Warunki oświetlenia wybranych stref ścieżek rowerowych

Transkrypt

1 BARAN Krzysztof 1 LEŚKO Marcin 2 RÓŻOWICZ Antoni 3 WACHTA Henryk 4 Warunki oświetlenia wybranych stref ścieżek rowerowych WSTĘP Współcześnie zgodnie z trendami proekologicznego stylu życia, z każdym kolejnym rokiem można zauważyć wzrost udziału rowerzystów w transporcie publicznym. Jazda rowerowa posiada wiele zalet, do których zaliczyć możemy m.in.: pozytywny wpływ na ogólną kondycję fizyczną, środek zapobiegawczy na występowanie chorób cywilizacyjnych XXI wieku czy niski koszt użytkowania [1]. Na terenach zurbanizowanych, gdzie występuje duże natężenie ruchu oraz korki uliczne, samochód przestaje być efektywnym środkiem transportu. Wymienione czynniki sprawiają, że rower coraz częściej zostaje wybierany jako alternatywny środek transportu. Jak wynika z raportu Miasta dla rowerów wykonanego przez OBOP na zlecenie FWIE ponad 27 % Polaków jeździ rowerem codziennie [12]. Wraz z rosnącą popularnością roweru jako środka transportu, w polskich miastach można zaobserwować wzrost tempa budowy infrastruktury rowerowej, która jest nieodzownym elementem bezpiecznej jazdy rowerowej. W Polsce obecnie największą ilość ścieżek rowerowych posiada Warszawa, gdzie łączna długość tras rowerowych wynosi 275 km, następnie Wrocław 159 km oraz Kraków i Poznań 95 km [3]. Trasy rowerowe powstają również poza dużymi miastami, przykładem może być projekt Trasy rowerowe w Polsce Wschodniej, który zakłada budowę drogi rowerowej łączącej pięć województw (warmińsko-mazurskie, podlaskie, lubelskie, świętokrzyskie i podkarpackie) o łącznej długości wynoszącej 1980 km [8]. Niestety, wraz ze wzrostem liczby rowerzystów, rośnie również liczba zdarzeń drogowych z ich udziałem. Rys. 1.Odsetek zdarzeń z udziałem rowerzystów w zależności od warunków oświetlenia [2] Według raportu Zdarzenia drogowe z udziałem rowerzystów w latach w 2011 roku rowerzyści brali udział w 4654 wypadkach, co stanowiło 12 % ogółu wszystkich wypadków drogowych. Większość wypadków z udziałem rowerzystów miało miejsce w porze dziennej, co 1 Politechnika Rzeszowska, Wydział Elektrotechniki i Informatyki; Rzeszów; ul. W. Pola 2. Tel: , kbaran@prz.edu.pl 2 Politechnika Rzeszowska, Wydział Elektrotechniki i Informatyki; Rzeszów; ul. W. Pola 2. Tel: , mlesko@prz.edu.pl 3 Politechnika Świętokrzyska, Wydział Elektrotechniki, Automatyki i Informatyki; Kielce; Al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7. Tel: ,rozowicz@tu.kielce.pl 4 Politechnika Rzeszowska, Wydział Elektrotechniki i Informatyki; Rzeszów; ul. W. Pola 2. Tel: , hwachta@prz.edu.pl 1670

2 związane jest z największym natężeniem rowerzystów o wymienionej porze. Jednak również znaczna część wypadków, bo około 20 % miała miejsce o zmroku lub w porze nocnej [2]. W celu zapewnienia odpowiedniego bezpieczeństwa ruchu rowerowego w porze nocnej, a co z tym związane, zminimalizowanie ryzyka wystąpienia zdarzenia drogowego z udziałem rowerzysty, bardzo ważne jest prawidłowo zaprojektowane oświetlenie trasy rowerowej. Oświetlenie takie powinno zapewniać odpowiednią widoczność dla rowerzysty, umożliwiając mu rozpoznawanie ludzi i obiektów z bezpiecznej odległości, jak również rowerzysta powinien być wystarczająco widoczny dla innych użytkowników ruchu drogowego. Szczególnie istotne jest odpowiednie oświetlenie stref konfliktowych czyli obszarów, w którym krzyżują się strumienie ruchu motorowego, rowerowego, jak również ruchu pieszych [6]. W artykule, na przykładzie miasta Rzeszowa przeanalizowano pod kątem postrzegania rowerzysty dwa miejsca kolizyjne, czyli miejsca, w których krzyżowały się trasy rowerowe z drogami ruchu samochodowego. Do badań wykorzystano matrycowy miernik luminancji, a głównym parametrem poddanym analizie był kontrast, czyli różnica luminancji pomiędzy sylwetką rowerzysty a luminancją jego tła. 1 PARAMETRY ŚWIETLNE DECYDUJĄCE O BEZPIECZEŃSTWIE ROWERZYSTY W PORZE NOCNEJ Bezpieczeństwo rowerzysty w porze nocnej uzależnione jest od odpowiedniej widoczności, zarówno dla niego samego, jak również dla innych użytkowników ruchu. Skuteczność widzenia zależy od wielu czynników, które przedstawiono na rysunku 2. Rys. 2.Parametry wpływające na wydolność wzrokową [5] Wydolność wzrokowa jest zależna zarówno od ilości światła, jak również od jakości oświetlenia, która ogranicza wydolność wzrokową. Aby żądany obiekt był widoczny w porze nocnej, musi on być oświetlony przynajmniej do pewnego minimalnego poziomu oświetlenia, jak również musi posiadać odpowiednio minimalny rozmiar oraz kontrast z tłem [5]. Dlatego do parametrów fotometrycznych decydujących o bezpieczeństwie rowerzysty w porze nocnej, szczególnie w rejonach stref kolizyjnych, możemy zaliczyć: natężenie oświetlenia, równomierność natężenia oświetlenia, luminancja sylwetki rowerzysty oraz tła, mierzona z kierunku ruchu pojazdu, kontrast luminancji sylwetki rowerzysty i tła, parametry olśnienia. Z wymienionych powyżej parametrów, szczególnie ważną rolę w odpowiedniej widoczności pełni kontrast, czyli względna różnica luminancji sylwetki rowerzysty i luminancji tła: (1) gdzie: L 1 luminancja sylwetki rowerzysty, 1671

3 L 2 luminancja tła. Kontrast luminancji odgrywa ważna rolę w postrzeganiu obiektów, zwłaszcza porą nocną, kiedy mamy do czynienia z małymi poziomami natężenia oświetlenia, a co z tego wynika, również małymi wartościami luminancji tła. W takim przypadku, występuje mała ostrość wzroku i nie mamy możliwości dostrzeżenia szczegółów obiektu, na podstawie wytworzonego kontrastu odróżniamy tylko ogólne zarysy obiektu odcinającego się od swego tła. Narząd wzroku zaadaptowany do widzenia dziennego, czyli takiego, w którym występują stosunkowo duże poziomy luminancji, ma zdolność rozróżniania szczegółów o względnie małej różnicy luminancji, czyli kontrastu. Natomiast oko zaadoptowane do widzenia nocnego, czyli o małym poziomie luminancji jest w stanie rozróżnić dopiero stosunkowo dużo większe różnice luminancji, czyli o większym kontraście, tak jak przedstawiono na rysunku 3 [1]. Rys. 3.Krzywa rozróżniania względnych różnic luminancji (kontrastu) [1] Reakcja wzrokowa, oprócz kontrastu luminancji szczegółu z tłem, uzależniona jest również od wielkości szczegółu. Na podstawie prowadzonych badań stwierdzono, że obydwa wymienione parametry powinny być badane łącznie w celu określenia reakcji wzrokowej. Rys. 4.Wydolność wzrokowa w zależności od natężenia oświetlenia, wielkości szczegółu i jego kontrastu: a) wielkość pozorna szczegółu 4,5 min, b) wielkość pozorna szczegółu 1,5 min [5] Na rysunku 4 przedstawiono wpływ natężenia oświetlenia, wielkości szczegółu obserwacji oraz kontrastu na wydolność wzrokową. Na podstawie wykresu można stwierdzić, że wszystkie trzy parametry mają wpływ na skuteczność widzenia. Zwiększając natężenie oświetlenia można uzyskać poprawę wydolności wzrokowej, jednak do pewnej granicy, powyżej której wydolność wzrokowa 1672

4 utrzymuje się już na stałym poziomie. Zwiększając jednak kontrast uzyskujemy poprawę skuteczności widzenia w większym stopniu, szczególnie przy niskiej wartości natężenia oświetlenia. Uogólniając można założyć, że zwiększenie kontrastu ma wpływ o większym znaczeniu niż jakikolwiek rozsądny wzrost poziomu natężenia oświetlenia [1]. Wzrost wielkości pozornej obserwowanego szczegółu, również ma znaczący wpływ na wydolność wzrokową. Wraz ze wzrostem wielkości obserwowanego przedmiotu, skuteczność widzenia wzrasta w stopniu większym, niż poprzez zwiększanie natężenia oświetlenia. 2 WYMAGANIA NORMATYWNE OŚWIETLENIA DRÓG ROWEROWYCH W POLSCE Wymagania odnośnie prawidłowego oświetlenia dróg rowerowych w Polsce przedstawione są w normie oświetlenia drogowego PN-EN 13201:2007 [6], która składa się z następujących części: Raport techniczny PKN-CEN/TR :2007 Wybór klas oświetlenia. PN-EN :2007 Wymagania oświetleniowe. PN-EN :2007 Obliczenia oświetleniowe. PN-EN :2007 Metody pomiarów parametrów oświetlenia. W normie tej przedstawione są grupy sytuacji oświetleniowych, dla których przyporządkowane są konkretne klasy oświetleniowe. Do oświetlenia dróg rowerowych zaproponowanych jest kilka klas S1-S7, które zależne są m.in. od wielkości strumienia ruchu rowerzystów. Dla każdej z wymienionej klasy, od S1 do S7 przyporządkowano wartość poziomego natężenia oświetlenia, które powinno być spełnione na powierzchni oświetlanej drogi. Rys. 5.Wymagania dotyczące klasy oświetlenia S [6] W przypadku miejsc konfliktowych, czyli miejsc, w których strumień ruchu rowerowego krzyżuje się z ruchem motorowym, norma zakłada odmienne warunki oświetlenia zalecając spełnienie określonych poziomów luminancji. Miejsca takie przyporządkowane są do grup oświetleniowych (A1, A2, A3, B1) w zależności od dopuszczalnej prędkości ruchu motorowego, a wymienionym grupom zalecane są klasy oświetleniowe ME1 ME6. Na rysunku 6 przedstawiono przykład dotyczący wymagań w klasie oświetleniowej ME

5 Rys. 6.Wymagania dotyczące klasy oświetlenia ME1 [6] 3 BADANIA KONTRASTU LUMINANCJI ROWERZYSTY W MIEJSCACH KOLIZYJNYCH Celem badań było określenie kontrastu luminancji sylwetki rowerzysty i jego tła, a następnie na tej podstawie określenie skuteczności postrzegania rowerzysty w godzinach nocnych. Do badań wybrano dwa miejsca kolizyjne, gdzie trasa rowerowa przecinała się z drogą ruchu motorowego. Miejscem badań był Rzeszów, który posiada stosunkowo dobrze rozwinięta infrastrukturę rowerową, co przedstawiono na rysunku 7. Rys. 7.Sieć ścieżek rowerowych w Rzeszowie Pomiar luminancji sylwetki rowerzysty oraz tła wykonany został przy wykorzystaniu zaawansowanego matrycowego miernika luminancji LMK Mobile Advanced firmy TechnoTeamBildverarbeitung GmbH [4]. Kamera do pomiaru luminancji zbudowana jest na bazie aparatu fotograficznego Canon EOS 550D oraz obiektywu Sigma Gold F2,8 EX DC. Wykonane zdjęcia w miejscach kolizyjnych są przekonwertowane na zdjęcia z rozkładem luminancji. Rozwiązanie takie jest bardzo wygodne, ponieważ na miejscu pomiaru nie ma potrzeby instalowania dodatkowej aparatury. Pierwszym wybranym miejscem do badań była trasa rowerowa przecinająca drogę ruchu samochodowego w pobliżu skrzyżowania z ruchem okrężnym. Dopuszczalna prędkość pojazdów poruszających się w kierunku ronda (kierunek jazdy 1) wynosiła 70km/h, natomiast dla kierowców zjeżdżających z ronda (kierunek jazdy 2) (50km/h). Ponieważ droga hamowania pojazdów poruszających się z prędkością 70 km/h, uwzględniająca przeciętny czas reakcji kierowcy wynoszący 1s - wynosi 50m, a dla pojazdów poruszających się z prędkością 50km/h 30m [10], dlatego pomiary luminancji sylwetki rowerzysty wykonane zostały z wymienionych odległości, dla odpowiedniego kierunku ruchu jazdy. 1674

6 Rys. 8.Wybrane do badań pierwsze miejsce konfliktowe [9] Na rysunku 9 przedstawiono widok zdjęcia rowerzysty oraz zdjęcie z wyznaczonymi poziomami luminancji na ścieżce rowerowej przechodzącej przez drogę z ruchem motorowym. Zdjęcie wykonano z odległości 50m w kierunku jazdy 1, tak jak oznaczono na rysunku 2. Średni poziom natężenia oświetlenia na badanym miejscu wynosił 25 lx. Jak można zauważyć na poniższym zdjęciu, sylwetka rowerzysty jest dobrze widoczna, dzięki odpowiednio wysokiemu kontrastowi pomiędzy jego luminancją a tłem. Na sylwetce rowerzysty można jednak wyznaczyć miejsca, które w mniejszym lub większym stopniu odcinają się od tła. Przykładowo najlepiej widoczna jest twarz rowerzysty, której kontrast wynosi C=4,4, kontrast tułowia C=0,55 a najmniej widoczny jest zarys roweru, którego kontrast wynosi tylko C=0,18. Średni kontrast luminancji rowerzysty do luminancji tła wynosi C=0,71 sprawiając, że wydolność wzrokowa postrzegania rowerzysty z badanej odległości jest poprawna. Rys. 9.Zdjęcie rzeczywiste oraz zdjęcie z poziomem luminancji dla rowerzysty na trasie rowerowej wykonane dla kierunku jazdy 1,( skala logarytmiczna log2, jednostka cd/m2) 1675

7 Na rysunku 10 przedstawiono zdjęcie luminancji rowerzysty dla kierunku jazdy 2, czyli w miejscu kiedy rowerzysta jest widoczny dla kierowców zjeżdżających z ronda. Średni poziom natężenia oświetlenia na powierzchni drogi w tym miejscu wynosił 10 lx. Pomimo mniejszego natężenia oświetlenia w stosunku do wcześniejszego przypadku, ciemna sylwetka rowerzysty o niskiej luminancji odcina się od tła o większym poziomie luminancji (średni kontrast C=0,8), dzięki czemu rowerzysta jest dobrze widoczny dla nadjeżdżających kierowców. Rys. 10.Zdjęcie rzeczywiste oraz zdjęcie z poziomem luminancji dla rowerzysty na trasie rowerowej wykonane dla kierunku jazdy 2, ( skala logarytmiczna log2, jednostka cd/m2) Rys. 11.Wybrane do badań drugie miejsce konfliktowe [9] Na rysunku 11 przedstawiono zdjęcie satelitarne wybranego do badań drugiego miejsca kolizyjnego, w którym trasa rowerowa krzyżuje się z drogą ruchu samochodowego. W kierunku jazdy 1, jak zaznaczono na rysunku, obowiązuje ograniczenie prędkości 50km/h, dlatego miejsce pomiaru znajdowało się 30m od trasy rowerowej. W przypadku kierunku jazdy 2 ograniczenie 1676

8 prędkości wynosiło 70km/h, w związku z czym zdjęcie pomiarowe zostało wykonane z odległości wynoszącej 50m. Rys. 12.Zdjęcie rzeczywiste oraz zdjęcie z poziomem luminancji dla drugiego badanego miejsca konfliktowego (kierunku jazdy 1), ( skala logarytmiczna log2, jednostka cd/m2) Zmierzony średni poziom natężenia oświetlenia na powierzchni drogi, przedstawionej na rysunku 12 wyniósł 8 lx. Widoczność postrzegania rowerzysty przez kierowcę zbliżającego się do skrzyżowania od kierunku jazdy 1 jest bardzo ograniczona, co związane jest z niskim kontrastem luminancji rowerzysty do luminancji tła (średni kontrast C=0,35). Warto zwrócić uwagę, że sylwetka rowerzysty jest w zasadzie niewidoczna, luminancja jego tułowia i luminancja tła, są praktycznie takie same. Inaczej sytuacja przedstawia się dla samego roweru, a konkretnie kół, które są dobrze widoczne, dzięki znacznemu kontrastowi wytworzonemu pomiędzy poziomem ich luminancji, a luminancją tła w postaci oświetlonej drogi. W przypadku kierunku jazdy 2, skuteczność postrzegania rowerzysty przez nadjeżdżającego kierowcę jest na niskim poziomie, tak jak przedstawiono na rysunku 13. Luminancja rowerzysty jest bardzo zbliżona do luminancji tła, a średni kontrast wyniósł zaledwie C=0,2. Rys. 13.Zdjęcie rzeczywiste oraz zdjęcie z poziomem luminancji dla drugiego badanego miejsca konfliktowego (kierunku jazdy 2), ( skala logarytmiczna log2, jednostka cd/m2) 1677

9 PODSUMOWANIE Bezpieczeństwo rowerzysty w porze nocnej w głównej mierze uzależnione jest od prawidłowo zaprojektowanego oświetlenia, które powinno zapewniać odpowiednią widoczność dla samego rowerzysty, jak i również rowerzysta powinien być widoczny dla innych użytkowników ruchu. Na podstawie przeprowadzonych badań można stwierdzić, że ważnym parametrem w skuteczności postrzegania rowerzysty jest kontrast, czyli różnica luminancji obserwowanego szczegółu do luminancji tła. Wytworzenie odpowiednio wysokiego poziomu kontrastu znacznie poprawia zdolność widzenia zbliżającego się rowerzysty. Norma dotycząca oświetlenia dróg definiuje poziomy natężenia oświetlenia lub luminancji na powierzchni drogi, w zależności od przyjętej grupy sytuacji oświetleniowej. Na podstawie badań stwierdzono, że istotnym parametrem, który powinien być uwzględniony jest kontrast. Przykładem mogą być przedstawione w artykule dwa przypadki badane pierwsze miejsce kolizyjne dla kierunku ruchu 2 oraz drugie miejsce kolizyjne dla kierunku ruchu 1. Pomimo zbliżonych wartości natężenia oświetlenia na powierzchni drogi dla obydwu przypadków (ok.10 lx), w pierwszym z nich skuteczność postrzegania rowerzysty była wysoka, w drugim natomiast bardzo niska. Różnice wynikają z poziomów kontrastu luminancji rowerzysty do luminancji tła, gdzie dla pierwszego przypadku średni kontrast wyniósł C=0,8, a dla drugiego tylko C = 0,2. Streszczenie W artykule przedstawiono wyniki badań związane ze skutecznością postrzegania rowerzysty porą nocną. Podstawą bezpieczeństwa ruchu rowerzysty w porze nocnej, jak również innych użytkowników drogi jest prawidłowo zaprojektowane oświetlenie. Normy definiują odpowiednie poziomy natężenia oświetlenia oraz luminancji, które powinny być spełnione dla danej grupy sytuacji oświetleniowej. Podczas badań szczególną uwagę zwrócono na kontrast, czyli różnicę poziomów luminancji pomiędzy obserwowanym przedmiotem a jego tłem. Do badań wytypowano dwa miejsca, w których trasa rowerowa krzyżowała się z drogą ruchu samochodowego. Następnie przy wykorzystaniu matrycowego miernika luminancji, dla wytypowanych sytuacji wyznaczono kontrast luminancji pomiędzy sylwetką rowerzysty a jego tłem. Na koniec oceniono wpływ poziomu kontrastu na skuteczność widzenia porą nocną. Lighting conditions of the selected bike paths zones Abstract The article presents research results related to the effectiveness of noticing the rider at night. The basis of the rider s movement safety at night, as well as other road users, is the properly designed lighting. Standards define the appropriate levels of lighting intensity and luminance, which should be fulfilled for the given group of the lighting situation. During the research, special attention was paid to the contrast, that is the difference of luminance levels between the observed object and its background. Two places were chosen for the research, in which the bike path intersected with the traffic road. Then, using the matrix luminance meter, for the selected situations there was determined the luminance contrast between the rider s silhouette and his background. At the end, there was estimated the influence of the contrast level on the effectiveness of seeing at night. BIBLIOGRAFIA 1. Bąk J., O niektórych zjawiskach związanych z podstawami oświetlenia, Elektroinstalator 9/ Kopta T., Buczyński A., Hyła M., Lustofin B. Zdarzenia drogowe z udziałem rowerzystów w latach , GDDKiA, Warszawa Kraków, kwiecień 2012r. 3. Lubaczewska S., Grochowski C., Polityka rozwoju ruchu rowerowego w polskich miastach, Wrocław Tomczuk P., Modelowanie, badania eksperymentalne i ocena jakości oświetlenia sylwetki pieszego na przejściach dla pieszych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej Wolska A., Zdolność widzenia a oświetlenie, Bezpieczeństwo pracy, nauka i praktyka 1/ Polska Norma PN-EN :2007 Oświetlenie dróg. 7. biegiempozdrowie.eu/ruch-to-zdowie/jazda-na-rowerze/magiczne-wlasciwosci-jazdy-na-rowerzemaratony-mtb 1678

10 8. greenvelo.pl/pl/o_szlaku 9. maps.google.pl 10. regiomoto.pl/portal/bezpieczenstwo/droga-hamowania-nie-wszystko-ile-miejsca-potrzebazatrzymac-auto 11. rowery.rzeszow.pl 12. zm.org.pl/?a=raport_rower_w_polsce Praca powstała z wykorzystaniem aparatury zakupionej w wyniku realizacji Programu Regionalnego Narodowa Strategia Spójności, współfinansowanego przez Unię Europejską, z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Podkarpackiego na lata