhankelijk van de objectgrootte (verticaal
variërend) en van het helderheidcontrast (horizontaal variërend). Indien dit figuur bij hoog
verlichtingsniveau (overdag) of bij laag verlichtingsniveau (s’-avonds) wordt bekeken zal de
zichtbaarheid van stippen ook verschillen met als variabele de adaptatie-luminantie Bron:
DIN 5044 (D)
13
6.3 Adaptatieluminantie en helderheidcontrast
De adaptatie-luminantie wordt bepaald in het gezichtsveld van de waarnemer.
Het totale gezichtsveld van de mens is zoals aangegeven in figuur 10.
Figuur 10: het totale gezichtsveld van de mens in graden
Het wegprofiel vertegenwoordigt hierbij in perspectief maar een klein deel van
het totale gezichtsveld. Objecten, delen van objecten en personen verschijnen op
afstand met kleine objectgrootten op het netvlies.
Figuur 11: gezichtsveld van een automobilist in een woonwijk. De scène van het wegprofiel
op enige zichtafstand is maar een klein deel van het totale gezichtsveld en speelt zich met
name af in het centrale foveale gezichtsveld.
Bij daglicht zal door het hemelaandeel de bovenste helft van het gezichtsveld
meer helder verschijnen dan het onderste gezichtsveld. De adaptatieluminantie is
hoog en er kunnen optimaal kleur- en helderheidscontrasten en vorm
onderscheiden worden. De contrastgevoeligheid is hoog.
14
Bij donkerte met openbare verlichting is de daglichtsituatie te zien in “negatief”.
De openbare verlichting zal door de luminantie van de wegverharding de
luminantieadaptatie in het centrale foveale gezichtsveld vóór de waarnemer
bepalen in samenhang met een veelal donkere omgeving. De
adaptatieluminantie en de contrastgevoelig zijn laag. Kleur- en
helderheidcontrasten kunnen wegvallen waardoor personen en objecten
onzichtbaar kunnen worden. Een hogere licht-reflectie van de wegverharding in
het gezichtsveld leidt hierbij onder een zelfde belichting tot een hogere
adaptatieluminantie.
Figuur 12: bij donkerte met openbare verlichting wordt de adaptatieluminantie in het
gezichtsveld voornamelijk bepaald door de verlichte wegverharding in samenhang met een
donkere omgeving. Rode stippellijn geeft aan positie waarnemer.
Bovenstaande figuur 12 is in onderstaand luminantiebeeld van de meting te
Stadskanaal terug te vinden.
Figuur 13: luminantiebeeld Stadskanaal Luxemburglaan bij ingeschakelde openbare
verlichting. Luminantie gebakken rode klinkers bedraagt circa 0,2 tot 0,3 cd·m-2. Luminantie
Reflexstone® kruisingsvlak circa 1 cd·m-2.
15
De luminantie van de wegverharding van de traditionele gebakken rode klinkers
bedraagt bij de openbare verlichting circa 0,2 tot 0,3 cd·m-2. De volgende
grafiek geeft de relatie tussen adaptatieluminantie, benodigd luminantieverschil
en objectgrootte. De grafieken geven de contrastgrens (symbool Cth) op de
grens van zichtbaarheid.
In figuur 14 wordt de contrastgrens de bepaald bij een objectgrootte van 6
hoekminuten. Dit geeft aan een object of deel van een object met een grootte
van 10*10 cm op een afstand van circa 60 meter.
Figuur 14: contrastgrens Cth in afhankelijkheid van adaptatie-luminantie, benodigd
luminantie-verschil object-omgeving en objectgrootte in het gezichtsveld. Grafieken geven de
waarden op de grens van zichtbaarheid zonder verblinding. Lichtblauwe lijn is een
objectgrootte van 6 minuten. Bron: Osram met bewerking Light Surface Control
In bovenstaande figuur 14 is te zien dat bij de relatief kleine objecten (6
hoekminuten) de contrastgrens lager komt te liggen bij een hogere adaptatieluminantie. Bij een adaptatieluminantie van 0,1 en 0,3 cd·m-2 wordt de
contrastgrens respectievelijk minimaal 40 % en 20 %. De contrastgevoeligheid
neemt toe met de adaptatieluminantie. In de praktijk betekent dit dat een
wegverharding met een hogere lichtreflectie bij een zelfde belichting zal zorg
dragen voor een hogere adaptatieluminantie waardoor de contrastgevoeligheid
toeneemt.
16
Kleinere objecten of delen van objecten worden hierdoor eerder waargenomen
binnen het centrale foveale gezichtsveld. Bovenstaande beschouwing geldt
alleen voor kleine en lage objecten op grotere zichtafstanden of delen van
objecten die afsteken tegen de helderheid van de wegverharding.
6.4 Grenscontrast
Naast het behandelde (helderheids-) contrast is ook nog van belang het
simultaan- of grenscontrast. Bij elke primaire lichtprikkel op netvlies ontstaat
een contrasterende prikkel met de volgende eigenschappen:
1. Deze prikkel komt later maar blijft ook langer dan de primaire
lichtprikkel
2. Hij ontstaat op de plaats van primaire prikkel maar breidt zich ook uit
naar de omgeving.
De contrasterende prikkel op de plaats van de primaire prikkel op het netvlies
geeft aanleiding tot vermindering van het effect (nivellering) en in de omgeving
tot grens - of simultaancontrast. Aan de grens van een helder vlak en een donker
vlak wordt het heldere vlak nog helderder en het donkere vlak nog donkerder.
Het verschil wordt verdiept en dit mechanisme wordt grenscontrast genoemd.
Daar het grenscontrast ook bij kleine helderheidverschillen optreedt worden zeer
kleine verschillen in objectieve helderheid boven de waarnemingsdrempel
geheven.
Figuur 15: grenscontrast verdiept het verschil in helderheid. De grijze ring lijkt tegen de
zwarte achtergrond iets lichter dan tegen de witte achtergrond. Dit verschil wordt nog
verdiept wanneer de scheidslijn zeer strak is getrokken bijvoorbeeld door een dunne draad
over de scheiding van zwart met wit vlak te trekken. Bron [9].
17
Praktisch gezien is grenscontrast van belang voor de zichtbaarheid bij donkerte
van elementen met een hoge- en lage lichtreflectie die zich in elkaars directe
omgeving bevinden bijvoorbeeld een rijbaan met een trottoirband.
6.5 Helderheid en kleur
Bij toe- en afnemende verlichtingsniveaus werken helderheid- en kleur samen
op bijvoorbeeld in het grijsgebied van zwart naar wit. Dit is bijvoorbeeld te zien
aan een witte wegmarkering die als wit verschijnt bij voldoende belichting en
steeds grijzer verschijnt bij een lager verlichtingsniveau. Dit effect is ook bij
daglicht goed zichtbaar op windmolens in het landschap die op het zelfde
moment als wit overkomen wanneer beschenen met zonlicht maar als
donkergrijs worden ervaren in de schaduw van wolken.
Figuur 16: verschil in helderheid en witheid van windmolens in het landschap in
afhankelijkheid van beschaduwing door wolken of volle zon. Voorste drie windmolens zitten
in de schaduw van wolken en verschijnen donkergrijs. Vanaf de vierde zijn de windmolens
door de zon beschenen en verschijnen lichtgrijs tot wit. Bron: Light Surface Control
6.6 Witte objecten bij nacht
Het visuele zintuig is in hoge mate gevoelig voor helderheidverschillen.
Helderheidcontrast, grenscontrast, het grote helderheidbereik van het visuele
zintuig en plaatselijke adaptatie zijn er de oorzaak van dat wegverhardingen met
een hogere lichtheid een beter horizontaal alignement laten zien ten opzichte van
een donkere wegverharding zelfs bij hemel- en maanlicht tijdens donkerte. Denk
in dit verband aan praktijkvoorbeelden van witte voorwerpen bij nacht als een
witte grintweg of schuim van de branding bij donkerte. Deze verschijnselen zijn
reeds verrassend helder zelfs bij zwak hemellicht.
18
7. Kleurherkenning bij openbare verlichting
7.1 Kleurherkenning en oogfysiologie
Kleurherkenning ondanks een niet volledig onderscheidend vermogen zoals
deze zich voordoet met openbare verlichting in woongebieden is van belang
omdat dit de beleving en comfort vergroot. De mens is van nature het meest
gewend aan “wit” daglicht met daarbij behorende uitstekende kleurweergave en
kleurherkenning. Het oog is als optisch instrument een belangrijk onderdeel van
het visuele zintuig.
Figuur 17: horizontale doorsnede van het oog. Het oog is een bolvormig orgaan met een
diameter van circa 24 mm Bron [9]
Cornea – hoornvlies
Retina – netvlies
Conjunctiva - bindvlies
Door de optische breking van het inkomende licht van hoornvlies en in mindere
mate van de lens wordt een lichtbeeld geprojecteerd op het netvlies.
Het netvlies bestaat uit een mozaïek van lichtreceptoren die de patronen van
lichtenergie kunnen omzetten in zenuwimpulsen die zich langs de zenuwvezels
naar de hersenen voortplanten.
19
Voor het waarnemen van helderheden- en kleuren zijn de verschillende
lichtreceptoren op het netvlies van belang genoemd naar hun microscopische- en
anatomische vorm: de kegeltjes en staafjes.
Figuur 18: netvlies met in rood de kegeltjes en staafjes in mozaïek gegroepeerd. Licht komt in
de figuur van bovenaf en dringt door de verschillende lagen van het netvlies. De totale
netvliesdikte bedraagt circa 0,1 mm. De laag zenuwvezels neemt van voren naar achteren in
het oog toe in dikte tot circa 0,4 mm. Bron [9]
De kegeltjes combineren kleurenzien met een geringe lichtgevoeligheid voor
zwak licht en functioneren volledig bij dagzien (fotopisch). De staafjes zijn
daarentegen lichtgevoelig voor zwak licht en zijn kleurenblind en geven nog
schakeringen in het grijsgebied. De staafjes functioneren volledig bij nachtzien
(scotopisch). In het tussengebied (mesopisch) functioneren zowel de kegeltjes
als de staafjes volgens een complex mechanisme. Dit mechanisme van de
kegeltjes en staafjes wordt gestuurd door het fysisch verlichtingsniveau op het
netvlies welke gerelateerd is aan de fotopische luminantie. Dit is de luminantie
behorende met het aan licht geadapteerde visuele zintuig volgens de ooggevoeligheidskromme V(λ). Dit in tegenstelling tot het volledig aan donker
geadapteerde visuele zintuig volgens de ooggevoeligheidskromme V’(λ).
20
Figuur 19: spectrale ooggevoeligheidskrommen voor scotopisch en fotopisch zien. Bron [9]
met bewerking Light Surface Control
De huidige fotometrie met de besproken lichttechnische grootheden in hoofdstuk 4 zijn gebaseerd op de fotopische ooggevoeligheidkromme V(λ).
Resumerend behoort bij de krommen van figuur 19 de volgende indeling naar de
fotopische luminantie.
Gebied – receptoren
Fotopisch - kegeltjes
Scotopisch - staafjes
Mesopisch - kegeltjes-staafjes
Fotopische
luminantie L*
[cd·m-2]
>6
< 0,04
0,04 < L < 6
Tabel 3: overzicht functioneren receptoren en bijbehorende fotopische luminanties L
* In de literatuur worden verschillende bereiken gevonden voor het mesopisch gebied o.a.
0,001 < L < 10 cd·m-2. De cijfers in tabel… zijn gebaseerd op praktijkcijfers van Schréder
Marc Frankinet - The Right Light – uitgave 2000.
De wegverharding bevindt zich met openbare verlichting met fotopische
luminanties grotendeels in het mesopisch gebied wat te zien is in volgend
luminantiebeeld van de wegverharding van de Luxemburglaan te Stadskanaal.
21
Figuur 20: luminantiebeeld Stadskanaal Luxemburglaan bij ingeschakelde openbare
verlichting (80 % licht). Luminanties van wegverharding en objecten-personen liggen onder
de 1 cd·m-2 met de overheersend groene- en blauwe luminantie-kleuren. Uitgezonderd de
lichtbronnen van de armaturen die veel hogere luminanties geven.
Het praktisch belang voor openbare verlichting is hierbij dat de kleurherkenning
afneemt bij steeds lagere verlichtingsniveaus. Vanaf luminanties lager dan circa
0,04 cd·m-2 worden helemaal geen kleuren meer waargenomen maar alleen nog
helderheden in grijstinten. Er kan van dit verlichtingsniveau sprake zijn bij delen
van het wegprofiel met de huidige gangbare aanbevelingen in woonwijken (zie
ook hoofdstuk 16). Dit geldt des te meer als er ook nog rekening wordt
gehouden met het voeren van dimstanden.
Een wegverharding met een hoge lichtreflectie zal rondom de grens van
kleurherkenning bij de dezelfde zwakke belichting eerder nog een
kleurherkenning geven dan een wegverharding met een lage lichtreflectie.
7.2 Kleur- en helderheid bij donkerte
Door de vermindering van de kleurherkenning gaande van licht naar donker
worden reflectiefactoren voor de zichtbaarheid steeds belangrijker ten opzichte
van kleuren. Helderheidcontrasten krijgen de overhand boven kleurcontrasten.
Vergelijk hierbij de overgang van dag- naar maanlicht waarbij met maanlicht
geen kleuren meer waargenomen kunnen worden en objecten alleen nog in
grijstinten en kleurloos verschijnen.
22
Daglicht → Eh 5.000 tot 90.000 lux
Maanlicht → Eh 0,02 tot 0,2 lux
Figuur 21: afnemende kleurherkenning gaande van licht naar donker - Eh: horizontale
verlichtingssterkten in Lux. Bron: DIN 5044
Door afname van het zien van kleuren worden bij donkerte helderheidcontrasten
aan de hand van de reflectiefactoren steeds belangrijker voor de zichtbaarheid.
Dit is te zien aan de hand van een kleurenkaart met reflectie-factoren (Rho-σ).
Kleuren met een reflectiefactor in dezelfde bandbreedte kunnen bij donkerte een
onzichtbaar helderheidcontrast geven. Een voorbeeld is een standaard grijze
trottoirband en een donkerrode klinker met reflectie-factoren van respectievelijk
circa 10 tot 20 %.
Deze combinatie zal bij een zwakke belichting indien de kleurwaarneming
vermindert te weinig helderheidcontrast geven voor voldoende zichtbaarheid.
Een goede aanname vanwege de logaritmische werking van het visuele zintuig
lijkt een reflectiefactor die minimaal circa twee keer zo hoog is om voldoende
helderheidcontrast te verkrijgen (zie hoofdstuk 5).
Een lichtgrijze kleur richting wit met een reflectiefactor van hoger dan 40 % zal
al gauw voldoende helderheidcontrast geven ten opzichte van een donkerrode
kleur.
23
Figuur 22: kleurenkaart met gelijkwaardige reflectiefactoren (Rho) voor donkergrijs (links)
en donkerrood (rechts). Bij donkerte wanneer kleuren minder zichtbaar worden zullen
wegverhardingen of elementen met deze kleuren bij dezelfde belichting weinig of geen
helderheidcontrasten geven . Linker waarden met gloeilamplicht (2.850 Kelvin) en rechter
waarden voor TLD licht (6.500 Kelvin). Bron-informatie kleurenkaart: Light Surface Control
Door de vermindering van de kleurherkenning in het mesopisch gebied gaande
van licht naar donker worden reflectiefactoren voor de zichtbaarheid steeds
belangrijker ten opzichte van kleuren. Helderheidcontrasten krijgen de overhand
boven kleurcontrasten.
8. Verblinding
Verblinding geeft vaak aanleiding tot verminderd zicht. Tevens kan verblinding
een sterk gevoel van onbehagen oproepen. Verblinding van armaturen dient zo
veel mogelijk beperkt te worden.
Door verblinding van armaturen, koplampverlichting of fel omgevingslicht
kunnen objecten of delen van objecten in het directe gezichtsveld zich
eenvoudig onder de grens van zichtbaarheid gaan begeven.
Figuur 23: door verblinding van armaturen kunnen objecten/personen onzichtbaar worden.
Links- met hoge mate van verblinding - rechts met lage mate van verblinding
24
Verblinding is een complex fenomeen welke raakt aan fysiologische- en
psychologische factoren. Naar de oorzaken van verblinding is veel onderzoek
verricht zowel in de binnenverlichting als in de openbare verlichting. De
gevonden formules hanteren over het algemeen de volgende parameters voor de
verblinding van een lichtbron.
 Omgevingsluminantie (adaptatie-luminantie)
 Helderheid en afmeting lichtbron
 Positie lichtbron ten opzichte van waarnemer
In bovenstaande opsomming is te zien dat de adaptatieluminantie een parameter
is voor de mate van verblinding . Over het algemeen wordt in de verschillende
verblindingformules de verhouding van de (sluier-) luminanties van de
lichtbronnen tot de adaptatieluminantie gebruikt als maat van verblinding. Hoe
lager deze verhouding des te minder verblinding.
In de praktijk betekent dit dat een wegverharding met een hogere lichtheid met
een bijbehorende hogere adaptatieluminantie bij een zelfde belichting zal zorg
dragen voor een lagere mate van verblinding ten opzichte van een donker
gekleurde wegverharding met een lage lichtreflectie.
9. Grondslagen lichtreflectie
9.1 Licht
Licht is stralingsenergie die wordt overgebracht door elektromagnetische
straling en die visueel door een mens kan worden waargenomen.
De golflengte van de lichtstraling of kortweg licht bedraagt 380 - 760 nm
(nanometer) en is een beperkt interval van het totale elektromagnetische
spectrum. Om een idee te krijgen van de golflengtegrootte van het licht ten
opzichte van bijvoorbeeld een mineraal aggregaat werkt onderstaande tabel de
grootte van de golflengte toe naar millimeters:
Uitdrukking golflengte licht
nm - nanometer [10-9 m]
μ - micronmeter [10-6 m]
mm - millimeter [10-3 m]
Grootte golflengte licht
380 - 760
0,380 - 0,760
0,000380 - 0,000760
Tabel 4: verschillende uitdrukking van de grootte van de golflengte van het licht van
nanometer naar millimeter. Bron: Light Surface Control
25
9.2 Lichtreflectie en kleur - lichtheid
De kleur van een materiaal bepaalt mede de hoeveelheid licht die wordt
geabsorbeerd en gereflecteerd. Onderstaande kleurenkaart geeft het verloop van
de reflectie weer van de lichtheid verlopend van zwart naar wit.
Figuur 24: kleurenkaart met reflectiegraad van kleur zwart naar wit. Linker waarden met
gloeilamplicht (2850 Kelvin) en rechter waarden voor TLD licht (6500 Kelvin). Waarden
voor diffuus opvallend licht. Het ronde gat in het midden is voor vergelijkingsproeven.
Bron-informatie kleurenkaart: Light Surface Control
26
Lichtheid is de mate van wit- of zwartheid van een kleur met een meer donkere
of lichtere kleurindruk. In figuur 24 is te zien dat een witte kleur veel meer licht
reflecteert dan een zwarte of donker-grijze kleur. Dit is van belang voor
toevoeging van een witte steenslag aan Reflexstone® betonstraatstenen.
9.3 Lichtreflectie en textuur
Het verschil hierin van materialen is alleen goed met elkaar te vergelijken met
parallel invallende lichtstralen zoals in de onderstaande figuren is weergegeven.
Volkomen spiegelend - spiegelwet
Hoek van inval = hoek van uitval
ten opzichte van normaal in één vlak
Volkomen diffuus
Alzijdige verstrooiing
Gemengde reflectie
Oppervlakte wegverharding
Figuur 25: verschillende vormen van lichtreflectie van een materiaal te onderscheiden bij
parallel invallende lichtstralen
Volkomen spiegelende reflectie
Bij volkomen spiegelende reflectie blijven de gereflecteerde lichtstralen in het
vlak van inval en geldt de bekende spiegelwet: hoek van inval is hoek van uitval
-reflectie. Het gereflecteerde licht op een oppervlak is slechts in één specifieke
positie zichtbaar met de waarneming richting de lichtbron.
27
Voorbeelden bij benadering zijn vlakke, platte en gladde materialen zoals
gepolijste metaaloppervlakken (spiegels), glas en water. Bij een mechanische
bewerking van materialen gaat de spiegelwet al niet meer volkomen op vanwege
“oppervlakte-fouten” in de orde van grootte vanaf enige tienden micronmeter.
Er ontstaat verstrooiing van het licht. Een ander bekend verschijnsel bij
spiegelende reflectie is het toenemen van het gereflecteerde licht bij een grotere
hoek van lichtinval. Hoe schuiner- meer strijkend- het licht over de
wegverharding gaat hoe hoger de lichtreflectie (Fresnel formules).
reflectance of a water surface
1
0,9
0,8
reflectance
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
angle of incidence
Figuur 26: spiegelende reflectie. Boven - voorbeeld toename van lichtreflectie op een vlakke
glazen plaat bij steeds schuinere lichtinval rekening houdende met de reflectie van beide
oppervlakken. Onder – grafische weergave van de spiegelende reflectie (reflectance) op een
wateroppervlak in relatie tot de hoek van lichtinval ten opzichte van de verticaal (angle of
incidence).
28
Volkomen diffuse reflectie
Bij ideaal diffuse materialen wordt het parallel invallend licht alzijdig “random”
verstrooid en is het geflecteerde licht in alle richtingen zichtbaar.
Bij een bepaalde “opvallende” verlichtingssterkte is de luminantie in alle
richtingen is gelijk. Voorbeelden bij benadering zijn matte oppervlakken als
talkpoeder, verse sneeuw en gips.
Gemengde reflectie
Een optisch gezien ruw oppervlak als wegverharding reflecteert niet volkomen
spiegelend en heeft altijd een zekere mate van verstrooiing. In de praktijk zijn
vele tussenvormen van bovenstaande volkomen reflectievormen mogelijk
benoemd als gemengde reflectie.
9.4 Invloed micro- en macrotextuur op lichtreflectie
Onder textuur worden de oneffenheden of ruwheden van een materiaal verstaan
en wordt onderverdeeld in micro- en macrotextuur.
Hoe de lichtreflectie plaats vindt hangt naast de lichtheid van een materiaal af
van de micro- als macrotextuur en voert terug tot de grootte van de golflengte
van het licht. De micro- en macrotextuur bepalen in welke richting en
ruimtehoek het invallende licht wordt gereflecteerd. Met andere woorden: Hoe
wordt het gereflecteerde licht verdeeld in de ruimte ?
Macrotextuur
Optisch gezien gaat het bij wegverharding om reflectie aan ruwe oppervlakken
waarvan de oppervlakte-oriëntering ten opzichte van het invallende licht en het
zich voordoen van holten tot enkele millimeters van belang zijn voor de
lichtreflectie (textuurdiepte).
Wat betreft deze oriëntatie ontstaat verstrooiing van het invallende licht door en
groot aantal hellende vlakjes met verschillende oriëntatie met een spiegelend
aandeel (hoek van inval = hoek van uitval).
29
Figuur 27: een ruwe macrotextuur kent een mate van verstrooiing door de verschillende
oppervlakte-oriëntering waarbij ieder vlakje spiegelend reflecteert ten opzichte van de
normaal. Drie voorbeelden. Bron: Light Surface Control
Figuur 28: 20 x vergroting van een witte steenslag met de zichtbare verschillende oppervlakte
oriëntering. Bron: Light Surface Control
Microtextuur
De verstrooiing van het licht kan ook op microschaal plaats vinden door het niet
meer zuiver opgaan van de spiegelwet. Door de zeer kleine golflengte van het
licht is er ook invloed van de microtextuur wat teruggaat tot het microkristallijn
karakter van de gebruikte aggregaten.
Figuur 29: ook op microschaal kan verstrooiing van het licht ontstaan op het oppervlak
waardoor de spiegelwet niet zuiver geldt . Twee voorbeelden. Bron: [7]
30
9.5 Retroreflectie
Er is nog een andere soort van reflectie genaamd retroreflectie die in de
literatuur voor verlichtingstechniek niet veel wordt behandeld. Hierbij staan
waarnemer en belichting in nagenoeg dezelfde hoek ten opzichte van elkaar en
wordt het licht voor een deel teruggekaatst in de richting waar het vandaan
komt. Dit is het geval bij de gemeten retroreflectie-coëfficiënt Rl.
Figuur 30: afbeeldingen van retroreflectie. Bron: [5].
Bij retroreflectie dient onderscheid gemaakt te worden in oppervlakte-retroreflectie zoals bij wegverhardingen en lichtsturing zoals met retroreflecterende
folie voor verkeersborden of vrachtwagensignalering.
Figuur 31: verschil tussen oppervlakte-retroreflectie (midden) en retroreflectie met
lichtsturing (onder). Het licht wordt bij retroreflectie met lichtsturing zoals met
retroreflecterende folie in een zeer kleine ruimtehoek teruggestraald.
9.6 Invloed vochtige- en natte wegverhardingen
9.6.1 Inleiding
Met vochtige- of natte wegverharding wijzigen de reflectie-eigenschappen zich
volledig ten opzichte van de droge toestand. Dit geldt zowel voor de lichtheid
als de spiegeling van de wegverharding.
31
Met een vochtige wegverharding vult zich de microtextuur en met een natte
wegverharding wordt de macrotextuur gevuld totdat inundatie ontstaat
(watervullende) macrotextuur – zie ook figuur 34)
9.6.2 Lichtheid en vochtige wegverhardingen
Over het algemeen neemt de lichtheid van een vochtige wegverharding af door
opname van water in de tussenruimten van de textuur. Hierdoor verschijnt een
vochtige wegverharding donkerder dan als deze droog is. Dit kan bij donkerte
leiden tot een meer beperkt zichtbaar wegverloop-alignement. Dit verschijnsel
kan moet gemeten worden met reflectometers met kleinere zichtafstanden
(grotere observatiehoeken – bijvoorbeeld Qd en Beta) omdat anders de spiegeleffecten van het water aan het oppervlak teveel invloed krijgen en de lichtreflectie kan stijgen. Dit komt echter niet overeen met wat visueel wordt waargenomen.
Figuur 32: voorbeeld standaard grijze betontegel met vochtige- (donker) en droge (lichte )
delen.
Uit eerder onderzoek van Light Surface Control met Reflexstone® RWS banden
in vergelijking met traditionele grijze betonbanden is gebleken dat Reflexstone®
banden een beduidend hogere lichtheid behouden in vochtige- of natte toestand
dan standaard grijs beton.
Er is nog weinig onderzoek bekend naar de lichtreflectie-eigenschappen van
wegverhardingen onder natte weersomstandigheden. Permeabiliteit
(doorlaatbaarheid) van de gebruikte materialen en macrotextuur spelen hierbij
een rol.
32
9.6.3 Spiegeling en natte wegverhardingen
Bij inundatie zal de macrotextuur watervullend zijn en ontstaat alleen nog
spiegelende reflectie. Maar ook in de fase tussen een droge wegverharding en
inundatie ontstaat een toename van de spiegeling. Hierdoor ontstaan hinderlijke
en verwarrende spiegelingen van openbare - en automobielverlichting (zie
figuur 33) waardoor kleuren en wegmarkeringen minder zichtbaar worden en de
verblinding toeneemt.
Figuur 33: voorbeeld van een droge-(boven) en natte (onder) wegverharding op dezelfde
locatie . Bij een natte wegverharding met zichtbare hinderlijke en verblindende glanseffecten.
Met het nat worden van de wegverharding kan de spiegelfactor S een zeer grote
waarde aannemen. Er ontstaat hier een verschil in macrotextuur. Een fijnere
macrotextuur zal eerder een gesloten waterfilm (inundatie) vertonen dan een
grovere macrotextuur.
33
Figuur 34: Links - verklaring van de hogere spiegelwaarde bij een natte wegverharding met
een fijnere macrotextuur (spiegel). Rechts - een meer grove macrostructuur blijft ook in natte
toestand enigszins diffuus reflecteren.
Figuur 34: invloed macrotextuur van een nat asfalt op de spiegelfactor S nat . Bron: CIE
Met de retroreflectiecoëfficiënt Rl wordt de terugwaartse reflectie omschreven
richting een automobilist van zijn eigen koplampverlichting. Van belang in het
verkeer, zeker bij natte weersomstandigheden, is om ook de voorwaartse
lichtreflectie van koplampverlichting te kunnen kwantificeren. Op dit moment is
hier nog geen commerciële insitu-meetapparatuur voor beschikbaar. De mate
van spiegeling door voorwaartse lichtreflectie van koplampverlichting zal van
een wegverharding met een lage spiegelfactor S zoals Reflexstone®
betonstraatstenen lager liggen dan van een meer vlakke en platte wegverharding
(traditionele rode klinker).
9.6.4 Wegverharding en dauwpunt
Tabel 5 laat het verband zien tussen de relatieve vochtigheid en
luchttemperatuur en de temperatuur van de wegverharding waarbij de
wegverharding vochtig wordt. Dit wordt als dauwpunt bestempeld.
34
Tabel 5: dauwpuntbepaling van een wegverharding in afhankelijkheid van de relatieve luchtvochtigheid [%] en luchttemperatuur [C°]. Indien de temperatuur van de wegverharding
lager wordt dan het getal in de tabel ontstaat een vochtige- of natte wegverharding. Bron en
informatie wegdektemperaturen - Light Surface Control
In Nederland kan de relatieve vochtigheid in de perioden oktober tot en met
maart tijdens donkerte onder droge weersomstandigheden al betrekkelijk snel
minimaal 80 % bedragen zodat de oppervlaktetemperaturen van
wegverhardingen waarbij deze vochtig of nat worden niet ver onder de
luchttemperatuur komen te liggen. Wegverhardingen, banden en wegmarkering
zullen in de genoemde periode dan ook bij donkerte veelal vochtige- of natte
reflectie-eigenschappen vertonen.
9.7 Parameters lichtreflectie wegverharding
Resumerend geeft de volgende tabel een overzicht van parameters die voor
lichtreflectie van wegverhardingen van belang zijn:
Parameters lichtreflectie wegverhardingen
Mate lichtheid van de micro- en macrotextuur
Mate spiegeling-verstrooiing macrotextuur
Mate spiegeling-verstrooiing microtextuur - bijvoorbeeld steenslag
Droge of vochtige - natte wegverharding - mate van inundatie
Type belichting - hemellicht- openbare verlichting – koplampverlichting en
hoeken van lichtinval
Positie waarnemer
Intensiteit belichting
Spectrale eigenschappen wegverharding-belichting
Tabel 6: overzicht relevante parameters lichtreflectie wegverhardingen
35
10. Recente ontwikkelingen openbare verlichting
Openbare verlichting heeft zich bewezen voor zichtbaarheid van het horizontaal
alignement en het zichtbaar maken van personen en objecten. De meest recente
ontwikkelingen in openbare verlichting hebben te maken met energiebesparing
en de bijbehorende beoogde CO2 reductie. De drijfveer hiervoor is het Kyoto
verdrag.
1. Led verlichting
Er is een duidelijke trend gaande met de overgang van conventionele lichtbronnen naar Led-verlichting met veelal witte lichtkleuren.
Figuur 35: voorbeeld armatuur uitgerust met Led technologie. Bron: Schréder TECEO
2. Licht op maat - dimmen openbare verlichting - aanwezigheidsdetectie
Dimmen van openbare verlichting wordt steeds belangrijker. Hiermee wordt de
openbare verlichting adaptief gemaakt aan heersende omstandigheden als o.a.
gebruiks- en verkeersintensiteit. Ook systemen met aanwezigheidsdetectie of via
Apps (Stadskanaal) zijn beschikbaar. Deze systemen kunnen als licht op maat
bestempeld worden,
Figuur 36: voorbeeld openbare verlichting met een aanwezigsheidsdetectie voor een groep
armaturen. Bron: Schréder
36
3. Openbare verlichting verkeersfunctie buitengebieden
Openbare verlichting in buitengebieden met specifiek een verkeersfunctie van
gemeenten en provincies wordt steeds meer gereduceerd. Ook Rijkswaterstaat
heeft in 2012 besloten om 60 % tot 80 % van haar verlichte wegennet van circa
1.200 km de openbare verlichting uit te schakelen tijdens avond- en nachtelijke
uren.
4. Energie-labeling
Er is een energie-labeling ingevoerd voor openbare verlichting door
Agentschap.nl (mei 20120). Deze energie-labeling is gebaseerd op de Europese
Norm EN 13201-5- SLEEC - Street Lighting Energy Efficiency Criterion. De
formule luidt:
SL
P
= ------------A*L
Met:
SL:
P:
A:
L:
Norm SLEEC* luminantie
Systeemvermogen armatuur [Watt]
Oppervlakte rijbaan tussen twee masten [m2]
Luminantie volgens eis ROVL-2011 [cd.m-2]
De labeling vindt plaats door middel van onderstaande tabel:
Tabel 7: energie-labeling voor openbare verlichting met kolom SE voor horizontale
verlichtingssterkten (verblijfsgebied) en kolom SL voor luminantie (verkeersfunctie). Bron:
Agentschap NL
37
Lichtreflectie van wegverhardingen heeft een directe invloed op de energielabeling voor de verkeersfunctie (kolom SL-luminantie).
5. Lichtreflectie wegverharding verkeersfunctie
Er is een groeiende belangstelling voor lichtreflectie van wegverhardingen.
Zoals boven reeds verwoord is er in de verkeersfunctie met als
kwaliteitscriterium luminantie een direct verband met lichtreflectie.
6. Lichtreflectie wegverharding verblijfsgebied
Ook voor verblijfsgebieden waar luminantie (gereflecteerd licht) (nog) geen
direct kwaliteitscriterium is in de richtlijnen is er een discussie gaande om
lichtreflectie van wegverhardingen mee te nemen in het ontwerp. Voor de
verblijfsgebieden moet hier gedacht worden aan fietspaden, woonwijken en
stadscentra.
De lichtreflectie raakt hier aan de verticale verlichtingssterkte (Ev,min) die in de
ROVL-2011 als kwaliteitscriterium wordt omschreven voor gezichtsherkenning.
In Oktober 2012 zijn door het IGOV* kenniscafé’s georganiseerd omtrent dit
onderwerp. Hier is besloten verder onderzoek te verrichten naar dit onderwerp
zoals naar de wijze van meten en berekenen.
*IGOV- Inter Gemeentelijk Overleg Openbare Verlichting
11. Koplampverlichting
11.1 Koplampverlichting en verticale verlichtingssterkten
Door de relatief lage snelheden in woonwijken kan koplampverlichting een
belangrijke bijdrage leveren voor het zien van personen en objecten op en vlak
naast het wegprofiel. Door het horizontale karakter van de lichtuitstraling ten
opzichte van de wegverharding is er een hoge verticale verlichtingssterkte op
maaiveldniveau binnen de stopafstand. Dit niveau is beduidend hoger dan die
van openbare verlichting in woonwijken waardoor personen en objecten met een
positief contrast goed zichtbaar worden tegen een over het algemeen donkere
achtergrond (zie ook paragraaf 15.3).
38
Figuur 37: verloop verticale verlichtingssterkte [lux] op maaiveld in afhankelijkheid van de
afstand [m] koplampverlichting-object in relatie met openbare verlichting. Bron: A. Bacelar –
Lighting Research and Technologie 2004
Figuur 37 geldt voor de verticale verlichtingssterkte op maaiveldniveau. Door de
voorgeschreven neerwaartse 1% afstelling van koplampverlichting neemt de
hoogte van de lichtbundel ten opzichte van de wegverharding af bij een grotere
afstand auto-object.
Figuur 38: afbeelding a – juiste afstelling koplampverlichting voor het voorkomen van
verblinding van direct licht voor tegenliggers. Afbeelding b – verkeerde afstelling met
overmatige verblinding
Voor grotere hoogten (bijvoorbeeld 1,5 meter) van personen en objecten boven
de wegverharding zal er een gecombineerde verticale verlichtingssterkte zijn
van openbare verlichting, strooilicht van de koplampverlichting en lichtreflectie
in voorwaartse richting door met name lichtverstrooiing aan de wegverharding
zie hoofdstukken 15 en 16). Het is interessant om de invloed hiervan voor
koplampverlichting verder te onderzoeken op de zichtbaarheid van personen en
objecten bij de gehanteerde verlichtingsniveaus in woonwijken.
39
11.2 Ontwikkelingen koplampverlichting
In opkomst is om koplampverlichting hoogwaardig adaptief uit te voeren met
AFS systemen (AFS - Adaptive Frontlighting System) zoals Matrix-beam. De
ontwikkeling wordt bevorderd door gebruik te maken van Led technologie.
De eerste AFS systemen zijn al sinds 2003 beschikbaar maar worden steeds
geavanceerder en zullen op redelijk korte termijn ook beschikbaar zijn voor
standaard modellen en niet alleen voor auto’s in het duurdere segment.
Figuur 39: voorbeeld Adaptive Frontlighting System (AFS). De lichtverdeling en intensiteit
worden aangepast aan de omstandigheden en positie. Bron: www.valeo.fr
De AFS technologiën leiden tot het automatische aanpassen van de
lichtverdeling en intensiteiten afhankelijk van de rijlocatie en
weersomstandigheden. De meest recente systemen maken gebruik van een
camera op de voorruit met bijbehorende beeldverwerking en GPS systemen.
De koplampverlichting met AFS systemen zal ook een stads- en bochtfunctie
krijgen die zich aanpast aan de heersende openbare verlichting en typisch
stedelijke omstandigheden.
Figuur 40: 2008 - Audi R8 uitgevoerd met dynamische Led koplampverlichting. Bron: Audi
AG en Hella
40
12. Praktische toepassing gemeten coëfficiënten
12.1 Inleiding
De in de praktijk voorkomende verschillende soorten van belichting en
observatie leiden tot verschillende luminantie-coëfficiënten.
De nu te behandelen gemeten coëfficiënten verwijzen naar de Europese norm
voor wegmarkering NEN-EN 1436* en de CIE 66-144** waarin de reflectie van
wegverhardingen is vastgelegd.
NEN*: Nederlands Normalisatie instituut – Delft (NL) - Norm
CIE**: Commission Internationale de l’éclairage – Wenen (A) – Technical reports
12.2 Luminantiecoëfficiënt Qd - NEN-EN 1436
 Toepassing: zichtbaarheid wegverharding voor de
automobilist bij hemellicht
Dit is de luminantie-coëfficiënt onder diffuse verlichting en is een maat voor de
lichtreflectie van een wegverharding voor een automobilist bij hemellicht. De
coëfficiënt Qd wordt weergegeven door de term dagzichtbaarheid.
Qd dagzichtbaarheid – Eenheid mcd·m-2·lx-1
Figuur 41: meetgeometrie voor de coëfficiënt Qd (NEN-EN 1436) voor diffuus hemellicht op
een afstand van 30,0 meter vòòr de automobilist.
12.2.1 Geometrie luminantiecoëfficiënt Qd
De geometrie van Qd is afgebeeld in figuur 41…. met een observatiehoek van
2,29° ten opzichte van de horizontaal.
41
12.2.2 Dag- en nachtzichtbaarheid Qd
De term dagzichtbaarheid voor de Qd coëfficiënt is in dit verband enigszins
misleidend omdat het hier gaat om een belichting van diffuus hemellicht welke
ook tijdens donkerte met een zwak hemellicht tot een visuele waarneming kan
leiden.
12.3 Luminantiefactor β - NEN-EN 1436
De luminantiefactor β is een alternatieve en meer eenvoudige meting van de Qd
coëfficiënt. Voor overwegend diffuus reflecterende oppervlakken is de
luminantiefactor gelijkwaardig aan de reflectiegraad ρ (Rho). De
luminantiefactor β wordt ook wel witheid genoemd.
12.3.1 Geometrie luminantiefactor β
De geometrie is 45/0° welke aangeeft een hoek van lichtinval van 45° en een
observatiehoek van 90° ten opzichte van de horizontaal (observatiehoek 0° ten
opzichte van de verticaal).
Gezien de observatiehoeken van Qd en β is te zien dat Qd voor de relatief lange
zichtafstanden geldig is en β voor de relatief kortere zichtafstanden. De meting
is enigszins beperkt door de kleine meetspot en is alleen geschikt voor een lage
gradering (circa 0 tot 3 mm).
12.4 Retroreflectiecoëfficiënt Rl - NEN-EN 1436
 Toepassing: zichtbaarheid wegverharding voor de
automobilist bij zijn eigen koplampverlichting
Dit is de luminantiecoëfficiënt onder koplampverlichting en is een maat voor de
lichtreflectie van een RWS band of wegmarkering voor een automobilist van
zijn eigen koplampverlichting. De retroreflectiecoëfficiënt Rl wordt
weergegeven door de term nachtzichtbaarheid.
42
Rl nachtzichtbaarheid – Eenheid: mcd·m-2·lx-1
Figuur 42: meetgeometrie voor de retroreflectie- coëfficiënt Rl (NEN-EN 1436) voor
nachtzichtbaarheid bij automobielverlichting op een afstand van 30,0 meter vòòr de
automobilist.
12.4.1 Geometrie retroreflectiecoëfficiënt Rl
De geometrie voor de waargenomen luminantie door de automobilist van zijn
eigen koplampverlichting ziet er als volgt uit:
Figuur 43: geometrie koplampverlichting met waarnemer in O en een koplamp in H voor een
verkeerssituatie. Bron: CIE 66
De luminantie waargenomen door de automobilist in O in punt P is afhankelijk
van:
Ev:
α:
β:
ε:
Verticale verlichtingssterkte in P
Observatiehoek
Hoek tussen verticaal vlak van lichtinval en verticaal vlak van observatie
Hoek van lichtinval ten opzichte van horizontaal wegdek.
De gehanteerde geometrie van de retroreflectiecoëfficiënt Rl volgens NEN-EN
1436 is als volgt waarbij de hoek β constant wordt verondersteld (circa 180°).
43
Omschrijving
Observatie-afstand
Observatiehoogte t.o.v. wegdek
Observatiehoek t.o.v. wegdek α
Hoogte koplamp t.o.v. wegdek
Hoek van lichtinval t.o.v. wegdek ε
RlNEN- EN 1436
30 meter
1,2 meter
2,29°
0,65 meter
1,24°
Tabel 8: Rl geometrie uit de norm voor wegmarkering NEN-EN 1436 – CEN geometrie
12.5 Gemiddelde luminantiecoëfficënt Qo – CIE 66
De nu te behandelen gemeten coëfficiënt verwijst naar de CIE 66 en 144*
waarin de reflectie van wegverhardingen is vastgelegd voor openbare
verlichting.
CIE*: Commission Internationale de l’éclairage – Wenen (A) – Technical report
 Toepassing: mate van helderheid en gelijkmatigheid van een
wegverharding voor de automobilist bij openbare verlichting
Met:
- Qo: gemiddelde luminantiecoëfficiënt als maat voor de lichtheid van de
wegverharding.
De eenheid is cd.m-2.lx-1.
Hoe hoger de Qo hoe meer “opvallend” licht wordt gereflecteerd.
- Spiegelfactor S1 als maat voor de spiegeling van de wegverharding.
Hoe hoger S1 des te meer spiegelend is het wegdek.
12.5.1 Geometrie luminantiecoëfficiënt Qo
In de geometrie voor de berekening van luminanties voor openbare verlichting
wordt een observatiehoek van 1° bij een waarnemerhoogte van 1,5 meter
aangehouden voor een automobilist ten opzichte van de horizontale
wegverharding.
44
Figuur 44: de geometrie voor de berekening van luminanties voor openbare verlichting met
observatiehoeken tussen 0,5° en 1,5 °. Bron: [1].
Er wordt door een automobilist “strijkend” over de wegverharding gekeken.
Voor de luminantieberekening uitgevoerd in hoofdstuk 16 wordt de geometrie
gebruikt van figuur 44 omdat software voor lichtberekeningen en R-tabellen
hierop zijn gebaseerd.
Het lijkt gerechtvaardigd om voor de kwantificatie van luminanties voor
woonwijken en verblijfsgebieden een hogere observatiehoek aan te houden
vanwege de kortere zichtafstanden (tot circa 3° met een zichtafstand van circa
30 meter). Nader onderzoek is nodig of de luminanties met openbare verlichting
veel verschillen binnen dit bereik van observatiehoeken.
12.5.2 R-tabellen
Voor openbare verlichting worden R-tabellen (reflectietabellen) bepaald
waarmee luminanties en de bijbehorende gelijkmatigheden berekend kunnen
worden in een lichtberekeningprogramma.
De R-tabel wordt gemeten in een laboratorium opstelling (gonio-reflectometer)
en wordt ook door de Memphis® aan de hand van een database bepaald.
De R-tabel is het resultaat van een meting in een uitgebreide geometrie.
45
Tabel 9: voorbeeld van een R-tabel gemeten met een gonio-reflectometer in een uitgebreide
geometrie
Uit de R-tabel worden volgens een bepaalde rekenmethodiek de gemiddelde
luminantiecoëfficiënt Qo en de spiegelfactor S1 bepaald.
12.6 Meetafwijking reflectiecoëfficiënten
De meting van de gemeten reflectiecoëfficiënten geschiedt zowel door een
luminantie-en verlichtingssterktemeting op een zelfde positie met de volgende
algemene formule:
L
q = ------ (1)
E
q:
coëfficiënt [cd.m-2.lx-1]
L:
gemeten luminantie [cd.m-2]
E:
gemeten verlichtingssterkte [lux]
Aangezien de reflectiemeting een combinatie is van een luminantie- en een
verlichtingssterktemeting kan de meetafwijking hoger zijn dan 10 tot 15 %.
In Duitse literatuur wordt een meetafwijking voor de gemiddelde luminantiecoëfficiënt Qo (openbare verlichting) aangehouden van ± 0,015 cd·m-2·lx-1 (15
mcd·m-2·lx-1) mede als gevolg van inhomogeniteit van de textuur van asfalt en
de kleine observatiehoeken [1].
46
12.7 Overzicht gemeten reflectiecoëfficiënten
De omschreven en gemeten coëfficiënten zijn samengevat in onderstaande tabel
10.
Coëfficiënt
[Eenheid]
Type belichting
Toepassing
Zichtafstand
L
Qd = ------E(h)
Luminantie-coëfficiënt
bij diffuse belichting
Dag- en nachtzichtbaarheid bij
hemellicht.
[mcd·m-2·lx-1]
Observatiehoek: 2,29 °
Luminantie-coëfficiënt
bij retroreflectie
Zichtafstand: circa 37 meter
Nachtzichtbaarheid bij
koplampverlichting
L
Rl = ------E(v)
Hoek van aanlichten: 1,24°
Observatiehoek: 2,29°
[mcd·m-2·lx-1]
L
Qo = ------E(h)
Gemiddelde luminantiecoëfficiënt bij openbare
verlichting
Zichtafstand: circa 37 meter
Nachtzichtbaarheid bij openbare
verlichting. Inclusief spiegelfactoren
S1-S2
[mcd·m-2·lx-1]
Observatiehoek: 1°
Zichtafstand: circa 86 meter
Tabel 10: overzicht gemeten reflectie-coëfficiënten met L: luminantie -E (h): horizontale
verlichtingssterkte horizontaal -E (v): verticale verlichtingssterkte. Zichtafstanden vermeld bij
1,5 meter hoogte ten opzichte van de wegverharding
Het is belangrijk dat het volgende gesteld kan worden wat betreft geometrie van
de reflectiemetingen als zichtafstanden ten opzichte van de wegverharding:
Coëfficiënt
Beta – witheid
Qd
Qo
Zichtafstand
[m]
0
37
86
Zichtafstand
Relatief
Klein
Middel
Groot
Tabel 11: toenemende zichtafstanden van de verschillende reflectometers bij een hoogte van
1,5 meter ten opzichte van de wegverharding
47
13. Metingen
13.1 Overzicht meetapparatuur
Gemeten [eenheid]
Reflectie Qo
[cd·m-2·lx-1]
Reflectie Qd
[cd·m-2·lx-1]
Reflectie Rl- Qd
[mcd·m-2·lx-1]
Reflectie β witheid
Retroreflectie Rl
[mcd·m-2·lx-1]
Luminanties [cd·m-2]
Verlichtingssterkten –
Ev [lux]
Vochtigheid
wegverharding [digit]
Temperatuur [°C]
Meetapparatuur- Fabrikant
Memphis ® - Schréder
QD30 - Delta
ZRM 1013+ - Zehntner
ZRM 1021 - Zehntner
Stripemaster - Roadvista
LMK 98-3 - Technoteam
Mobilux - Czibula & Grundmann
Hydromette HT85T - Gann
Roline 307
Tabel 12: overzicht meetapparatuur tijdens de meting dd. 24-04-2013 Stadskanaal
Luxemburglaan . Bron: Light Surface Control
De kalibreerrapporten van bovenstaande gebruikte meetapparatuur bevinden
zich in bijlage 2.
13.2 Afbeeldingen metingen en meetapparatuur
Meting Qo – Memphis ®
* CIE = International commission on illlumination
48
Figuur 45: meting Qo-coëfficiënt en spiegelfactoren S met Memphis ®. Meting Stadskanaal
Luxemburglaan dd. 24-04-2013 Foto’s: Piet Zijlstra
Meting Rl/Qd
Figuur 46: Links - meting retroreflectiecoëfficiënt Rl koplampverlichting. Rechts: meting
luminantiecoëfficiënt Qd voor diffuus licht. Meting Stadskanaal Luxemburglaan dd. 24-042013 Foto’s: Piet Zijlstra
49
Meting Beta β (witheid)
Figuur 47: voorbeeld meting van de luminantiefactor β met de reflectometer ZRM 1021
(Zehntner). Bron: Light Surface Control
Meting luminanties – luminantiebeelden
Figuur 48: Luminantiecamera LMK 98-3 Color. Fabrikaat: TechnoTeam
De luminantiebeelden zijn gemaakt met de luminantie-camera op 1,5 meter
boven de wegverharding.
Meting vochtigheid oppervlak
De vochtigheid van het oppervlak wordt in deze meting uitgedrukt in aantallen
digit. De schaal is relatief. Wegverhardingen onder de 20 digit kunnen optischfotometrisch als droog bestempeld worden. Vanaf circa 85 digit is een textuur
volledig watervullend (“flooded”).
Figuur 49: meting vochtigheid wegverharding op asfalt met Hydromette - Gann.
50
13.3 Meetgebied
De reflectiemetingen zijn uitgevoerd op de schuin verticale vlakken van de
RWS banden en wegmarkeringen volgens onderstaande afbeelding met de
meetpunten in de lengterichting (zie ook bijlage 1).
Figuur 50: Stadskanaal Luxemburglaan - overzicht verschillende soorten wegverharding en
meetlijnen
Figuur 51: detail grijze- (links) en witte Reflexstone® (rechts) betonstraatstenen
51
13.4 Meetresultaten lichtreflectiemetingen
Onderstaande tabellen geven de meetresultaten weer uit bijlage 1.
52
53
Resumerend zijn de meetwaarden:
Type
wegverharding
Reflexstone®
grijs
Reflexstone® wit
Gebakken klinker
rood
Qo
[cd·m-2·lx-1/
mcd·m-2·lx-1]
0,105 / 105
0,061 / 61
S1
spiegelfactor
0,216
0,988
Qd
Rl
[mcd·m-2·lx-1]
119
[mcd·m-2·lx-1]
31
135
49
33
11
Tabel 12: Meetresultaten lichtreflectie Stadskanaal Overijselselaan
Voornaamste conclusies uit de meetresultaten van Reflexstone®
betonstraatstenen ten opzichte van de traditionele rode gebakken klinkers zijn:
1. De gemiddelde luminantiecoëfficiënt Qo voor Reflexstone® grijze
betonstraatstenen bedraagt 0,105 mcd.m-2.lx-1 ten opzichte van 0,061
mcd·m-2·lx-1 voor de gebakken rode klinker. Dit betekent dat bij een
zelfde openbare verlichting de gemiddelde luminantie een factor 1,7 keer
zo hoog zal zijn
2. De spiegelfactor S1 voor de rode gebakken klinker ligt beduidend hoger
dan die van de Reflexstone® grijze betonstraatstenen. De gevolgen
hiervan voor de optredende luminanties van openbare verlichting in
woonwijken worden in hoofdstuk 16 behandeld
3. De retroreflectiecoëfficiënt Rl ligt voor Reflexstone® betonstraatstenen
een factor 3 keer zo hoog als die van de gebakken klinker. Dit betekent
dat de automobilist een drie keer zo hoge luminantie waarneemt van zijn
eigen koplampverlichting en ook een drie keer zo hoge adaptieluminantie
binnen het centrale foveale gezichtsveld zal hebben (zie ook figuur 11).
Dit zal zorg dragen voor een meer ruimtelijk beeld van het wegprofiel.
14. Rho - σ bepaling
14.1 Inleiding
In de software voor lichtberekeningen als bijvoorbeeld Dialux kunnen Rho
waarden voor een wegverharding worden ingevoerd. Het gaat hier om de
reflectiefactor Rho (σ) voor diffuse reflectie. Hiermee kan de invloed op de
semicilindrische- of verticale verlichtingssterkten worden gekwantificeerd.
Voor de Rho bepaling worden in dit hoofdstuk een aantal methoden behandeld.
54
14.2 Methoden Rho bepaling
Methode 1: Qo-S1 meting
De minimale verlichtingssterkte (Ev,min) bevindt zich met een lichtberekening
zonder lichtreflectie over het algemeen op de plaats waar de horizontale
verlichtingssterkte (Eh) het hoogst is. Dit is de positie dicht bij een mast. De
horizontale verlichtingssterkte wordt in dat gebied voor het grootste deel diffuus
gereflecteerd door de wegverharding omdat er sprake is van een overheersend
loodrechte inval op de wegverharding zonder veel spiegelinvloeden.
Figuur 52: model tot verklaring van Rho bepaling uit het diffuse deel van de Memphis®
meting
Berekening factor Reflexstone® betonstraatsteen grijs:
Qo = 0,105
S1 = 0,216
55
→ 2,29 * 0,105 (Qo) = 0,24 (24 %)
Berekening factor gebakken rode klinker
Qo = 0,061
S1 = 0,988
→ 1,50 * 0,061 (Qo) = 0,09 (9%)
Methode 2 - Insitu-meting witheid β
De stenen zijn gemeten met de reflectometer ZRM 1021 met de volgende gemiddelde waarden. Voor enigszins diffuus reflecterende materialen benadert de
witheid β (luminantiefactor) de Rho waarde.
56
Wegverharding
Reflexstone® grijs
Gebakken klinker rood
Witheid β – Reflectometer
ZRM 1021 [%]
27
8
Tabel 13: gemiddelde waarden voor witheid β gemeten met reflectometer ZRM 1021 - zie
paragraaf 12.3 Luminantiefactor
Methode 3 Insitu-meting voor grote oppervlakken
De berekende rho waarden herleid uit de Qo waarden en zijn gecheckt met een
speciale reflectiemeting op een statief waaruit de Rho waarde bepaald kan worden. Deze specifieke meting is specifiek voor grote oppervlakken zoals rijbanen
of pleinen.
Figuur 53: statief voor de Rho- ρ reflectiemeting van grote horizontale oppervlakken. Bron
methode: Light Surface Control
Resumerend zijn de resultaten voor de Rho meting als volgt:
Steensoort
Methode 1
Herleid uit Qo
meting
[%]
Reflexstone® grijs
24
Gebakken klinker rood 9
Methode 2
Methode 3
Rho-ρ witheid
meting
[%]
27
8
Rho meting
[%]
23
10
Tabel 14: vergelijking verschillende methoden voor Rho bepaling.
57
15. Openbare verlichting en gezichtsherkenning
15.1 Inleiding
Een kwaliteitscriterium voor gezichtsherkenning in openbare verlichting is de
semi-cilindrische- of verticale verlichtingssterkten. Deze wordt per definitie
berekend op een hoogte van 1,5 meter boven de wegverharding.
15.2 Lichtberekeningen
Het is interessant om de invloed van de meetwaarden uit paragraaf 13.4 te
gebruiken voor het berekenen van de verticale- of semi-cilindrische
verlichtingsterkten. Deze verlichtingsterkten worden gezien als kwaliteitscriteria
voor de mate van gezichtsherkenning bij openbare verlichting.
Figuur 54: voorbeeld van de definitie voor de semi-cilindrische verlichtingssterkte op een
gezicht als kwaliteitscriterium voor gezichtherkenning. Gemiddelde waarden van de verticale
verlichtingssterkten (Ev-Lux) in hoekbereik -90° tot + 90°.
Er is gerekend met de volgende mastconfiguraties met Led armaturen volgens
de laatste stand van de techniek die op dit moment in Nederland veel toegepast
worden als de TECEO van Schréder en de LUMA van Philips-Indal.
Uitgangspunt voor de lichtberekeningen is het verlichtingsniveau P5 met een
gemiddelde horizontale verlichtingssterkte van 3 lux bij een gelijkmatigheid van
20 % volgens de ROVL-2011.
58
59
De rekenresultaten zijn als volgt voor de bovenstaande configuraties:
60
61
Uit bovenstaand overzicht is te zien dat er invloed is van lichtreflectie van de
wegverharding op de hoogte van de minimale verticale of semi-cilindrische
verlichtingssterkte op een hoogte van 1,5 meter boven maaiveld. Voor lagere
hoogten zal de invloed verder toenemen.
15.3 Luminantiebeelden en gezichtsherkenning
In de volgende luminantiebeelden van de meting te Stadskanaal lijkt er sprake
van een duidelijke persoon- en gezichtsherkenning. Met luminantiebeelden
wordt dit echter objectief gemeten met het uitfilteren van de invloeden van
omgevingslicht en verblinding (sluierluminanties). Er moet hier een verschil
gemaakt worden in objectieve luminantie en subjectieve helderheid waarbij
verblinding en grenscontrast (zie ook hoofdstuk 4 en 5) van het visuele zintuig
een rol spelen.
62
Figuur 55: luminantie-beelden van de meting te Stadskanaal met een persoon aanwezig op de
rijbaan.
De luminantiebeelden van figuur 55 zien er met een foto genomen zonder flits
meer realistisch uit maar geven ook niet weer wat visueel wordt waargenomen.
63
Figuur 56: afbeelding van de meting te Stadskanaal met een persoon op de wegverharding.
Bovenste foto vóór kruisingsvlak – Onderste foto op kruisingsvlak
De conclusie is dat luminantiebeelden alleen te gebruiken zijn voor een
objectieve bepaling van de luminantie. Voor een meer subjectief beeld voor de
gezichtsherkenning benadert een foto zonder flits meer de praktijksituatie.
64
16. Luminantie en textuur wegverharding
In hoofdstuk 9 zijn de grondslagen van de verschillende vormen van
lichtreflectie besproken en is aangegeven dat de lichtreflectie van een optisch
gezien ruw oppervlak als een wegverharding bestaat uit gemengde reflectie met
een diffuus-verstrooiend deel en een spiegelend deel. De diffuse eigenschappen
verstrooien het licht in alle richtingen. De spiegelende eigenschappen beginnen
zich steeds meer te manifesteren bij kleinere hoeken van inval ten opzichte van
de horizontale wegverharding en liggen uitsluitend in en rondom het vlak
armatuur - waarnemer.
Figuur 57: de lichtreflectie van een wegverharding bestaat uit een diffuus - alzijdig
verstrooiend deel en een spiegelend deel.
Dit betekent dat de spiegelende reflectie van de wegverharding steeds meer
aangesproken gaat worden des te verder een armatuur verwijderd is van de
lichtinval. Bijvoorbeeld aan de overkant waar een armatuur staat of in de
lengterichting van het wegprofiel.
Figuur 58: dwarsprofiel van een wegprofiel waarbij aan de overkant van de mast meer de
spiegelende reflectie van de wegverharding zal worden aangesproken door de lagere hoek
van lichtinval ten opzichte van de wegverharding. Zwarte pijl is lichtinval – Rode – en blauwe
pijlen zijn gereflecteerd licht.
65
Wat betreft de luminantie voor een weggebruiker vertaalt dit zich in een met de
waarnemer mee bewegend lichtbeeld in een “T-lichtzuil”. De “kop” van de Tlichtzuil is breder en de “steel” van is korter naar gelang de wegverharding meer
diffuus is. De “kop” van de T-lichtzuil is smaller en de “steel” van de “T” is
langer naar gelang de wegverharding meer spiegelend is. Ook de lichtverdeling
van een armatuur speelt hierin een rol van betekenis volgens onderstaande
figuur.
Figuur 59: luminantie met T- lichtzuil meebewegend met waarnemer ten gevolge van de
openbare verlichting. De blauwe lijn geeft de observatierichting weer.
1= lichtverdeling armatuur
2=type wegverharding diffuus of spiegelend
66
Een meer spiegelende wegverharding heeft bij dezelfde lichtheid een kleiner
aandeel in alzijdig diffuus licht dan een meer diffuse wegverharding. Deze
constatering is ook theoretisch te volgen door licht van bovenaf op een
volkomen diffuus of volkomen spiegelend materiaal (zie ook hoofdstuk 9) te
laten vallen. Ook met behulp van de standaard R-tabellen (R1-R4/N1-N4) is
deze conclusie te vinden (paragraaf 12.5.2). Het gevolg is ook dat het
luminantiepatroon anders zal verlopen voor een diffuse wegverharding dan voor
een spiegelende wegverharding.
Het verschil in luminantiepatroon is zien door een luminantie-berekening te
maken. De volgende lichtberekening is gemaakt met dezelfde lichtheid met een
gemiddelde luminantiecoëfficiënt Qo van 0,07 cd·m-2·lx-1. Hierdoor wordt de
invloed van lichtheid uitgesloten en is de invloed van de micro- en macrotextuur
van de wegverharding op de openbare verlichting goed te volgen.
De gebruikte mastconfiguratie voor de lichtberekening is als volgt:
67
Luminantie diffuse wegverharding – Lijnen van gelijke luminantie [cd·m-2]
Luminantie spiegelende wegverharding – Lijnen van gelijke luminantie [cd·m2]
Figuur 60: luminantiepatronen van een diffuse wegverharding (boven) en een spiegelende
wegverharding (onder)
Er is een duidelijk verschil in de beide luminantiepatronen wat betreft oriëntatie
van het luminantiepatroon. Bij de diffuse wegverharding is deze verticaal
gericht en bij de spiegelende wegverharding is deze meer horizontaal gericht.
68
In de luminantiepatronen is ook goed te zien dat de spiegelende wegverharding
aan de overkant van het wegprofiel van waar de armaturen staan het wegprofiel
een groot gebied laat zien met de laagste luminantie (donkerblauw) over
nagenoeg de hele mastafstand langs de rand van het wegprofiel. Tevens is de
absolute minimale luminantie van de spiegelende wegverharding lager dan van
de diffuse wegverharding wat te zien is in onderstaande luminantiewaarden van
dezelfde lichtberekening:
Luminantiewaarden diffuse wegverharding [cd·m-2]
Luminantiewaarden spiegelende wegverharding [cd·m-2]
Figuur 61: luminantiepatronen van een diffuse wegverharding (boven) en een spiegelende
wegverharding (onder)
69
De dwarsgelijkmatigheid (UT %) en de daaraan gerelateerde absolute
gelijkmatigheid (Uo) stijgt en de langsgelijkmatigheid (Ul) daalt met een meer
diffuse wegverharding. Voor het goed kunnen volgen van het wegverloopalignement is de dwarsgelijkmatigheid belangrijker. Objectief gezien stijgt de
minimale luminantie ten gevolge van de meer diffuse wegverharding (van 0,05
naar 0,08 cd·m-2).
Aan de Luxemburglaan te Stadskanaal is duidelijk visueel waarneembaar dat er
“donkere” plekken ontstaan aan de overkant van de masten van het wegprofiel
ter plaatse van de spiegelende rode klinkers. Op de meer diffuse Reflexstone®
betonstraatstenen is te zien is dat het licht meer alzijdig verstrooid wordt ook
nog aan de overkant van het wegprofiel.
Figuur 62: Stadskanaal Luxemburglaan - invloed macrotextuur op de lichtreflectie met
openbare verlichting. Verschil in lichtreflectie tussen spiegelende rode gebakken klinkers en
meer diffuse betonstraatstenen Reflexstone®. Reflexstone® kent een grotere mate van
verstrooiing en is zichtbaar over de gehele dwarsdoorsnede van de rijbaan - zie eerste
kruisingsvlak zonder armatuur aan overzijde . Bron foto: Kijlstra Bestrating
Uitleg gelijkmatigheden luminantie – CIE 12.2 - 1977
In het luminantie-concept worden twee kwaliteitscriteria gebruikt voor de
gelijkmatigheden:
1. Absolute gelijkmatigheid. Symbool: Uo.
Deze refereert aan het veiligheidsaspect en is objectief gebaseerd op
helderheidscontrast.
– Engels: “to obtain adequate visibility conditions”
70
Lmin, abs
Uo= ----------------L gem
Lmin, abs = absolute minimale luminantie over rijbaan (cd/m2)
Lgem =
gemiddelde luminantie over rijbaan (cd/m2)
2. Langsgelijkmatigheid. Symbool: Ul.
Deze correleert met de visuele indruk van de gelijkmatigheid en is subjectief.
– Engels: “to obtain visual comfort”
Lmin
Ul = -----------Lmax
Lmin=
Lmax=
minimale luminantie over as rijstrook (cd/m2)
maximale luminantie over as rijstrook (cd/m2)
17. Verblinding van grote vlakken bij daglicht
Het is interessant om verder onderzoek te plegen naar de bovenste grenswaarde
voor de lichtreflectie van wegverhardingen om overdag verblinding te
voorkomen van zonlicht.
Er kan hierbij gekeken worden naar voorbeelden van (grote) vlakken met
bijbehorende maximale luminanties waarbij wel of geen hinderlijke verblinding
ontstaat.
Voorbeeld
Blauwe hemel zomer zenit
Bedekte hemel zomer zenit
Kumulus wolken
zomerzon beschenen
Luminantie [cd·m-2]
ca. 12.000
ca. 18.000
ca. 30.000
Verblindend
Nee
Nee - grenswaarde
Verblinding mogelijk
Voorbeeld
Stuifzand zomerzon
Traditioneel donker asfalt
bij zomerzon
Sneeuwvlakte
Luminantie [cd·m-2]
ca. 20.000
ca. 7.000
Verblindend
Ja
Nee
ca. 30.000
Ja - Sneeuwblindhied
Tabel 15: voorbeelden luminanties ter bepaling van een grenswaarde voor wegverhardingen
71
Ook de spiegelfactor S (textuur wegverharding) speelt een rol bij vooral bij
lichtbronnen met een kleine hoek van inval ten opzichte van de wegverharding
zoals bijvoorbeeld een laagstaande zon.
Er kan nu een globale berekening gemaakt worden voor de bepaling van de
maximale Qo bij daglicht zonder overmatige verblinding met behulp van de
algemene formule (1) (paragraaf 12.6).
L
Qo = ------- (2)
E
Qo: gemiddelde luminantie-coëfficiënt [cd·m-2·lx-1]
L:
luminantie [cd·m-2]
E:
verlichtingssterkte [lux]
Voor de verlichtingsterkte in het vrije veld kan op een zomerdag met zon- en
hemellicht zonder schaduw ongeveer 100.000 Lux heersen.
Indien wordt uitgegaan van een maximale niet verblindende luminantie in het
gezichtsveld van circa 18.000 cd·m-2 volgt uit bovenstaande formule een
maximaal toelaatbare gemiddelde luminantiecoëfficiënt Qo van circa 0,180
cd·m-2·lx-1. De daadwerkelijke grenswaarde van verblinding bij daglicht ten
gevolge van lichtreflectie hangt behalve van de intensiteit van de belichting ook
af van de grootte van het oppervlak in het gezichtsveld en de textuur
(spiegelfactor). Light Surface Control beschikt over software om de verblinding
bij daglicht te kwantificeren.
18. Lichtreflectie in de tijd
Aan de hand van de eerder gemeten waarden in nieuwstaat op de fabriekslocatie
in december 2009 is het mogelijk om te zien hoe de lichtreflectie 3,5 jaar na
aanleg is verlopen. (Dit is incl. eventuele vervuiling op moment van meten)
Datum meting
Qo Reflexstone® grijs 143
30 % Luxovit®
[cd·m-2·lx-1]
23-12-2009-Nieuwstaat -nulmeting 0,143
24-04-2013-3,5 jaar na aanleg
0,105
S1 –
Spiegelfactor
0,179
0,216
Tabel 16 : vergelijking meetwaarden Q0 – S1 Reflexstone® grijs 143-30% Luxovit® in
nieuwwaarde en circa 3,5 jaar na aanleg
72
19. Conclusies en aanbevelingen
Conclusies
1. Op dit moment is een trend zichtbaar in Nederland naar banden en
wegverhardingen die meer licht reflecteren en /of een betere
zichtbaarheid geven dan de traditionele soorten in droge of natte
toestand. Een oppervlak met een hogere lichtheid reflecteert meer licht
dan een zwart donker oppervlak bij een zelfde belichting. Niet alleen
de lichtheid van de wegverharding speelt een rol in de lichtreflectie
maar ook de micro- en macrotextuur die mede bepaalt in welke
richting het licht wordt gereflecteerd en in welke ruimtehoek →
paragraaf 1.1
2. De visuele waarneming verzorgt voor een groot deel de benodigde
informatie om veilig en met voldoende comfort in de openbare ruimte
te bewegen. De verschillende soorten belichtingen die een rol spelen
zijn:
1. Openbare verlichting
2. Koplampverlichting
3. Natuurlijk daglicht (zon- en hemellicht)
4. Natuurlijk avond-nachtlicht (maan- en hemellicht)
→ paragraaf 1.2
3. De scope van dit rapport behelst openbare verlichting in woonwijken
in samenhang met lichtreflectie van de wegverharding. De openbare
verlichting heeft naast een functie voor sociale veiligheid (fietsersvoetgangers) ook een verkeersfunctie inclusief conflictgebieden
(automobilisten en scooters) bij relatief lage snelheden en
stopafstanden ten opzichte van stroomwegen. Comfort is van belang
en kan omschreven worden als het voorkomen van visueel onbehagen.
Het gaat om het tijdig herkennen van personen en objecten op en naast
de weg en het goed kunnen volgen van het wegverloop-alignement
zonder overmatige verblinding. Met name de verkeersfunctie in
woonwijken is onderbelicht in de huidige aanbevelingen voor
openbare verlichting → paragraaf 1.2
4. De invloed van lichtreflectie van wegverhardingen in woonwijken op
de openbare verlichting is in Nederland en Europa nog niet veel
onderzocht.
73
Het gaat om een goed en doordacht gebruik van de beschikbare
belichtingen en het creëren van duidelijk zichtbare
helderheidcontrasten bij verlichtingniveaus waarbij slechts een
geringe- of geen kleurherkenning meer mogelijk is → paragraaf 1.2
5. Sinds lange tijd wordt de lichtkwaliteit voor woonwijken in
horizontale verlichtingssterkten [lux] weergegeven. Dit is het
“opvallend” licht zonder rekening te houden met de reflectieeigenschappen van de wegverharding. Maar dezelfde aanbeveling leidt
op een zwarte donkere wegverharding tot een andere mate van comfort
als op een wegverharding met een hogere lichtheid → paragraaf 1.2
6. De benadering in dit rapport is controversieel omdat met name comfort
en beleving bij openbare verlichting een actueel onderwerp is dat
verder gaat dan de huidige aanbevelingen voor openbare verlichting
voor woonwijken. In dit rapport wordt luminantie (gereflecteerd licht)
gebruikt in samenhang met de verlichtingssterkten uit de aanbeveling
→ paragraaf 1.2
7. Luminantie is een complexe maar ook waardevolle lichttechnische
grootheid als maat voor de waargenomen helderheden, kleuren,
helderheid- en kleurcontrasten van het visuele zintuig. Hierdoor wordt
een stukje toegevoegd van de complexe puzzel van wat comfort is van
openbare verlichting in woonwijken → paragraaf 1.2 en hoofdstukken
4, 5, 6 en 7
8. De wegverharding van de Luxemburglaan te Stadskanaal (meetlocatie)
bestaat uit traditioneel rode gebakken klinkers met op de
kruisingsvlakken Reflexstone® betonstraatstenen in de kleuren grijs,
wit en zwart. De kruisingsvlakken met de Reflexstone®
betonstraatstenen zijn circa drieënhalf jaar geleden aangelegd zodat
veroudering en vervuiling in de reflectie-metingen zijn meegenomen
→ paragraaf 2.2
9. Door toevoeging van een witte steenslag Luxovit® ontstaat een
kenmerkende en visueel zichtbare hogere lichtheid en ruwere
macrotextuur. Zowel de lichtheid als de ruwere macrotextuur zijn van
belang voor de lichtreflectie-eigenschappen van Reflexstone®
betonstraatstenen ten opzichte van de traditionele rode klinker →
hoofdstuk 3
10. Led technologie versnelt de hoogwaardige technologische
ontwikkeling van openbare- en koplampverlichting.
74
De koplampverlichting met AFS (advanced frontlighting system)
functies zal ook een stads- en bochten-functie krijgen die zich aanpast
aan de heersende openbare verlichting en typisch stedelijke
omstandigheden → hoofdstuk 4
11. Door de vermindering van de kleurherkenning in het mesopisch gebied
met openbare verlichting gaande van licht naar donker worden
reflectie-factoren voor de zichtbaarheid steeds belangrijker ten
opzichte van kleuren. Helderheidcontrasten krijgen de overhand boven
kleurcontrasten. Dit betekent ook dat kleurverschillen met nagenoeg
dezelfde reflectiefactoren niet meer goed zijn te onderscheiden →
Hoofdstuk 7
12. Bij een zelfde belichting moet de lichtreflectie van wegverhardingen
minimaal met een factor 2 stijgen voor een volgende verhoogde
waargenomen stap in helderheid. Dit geldt ook voor verschillende
elementen om voldoende helderheidcontrast te creëren zoals
bijvoorbeeld een trottoir met een naastgelegen rijbaan of een
parkeerstrook met een rijbaan→ hoofdstuk 5
13. Grenscontrast is praktisch gezien van belang voor de zichtbaarheid bij
donkerte van elementen met een hogere- en lagere lichtreflectie die
zich in elkaars directe omgeving bevinden bijvoorbeeld een rijbaan
met een trottoirband → paragraaf 6.4
14. Kleurherkenning met openbare verlichting in woonwijken is van
belang omdat dit het comfort vergroot. De mens is van nature het
meest gewend aan “wit” daglicht met daarbij behorende uitstekende
kleurweergave en kleurherkenning → paragraaf 7.1
15. Bij steeds lagere verlichtingsniveaus neemt de kleurherkenning af.
Vanaf luminanties lager dan circa 0,04 cd·m-2 worden helemaal geen
kleuren meer waargenomen maar alleen nog helderheden met
schakeringen in het grijsgebied. Er kan van dit verlichtingsniveau
sprake zijn bij delen van het wegprofiel met de huidige gangbare
aanbevelingen voor openbare verlichting in woonwijken. Dit geldt des
te meer als er ook nog rekening wordt gehouden met het voeren van
dimstanden → paragraaf 7.1
16. Een wegverharding met een hogere lichtheid zal rondom de grens van
kleurherkenning bij de dezelfde (zwakke) belichting eerder nog een
75
kleurherkenning geven dan een wegverharding met een lagere
lichtheid → paragraaf 7.2
17. Een wegverharding met een hogere lichtheid met een bijbehorend
hogere adaptatieluminantie zal bij een zelfde belichting zorg dragen
voor een lagere mate van verblinding ten opzichte van een
wegverharding met een lagere lichtreflectie → Hoofdstuk 8
18. In de huidige standaard lichtberekeningprogramma als bijvoorbeeld
Dialux kunnen Rho waarden voor de wegverharding worden
ingevoerd. Hiermee kan de invloed van een wegverharding op de
verticale- en semi-cilindrische verlichtingssterkten worden
gekwantificeerd → hoofdstuk 15
19. In Nederland kan de relatieve vochtigheid in de perioden oktober tot
en met maart tijdens donkerte onder droge weersomstandigheden al
betrekkelijk snel minimaal 80 % bedragen zodat de oppervlaktetemperaturen van wegverhardingen waarbij deze vochtig of nat
worden niet ver onder de luchttemperatuur komen te liggen.
Weverhardingen, banden en wegmarkering zullen in de genoemde
periode dan ook bij donkerte veelal vochtige- of natte reflectieeigenschappen vertonen→ paragraaf 9.6.4
20. Aan de hand van lichtberekeningen is te zien dat er invloed is van de
lichtreflectie van de wegverharding op de hoogte van de minimale
verticale of semi-cilindrische verlichtingssterkte → hoofdstuk 15
21. Voor de Rho bepaling van belang voor lichtberekeningen zijn een
aantal methoden behandeld die leiden tot vergelijkbare Rho waarden
→ hoofdstuk 14
22. Luminantiebeelden zijn alleen te gebruiken voor een objectieve
bepaling van de luminanties. Een foto genomen zonder flits benadert
meer de subjectieve visuele praktijksituatie → paragraaf 15.3
23. Als globale grenswaarde ter voorkoming van verblinding bij daglicht
van wegverhardingen kan een maximaal toelaatbare gemiddelde
luminantie-coëfficiënt Qo van circa 0,180 cd·m-2·lx-1 aangehouden
worden → hoofdstuk 17.
76
Conclusie reflectie-metingen → paragraaf 13.4
1. De gemiddelde luminantie-coëfficiënt Qo voor Reflexstone® grijze
beton-straatstenen bedraagt 0,105 mcd.m-2.lx-1 ten opzichte van 0,061
mcd·m-2·lx-1 voor de gebakken rode klinker. Dit betekent dat bij een
zelfde openbare verlichting de gemiddelde luminantie een factor 1,7 keer
zo hoog zal zijn.
2. De spiegelfactor S1 voor de rode gebakken klinker ligt beduidend hoger
dan die van de Reflexstone® grijze betonstraatstenen. De gevolgen
hiervan voor de openbare verlichting in woonwijken worden in hoofdstuk
16 behandeld.
Conclusies met aanbevelingen en nader onderzoek
1. Verder onderzoek naar de luminantie van openbare verlichting voor
woonwijken met kleinere zichtafstanden. Met de huidige luminantieberekeningen voor de verkeersfunctie wordt 1° aangehouden ten opzichte
van de horizontale wegverharding (zichtafstand circa 86 meter). Nader
onderzoek is nodig of de luminanties met openbare verlichting veel
verschillen binnen een groter bereik van observatiehoeken (tot circa 3
graden met een zichtafstand van circa 30 meter) → paragraaf 12.5.1
2. Naast de lichtheid is de spiegelfactor S van een wegverharding van groot
belang om gemeten te worden vanwege invloeden van de textuur op de
minimale luminantie en luminantiepatronen → hoofdstuk 16
3. Bij vochtige- of natte wegverhardingen veranderen de reflectieeigenschappen volledig. Een belangrijke eigenschap van vochtige of natte
wegverhardingen is dat deze een afnemende lichtheid vertonen met een
visueel zichtbare donkere tint. Dit is te wijten aan het binnendringen van
water in de textuur waardoor het licht in de bovenste laag van de
wegverharding meer wordt geabsorbeerd. Uit ander onderzoek van Light
Surface Control met Reflexstone® RWS banden in vergelijking met
traditionele grijze betonbanden is gebleken dat Reflexstone® banden een
beduidend hogere lichtheid blijven behouden in vochtige- of natte
toestand (zie ook aanbeveling 1) → paragraaf 9.6.2
77
4. De afname van de lichtheid van vochtige - of natte wegverhardingen moet
gemeten worden met reflectometers met kleinere zichtafstanden (grotere
observatiehoeken – bijvoorbeeld Qd en Beta) omdat anders de
spiegeleffecten van het water aan het oppervlak teveel invloed krijgen en
de lichtreflectie kan stijgen. Dit komt echter niet overeen met wat visueel
wordt waargenomen → paragraaf 9.6.2
5. De permeabiliteit (doorlaatbaarheid) en de macrotextuur van de gebruikte
materialen spelen een rol. De aanbeveling luidt om de invloed van
vochtige- en natte wegverhardingen op de lichtreflectie verder te
onderzoeken→ paragraaf 9.6.2
6. Met de retroreflectiecoëfficiënt Rl wordt de terugwaartse reflectie
omschreven richting een automobilist van zijn eigen koplampverlichting.
Van belang in het verkeer, zeker bij natte weersomstandigheden, is om
ook de voorwaartse reflectie te kunnen kwantificeren. Op dit moment is
hier nog geen commerciële insitu meetapparatuur voor beschikbaar →
paragraaf 9.6.3
7. De retroreflectiecoëfficiënt Rl ligt voor Reflexstone® betonstraatstenen
circa drie keer zo hoog als die van de rode gebakken klinker. Dit betekent
dat de automobilist een drie keer zo hoge luminantie waarneemt van zijn
eigen koplampverlichting en ook een drie keer zo hoge adaptie-luminantie
verkrijgt binnen het centrale foveale gezichtsveld (zie ook figuur 11). Dit
kan zorg dragen voor een meer ruimtelijk beeld van het wegprofiel. Nader
onderzoek kan hier uitgevoerd worden in een woonwijk met
Reflexstone® betonstraatstenen naar de betekenis hiervan voor de
automobilist voor comfort en de zichtbaarheid van personen en objecten
→ paragraaf 13.4
8. De dwarsgelijkmatigheid van de luminantie van Reflexstone®
betonstraatstenen is door het enigszins diffuse karakter van de steen hoog
ten opzichte van de meer spiegelende traditionele gebakken klinker. Ook
de absolute minimale luminantie is berekend hoger bij een zelfde
lichtheid. Het diffuse karakter van een wegverharding kan mogelijk in
langsrichting van de weg leiden tot een minder comfortabel
luminantiebeeld met een lagere langsgelijkmatigheid. Door de korte
lengte van de Reflexstone® wegverharding op alleen de kruisingsvlakken
te Stadskanaal is dit effect nog niet verder onderzocht. Mogelijk is dit te
bekijken in een referentie met volledig Reflexstone® betonstraatstenen →
hoofdstuk 16
78
9. Door het horizontale karakter van de lichtuitstraling van
koplampverlichting ten opzichte van de wegverharding is er een hoge
verticale verlichtingssterkte op maaiveldniveau binnen de stopafstand. Dit
niveau is beduidend hoger dan die van openbare verlichting in
woonwijken. Voor grotere hoogten (bijvoorbeeld 1,5 meter) van personen
en objecten boven de wegverharding zal er een verticale
verlichtingssterkte zijn van open-bare verlichting, direct strooilicht van de
koplampverlichting en lichtreflectie in voorwaartse richting door
lichtverstrooiing aan de wegverharding. Een meer diffuse wegverharding
heeft hier een grotere invloed op dan een meer spiegelende
wegverharding. Het is interessant om de invloed hiervan van
koplampverlichting verder te onderzoeken op de zichtbaarheid van
personen en objecten bij de gehanteerde verlichtingsniveaus in
woonwijken → paragraaf 11.1
10. Kijlstra Bestrating doet ook proeven met toevoeging van keramische
bolletjes om het effect van reflectie mogelijk te verhogen.
21. Duurzaamheid
Toepassen van Reflexstone® producten zorgt voor een beter lichtbeeld,
waardoor in verband met de reflectie-eigenschappen met minder openbare
verlichting volstaan kan worden. Besparingen op energie kunnen flink oplopen
in woonwijken, parkeerterreinen, bij transferia en stationsgebieden. Zeker als
dynamische verlichting wordt toegepast (Licht op maat). Het calcineren
(kortstondig verhitten) van de basis vuursteen Luxovit om te komen tot de hoge
witheid van Luxovit kost 75,73 gram CO2 /kg materiaal. Duits onderzoek van
Dr. H. Meseberg (Bron: Gutachten G07/2009 “Optimaler
Leuchtdichtekoeffiziënt Q0 von Fahrbahnoberflächen”) geeft aan dat de witheid
van gecalcineerde vuursteen (Luxovit) prefereert boven het gebruik van
natuurlijk gesteente als Diabaas, Grauwacke, Morane, Labradorit, Graniet etc.
om aan een (blijvend) hogere Q0 van de verharding te komen. Bovendien
“vergrijzen” natuurlijke gesteenten sneller en zal de witheid afnemen op termijn.
In dit Gutachten is gekeken naar de verhouding CO2 uitstoot per m2 verharding.
Reduceren op openbare verlichting kan gemiddeld een besparing van 1,2 kg
CO2 /m2/jaar opleveren. Ten opzichte van 0,07573kg is het aandeel voor
calcineren dus 6,31%. Met andere woorden 93,69% * 1,2 kg/m2 is gem.
1,13kg/m2 minder CO2 uitstoot. In het buitengebied kan men er voor kiezen
lichtmasten te verwijderen en Reflexstone® banden of Reflexstone®
bermverharding toe te passen. Ook dit geeft flinke besparingen in onderhoud en
energiekosten. Op Provinciale en rijkswegen kan door slim verlichten in
combinatie met deze producten eveneens bespaard worden op verlichting.
Verschillende overheden nemen dit soort onderzoeken en uitkomsten dan ook
79
mee in het kader van assetmanagement, een tool die steeds meer navolging
krijgt bij zowel Rijkswaterstaat als Provincies en gemeenten. Commerciële
belangen en maatschappelijke belangen leiden tot samenwerking in de keten en
dat leidt tot een sobere en doelmatige weginrichting. Assetmanagement gaat uit
van het wegen van prestaties, risico’s en kosten (Life-Cycle-Cost) in het kader
van





Verkeersveiligheid
Bereikbaarheid
Leefbaarheid
Duurzaamheid
Ruimtelijke kwaliteit
Hittestress treed vooral op in het stedelijk gebied en wordt veroorzaakt door
felle zon, hoge temperaturen en te weinig afkoeling. Vooral in een stenige
omgeving (vaak de centra van steden) kan de temperatuur daardoor hoog
oplopen, tot wel tien graden warmer dan in het buitengebied.
Ook in de avond en nacht blijft het in het stedelijk gebied warmer. Het effect
van een reflecterend wegdek kan hier een bijdrage leveren aan het
minimaliseren van fysieke milieubelasting die tot gezondheidsschade kan leiden.
Duurzaamheid speelt ook een rol als we kijken naar minder ongevallen door
beter zicht in de zin van maatschappelijke- c.q. zorgkosten ten gevolge van
ongevallen.
Het wit schilderen van (RWS)banden en zebrapaden etc. kost een aanzienlijk
bedrag aan jaarlijks onderhoud inclusief de hoge kosten van
verkeersmaatregelen en beperking van de doorstroming van het verkeer. De
Reflexstone® bestrating wordt geproduceerd onder Dubo-keur: Betonnen
bestratingproducten zijn beoordeeld op 17 (milieu) aspecten - variërend van
broeikaseffect tot hergebruik en/of verwerking van het afval - volgens
Levenscyclusanalyses. Het DuboKeur is exclusief voorbehouden aan echt
milieuvriendelijke producten, zoals de website van het NIBE omschrijft.
80
21. Eindconclusie onderzoek (status december 2013)
De scope van het in dit rapport behandelde praktijkonderzoek behelst openbare
verlichting in woonwijken in samenhang met lichtreflectie van
wegverhardingen. In een woonwijk te Stadskanaal (Luxemburglaan) zijn
traditionele rode klinkers vergeleken met Reflexstone® betonstraatstenen in
grijs en wit.
De Reflexstone® betonstraatstenen hebben wat lichtreflectie betreft een
gemeten hogere lichtheid en een minder gladde en vlakke macrotextuur met
minder spiegeleffecten (lagere spiegelfactor).
De openbare verlichting in woonwijken heeft naast een functie voor sociale
veiligheid (fietsers-voetgangers) ook een verkeersfunctie inclusief
conflictgebieden bij relatief lagere snelheden en stopafstanden (automobilisten
en scooters) ten opzichte van stroomwegen.
Comfort is van belang voor beide functies en kan omschreven worden als het
voorkomen van visueel onbehagen als een complexe puzzel met veel
parameters. Het gaat om het tijdig herkennen van personen en objecten op en
naast de weg voor zowel de sociale veiligheids- als de verkeersfunctie en het
goed kunnen volgen van het wegverloop-alignement zonder overmatige
verblinding. Met name de verkeersfunctie inclusief conflictgebieden in
woonwijken is onderbelicht in de huidige aanbevelingen voor openbare
verlichting.
In de huidige aanbeveling voor openbare verlichting zou dit kunnen leiden tot
een verhoogd verlichtingsniveau in conflictgebieden en/of een accentuering met
een wegverharding met een verhoogde lichtheid zoals toegepast aan de
Luxemburglaan in Stadskanaal.
Wegverhardingen als Reflexstone® met een hogere lichtheid en met een
voldoende grote verhouding van de reflectiefactoren (minimale verhouding
twee) ten opzichte van de toeleidende wegen zijn tevens goed inzetbaar voor
conflictgebieden.
Het onderzoek heeft tot nu toe aangetoond dat lichtreflectie van
wegverhardingen een belangrijke invloed heeft op de verticale
verlichtingssterkten van personen en objecten en op het wegverloop-alignement
in luminantie. Dit effect komt zowel door de lichtheid als de micro- en
macrotextuur van de wegverharding. Het gaat dan om een invloed van zowel
openbare- als koplampverlichting.
81
Voor alle weggebruikers is het belangrijk om uit het oogpunt van zichtbaarheid
en comfort dat het wegverloop (horizontaal) alignement over het dwarsprofiel
goed zichtbaar is. Het berekenen van de huidige openbare verlichtingskwaliteit
met behulp van de verlichtingssterkten kan hiertoe uitgebreid worden met
luminantieberekeningen. De luminantie kan gebruikt worden om het aspect van
de openbare verlichting mee te wegen met betrekking tot de wegverhardingen
maar ook om (Led-) verlichtingsarmaturen in droge- en natte omstandigheden
verder te kunnen vergelijken nadat aan de verlichtingskwaliteit in
verlichtingssterkten van de aanbeveling is voldaan.
Uit het onderzoek blijkt verder dat de gezichtsherkenning en zichtbaarheid van
weggebruikers in woonwijken zich voor een belangrijk deel afspeelt tegen de
omgeving en achtergrond van de scène en in mindere mate tegen de
wegverharding zelf. Voor kleinere objecten en delen van objecten vormt de
wegverharding de omgeving en kan een wegverharding met een hogere lichtheid
zorg dragen voor een verhoogde contrastgevoeligheid door een hogere
adaptatie-luminantie binnen het centrale foveale gezichtsveld. De hogere
adaptatie-luminantie zal ook zorg dragen voor een lagere verblinding.
De verdergaande technologische ontwikkelingen waaronder Led technologie
hebben hun invloed op zowel de openbare- (licht op maat) als
koplampverlichting (AFS met stads- en bochtenfuncties). Koplampverlichting
heeft door het sterke horizontale karakter van de lichtuitstraling ten opzichte van
de wegverharding hoge verticale verlichtingssterkten ten opzichte van (gedimde)
openbare verlichting. Hierdoor kunnen personen en objecten binnen de
stopafstand zichtbaar worden tegen een over het algemeen relatief donkere
achtergrond. Ook hier is er een interessante nog niet onderzochte invloed van de
lichtreflectie van de wegverharding boven de voorgeschreven 1% neerwaartse
afstelling van koplampverlichting.
Bij de huidige (gedimde) verlichtingsniveaus in woonwijken volgens de
aanbeveling neemt de kleurherkenning en daarmee het zien van kleurcontrasten
af. In sommige delen van de te verlichte openbare ruimte kunnen geen kleuren
meer waargenomen en alleen nog helderheden in grijstinten.
Helderheidcontrasten krijgen steeds meer de overhand boven kleurcontrasten en
worden steeds belangrijker voor de zichtbaarheid. De reflectiefactoren van de
verschillende wegverhardingen en elementen (trottoirbanden) dienen minimaal
een factor twee te verschillen voor voldoende helderheidcontrast.
Bovenstaande beschouwingen bij donkerte gelden ook bij vochtige of natte
wegverhardingen wanneer de zichtbaarheid verder af neemt. Door natte
weersomstandigheden maar ook door condensvorming kunnen in Nederland
wegverhardingen bij donkerte al gauw vochtig en meer donker verschijnen.
82
Wegverhardingen en trottoirbanden van standaard grijs beton krijgen in vochtige
of in natte toestand een donkere tint met beduidend lagere reflectiefactoren ten
opzichte van de droge toestand. De natte reflectiefactor van bijvoorbeeld
trottoirbanden komt dan nagenoeg overeen met bijvoorbeeld donker asfalt en
door een laag helderheidcontrast is de band slecht of niet meer zichtbaar.
Onder andere permeabiliteit en macrotextuur spelen hierin en rol.
Een eerder onderzoek naar RWS banden van Light Surface Control heeft
opgeleverd dat met een textuur als Reflexstone® de reflectiefactor onder natte
omstandigheden beduidend minder hard daalt ten opzichte van standaard grijs
beton.
Om verblinding bij daglicht van wegverhardingen met een hoge lichtheid te
voorkomen wordt een maximale grenswaarde gesteld aan de lichtreflectie.
De verblindinggrens wordt mede bepaald door de grootte van het vlak in het
gezichtsveld en de textuur van de wegverharding (spiegelfactor).
Op een aantal punten worden aanbevelingen gedaan voor nader onderzoek ook
wat betreft de invloed van vochtige- of natte wegverhardingen die kunnen
zorgen voor een verdere afname van de zichtbaarheid bij donkerte.
Kijlstra Bestrating richt zich momenteel op nieuwe ontwikkelingen met
toevoeging van keramisch materiaal als optie bij de nieuw ontwikkelde
reflecterende bermverharding, banden, betonstraatstenen en tegels en doet
verdergaand onderzoek naar verbeterde textuurmogelijkheden in de
Reflexstone® range alsook waterpasserende bestrating in reflecterende
uitvoering.
22. Relevante documenten - Literatuur
Relevante documenten
CIE 66*
CIE 140
CIE 144
CIE DS 017
Road Surfaces and Lighting, 1984
Road lighting, 2000
Road surface and roadmarking reflection characteristics,
2001
International Lighting Vocabulary, 2009
NPR 13201**
ROVL-2011
Richtlijnen voor Openbare Verlichting, 2002
Richtlijn voor Openbare Verlichting, 2011- NSVV ***
NEN-EN 12464-1 Werkplekverlichting, 2003
83
NEN-EN 1436
EN 13201
*
**
***
Wegmarkeringsmaterialen
Road lighting, 2003
CIE - Commission internationale de l’éclairage
NPR - Nederlandse Praktijk Richtlijn
NSVV - Nederlandse Stichting voor Verlichtingskunde - Ede
Literatuur
[1] Gutachten G07/2009, zur Ermittlung des optimalen Leuchtdichtekoeffizienten qo von Fahrbahnoberflächen, Dr. H. Meseberg, 2009
[2] Handbuch für Beleuchtung, 1973
[3] Licht 2010 - Wenen, Tagungsband
[4] Licht 2012 - Berlijn, Tagungsband
[5] Openbare Verlichting voor verkeer en veiligheid, Duco Schreuder,
1996
[6] Outdoor lighting; physics, Vision and Perception, Duco Schreuder, 2006
[7] Public Lighting, J.B. de Boer e.a.,
[8] Visibility, M. Luckiesh , F.K. Moss
[9] Visuele waarneming, R.L. Gregory
Speciale dank gaat uit naar dhr. J. Hut, dhr. M.J.H. Langkamp van Provincie
Groningen en dhr. H. Ensing van Gemeente Stadskanaal alsmede de mensen
van de Provincie Groningen die ons hebben bijgestaan bij de nachtelijke
metingen in het kader van verkeersbegeleiding en verkeersmaatregelen.
Copyright © 2014 Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een
geautomatiseerd gegevensbestand en/of openbaar gemaakt in enige vorm of op enige wijze,
hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen of op enige andere manier zonder
voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgevers.
84