Οδοφωτισμός και δυσμενείς καιρικές συνθήκες

Κατά το σχεδιασμό των συστημάτων οδοφωτισμού θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη και οι κλιματικές συνθήκες στην περιοχή εγκατάστασης, ώστε να βελτιώνονται οι συνθήκες οδήγησης και να περιορίζονται οι επιπτώσεις από τις δυσμενείς καιρικές συνθήκες.

Άρθρο του κ. Παναγιώτη Α. Κονταξή*

Η παρουσία βροχής, χιονιού, ομίχλης, σκόνης ή καπνού στην ατμόσφαιρα κάνει το έργο των οδηγών πιο δύσκολο, αλλά με διαφορετικούς τρόπους. Η βροχή έχει άμεση επίδραση στην ορατότητα απορροφώντας και διασκορπίζοντας το φως, και έμμεση επίδραση αλλάζοντας την ανακλαστικότητα του οδοστρώματος. Το χιόνι διαχέει το προσπίπτον φως δημιουργώντας θάμβωση στο οπτικό πεδίο των οδηγών.

Επιπλέον, εάν η χιονόπτωση είναι αρκετά έντονη, το χιόνι θα καλύψει την επιφάνεια του δρόμου, καλύπτοντας τα σημάδια των λωρίδων και άλλες πληροφορίες που έχουν σχεδιαστεί για να βοηθούν τους οδηγούς. Η ομίχλη και το έντονο σπρέι που εκτοξεύεται από άλλα οχήματα έχουν την επίδρασή τους, απορροφώντας και σκεδάζοντας το φως στην ατμόσφαιρα, μειώνοντας έτσι τις αντιθέσεις στις λαμπρότητες σε οτιδήποτε βρίσκεται στο οπτικό πεδίο των οδηγών (σήμανση, εμπόδια κ.λπ.).

Σε αυτό το άρθρο θα γίνει αναφορά στις επιπτώσεις τέτοιων δυσμενών καιρικών συνθηκών στους οδηγούς και στους τρόπους με τους οποίους μπορεί να χρησιμοποιηθεί ο οδοφωτισμός για τον περιορισμό τους.

Δυσμενείς καιρικές συνθήκες και τροχαία ατυχήματα

Αν και η παρουσία βροχής, χιονιού ή ομίχλης, αναμφίβολα δυσκολεύει το έργο του οδηγού, δεν είναι σαφές εάν αυτή η δυσκολία είναι αρκετή για να οδηγήσει σε αύξηση της συχνότητας των ατυχημάτων. Μια εξέταση των στοιχείων της Ελληνικής Στατιστικής Αρχής (ΕΛΣΤΑΤ) για το έτος 2019 αποκαλύπτει μια σειρά από ενδιαφέροντα συμπεράσματα.

Το πρώτο είναι ότι ο μεγαλύτερος αριθμός θανατηφόρων τροχαίων ατυχημάτων, σχεδόν το 90%, συμβαίνει όταν δεν υπάρχουν δυσμενείς καιρικές συνθήκες. Αυτό είναι εν μέρει θέμα έκθεσης σε κίνδυνο και εν μέρει θέμα εμπειρίας και συμπεριφοράς των οδηγών.

Για τις περισσότερες περιοχές της ελληνικής επικράτειας, σοβαρά δυσμενείς καιρικές συνθήκες εμφανίζονται σπάνια. Στις περιοχές, όπου οι δυσμενείς καιρικές συνθήκες είναι συνηθισμένες σε ορισμένες περιόδους του έτους, όπως π.χ. το χιόνι το χειμώνα στη βόρεια Ελλάδα, οι περισσότεροι οδηγοί είναι εξοικειωμένοι με τις συνθήκες και προσαρμόζουν τη συμπεριφορά τους ανάλογα, μια αλλαγή που συνήθως συνεπάγεται μείωση της ταχύτητας και διατήρηση μεγαλύτερων αποστάσεων από τα άλλα οχήματα.

Το δεύτερο ενδιαφέρον συμπέρασμα είναι ότι ελλείψει δυσμενών καιρικών συνθηκών, το 70% των θανατηφόρων ατυχημάτων συμβαίνουν την ημέρα, το 10% τη νύχτα σε μερικώς ή καθόλου φωτισμένους δρόμους, το 15% τη νύχτα αλλά σε φωτισμένους δρόμους, και το 5% την αυγή ή το σούρουπο.

Το τρίτο συμπέρασμα είναι ότι τα θανατηφόρα ατυχήματα που συμβαίνουν στη βροχή ή στο χιόνι και στο χιονόνερο επηρεάζονται από τις συνθήκες φωτισμού με παρόμοιο τρόπο με εκείνα που συμβαίνουν απουσία δυσμενών καιρικών συνθηκών, αλλά αυτά που συμβαίνουν στην ομίχλη δεν επηρεάζονται.

Μια πιθανή εξήγηση για τη διαφορά στην επίδραση των συνθηκών φωτισμού σε διαφορετικές αντίξοες καιρικές συνθήκες είναι ότι ενώ η βροχή, το χιόνι και το χιονόνερο έχουν κάποια επίδραση στην ορατότητα, η κύρια επίδρασή τους είναι η αλλαγή του συντελεστή τριβής του οδοστρώματος, μια επίδραση που είναι ανεξάρτητη από τις συνθήκες φωτισμού και αυτό έχει ως αποτέλεσμα μεγαλύτερες αποστάσεις ακινητοποίησης. Αντίθετα, η ομίχλη επηρεάζει ελάχιστα το κράτημα του οχήματος στο δρόμο, αλλά μπορεί να έχει δραματικές επιπτώσεις στην ορατότητα των εμποδίων-οχημάτων, ιδιαίτερα τη νύχτα.

Βροχή και οδοφωτισμός

Η βροχή αποτελείται από σταγονίδια νερού με διάμετρο από 20 έως 200μm. Ένα φωτόνιο που προσπίπτει σε ένα τέτοιο σταγονίδιο μπορεί να απορροφηθεί ή να σκεδαστεί (συνδυασμός ανάκλασης και διάθλασης). Ως αποτέλεσμα αυτών, η αναλογία του φωτός που εκπέμπεται από τους προβολείς των οχημάτων ή τα φωτιστικά σώματα του συστήματος οδοφωτισμού και φτάνει στα μάτια των οδηγών σε συνθήκες βροχής μειώνεται σε σχέση με αυτό που θα συνέβαινε σε ξηρές συνθήκες.

Το σκεδασμένο φως σχηματίζει ένα φωτεινό πέπλο που μειώνει τις αντιθέσεις λαμπρότητας (περιοχές με υψηλή και περιοχές με χαμηλή λαμπρότητα) που φαίνονται μέσα από τη βροχή. Επιπλέον, το νερό που παραμένει στο παρμπρίζ είναι αρκετό για να υποβαθμίσει την ποιότητα της εικόνας που βλέπει ο οδηγός. Κατά συνέπεια, η άμεση επίδραση της βροχής είναι η μείωση της ορατότητας.

Ωστόσο, η έμμεση επίδραση της βροχής στα χαρακτηριστικά της ανακλαστικότητας του οδοστρώματος είναι ίσως πιο σημαντική. Όταν η βροχή καλύπτει την επιφάνεια του δρόμου, το οπτικό αποτέλεσμα είναι να την κάνει να συμπεριφέρεται ως ένας κατοπτρικός ανακλαστήρας. Αυτό δεν είναι συνήθως πρόβλημα κατά τη διάρκεια της ημέρας, επειδή οι κλιματολογικές συνθήκες που τείνουν να προκαλούν έντονη βροχόπτωση παράγουν διάχυτο φωτισμό από τον ουρανό.

Ωστόσο, τη νύχτα, όταν ο δρόμος φωτίζεται είτε μόνο από τα φώτα των οχημάτων είτε από έναν συνδυασμό του συστήματος οδοφωτισμού και των προβολέων των οχημάτων, η βρεγμένη επιφάνεια του δρόμου αλλάζει δραματικά την αποτελεσματικότητα του φωτισμού. Όταν ο δρόμος είναι βρεγμένος, η μέση λαμπρότητα του οδοστρώματος αυξάνεται, αλλά αυτό συμβαίνει επειδή ορισμένα τμήματα του οδοστρώματος αποκτούν πολύ υψηλές τιμές λαμπρότητας· δηλαδή η κατανομή της λαμπρότητας του οδοστρώματος γίνεται πολύ πιο ανομοιόμορφη, και είναι η αιτία που δυσχεραίνει την ορατότητα των οδηγών.

Η υποβάθμιση της ομοιομορφίας της λαμπρότητας του οδοστρώματος είναι δυνατό να περιοριστεί αλλάζοντας την κατανομή της φωτεινής έντασης των φωτιστικών σωμάτων, την απόσταση μεταξύ των φωτιστικών σωμάτων και τη θέση τους σε σχέση με το οδόστρωμα. Όπου οι δρόμοι είναι πιθανό να είναι βρεγμένοι για μεγάλο μέρος του έτους, οι κανονισμοί / οδηγίες για τον οδικό φωτισμό απαιτούν ελάχιστη συνολική ομοιομορφία φωτεινότητας 0,15.

Το πόσο αποτελεσματική είναι αυτή η προσέγγιση στη διατήρηση της ορατότητας των αντικειμένων στο δρόμο είναι αμφισβητήσιμο, στις περιπτώσεις που η υψηλή ομοιομορφία επιτυγχάνεται με χαμηλές τιμές λαμπρότητας του οδοστρώματος, διότι δεν επιφέρει βελτίωση στην ορατότητα. Αυτή η δυσμενής αντιστάθμιση μπορεί να αποφευχθεί εάν η καλύτερη ομοιομορφία λαμπρότητας της επιφάνειας του δρόμου επιτυγχάνεται με μικρότερη απόσταση των φωτιστικών σωμάτων. Επίσης, αισθητά μεγαλύτερη βελτίωση στην ομοιομορφία της λαμπρότητας μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας μια κλιμακωτή ή αντίθετη διάταξη των στηλών φωτισμού αντί μιας μονής ή διπλής διάταξης.

Χιόνι και οδοφωτισμός

Το χιόνι αποτελείται από μεγάλα σωματίδια υψηλής ανακλαστικότητας. Το φως που παράγεται από το σύστημα του οδοφωτισμού απορροφάται ή σκεδάζεται, όπως και στην περίπτωση της βροχής. Εάν η πυκνότητα των νιφάδων χιονιού είναι υψηλή, δημιουργείται ένα ομοιόμορφο πέπλο υψηλής λαμπρότητας που περιορίζει την ορατότητα προς όλες τις κατευθύνσεις σε πολύ μικρές αποστάσεις.

Το πόσο αποσπούν την προσοχή οι νιφάδες του χιονιού εξαρτάται από την αντίθεση της λαμπρότητάς τους. Η μέγιστη αντίθεση λαμπρότητας προκύπτει όταν ο εμπρόσθιος φωτισμός του οχήματος είναι η μόνη πηγή φωτός. Σε αυτή την κατάσταση, το φόντο στο οποίο φαίνονται οι νιφάδες χιονιού θα έχει χαμηλή τιμή λαμπρότητας. Κατά τη διάρκεια της ημέρας ή τη νύχτα, όταν υπάρχει φωτισμός του δρόμου, το φόντο στο οποίο φαίνονται οι νιφάδες χιονιού είναι υψηλότερο σε λαμπρότητα, και επομένως οι νιφάδες χιονιού έχουν χαμηλότερη αντίθεση και συνεπώς καλύτερη ορατότητα.

Υπάρχουν δύο πρακτικοί τρόποι που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να μειώσουν την απόσπαση της προσοχής που προκαλούν οι νιφάδες χιονιού. Αυτό που είναι πιο εύκολα διαθέσιμο στους οδηγούς, είναι να χρησιμοποιούν τον εμπρόσθιο φωτισμό του οχήματος στη μεσαία και όχι στη μεγάλη σκάλα. Η μεγάλη σκάλα αυξάνει την ποσότητα του φωτός που εκπέμπεται από τον εμπρόσθιο φωτισμό και κατανέμει περισσότερο φως πιο κοντά στη γραμμή όρασης (line of sight) του οδηγού.

Ο δεύτερος τρόπος είναι η μεταβολή του φάσματος που εκπέμπεται από τον εμπρόσθιο φωτισμό. Υπάρχουν ενδείξεις ότι υπάρχουν περιοχές του ορατού φάσματος που διεγείρουν πιο αποτελεσματικά τα ραβδία του αμφιβληστροειδούς, εξασφαλίζοντας καλύτερη αντίληψη σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού. Ο τρόπος αυτός βασίζεται στην ανάπτυξη ενός προσαρμοστικού συστήματος εμπρόσθιου φωτισμού των οχημάτων. Δηλαδή, κατά την οδήγηση στο χιόνι, θα πρέπει να προσαρμόζεται ο φωτισμός και πιο συγκεκριμένα, εκτός από τη μεταβολή του φάσματος, να αυξάνεται η φωτεινή ροή του προβολέα στην πλευρά του συνοδηγού, καθώς θα μειώνεται στην πλευρά του οδηγού.

Γενικά, δεν μπορούν να ληφθούν ειδικά μέτρα στο σχεδιασμό του συστήματος οδοφωτισμού, για να ξεπεραστεί αυτή η αρνητική επίδραση στην ορατότητα. Όταν ο δρόμος είναι καλυμμένος με χιόνι, η μέση λαμπρότητα της επιφάνειας του δρόμου αυξάνεται κατά 4 έως 5 φορές, ενώ, λόγω του διάχυτου χαρακτήρα του χιονιού, η ομοιομορφία δεν επηρεάζεται ιδιαίτερα. Εάν η εγκατάσταση έχει δυνατότητα ρύθμισης της φωτεινής ροής (dimming), τα επίπεδα φωτισμού μπορούν να μειωθούν όσο το χιόνι παραμένει καθαρό.

Ομίχλη και οδοφωτισμός

Η κακή ορατότητα σε έναν φωτισμένο δρόμο κατά τη διάρκεια της ομίχλης μπορεί να αποδοθεί στο φως που απορροφάται και σκεδάζεται από τα σταγονίδια νερού (διαμέτρου από 5 έως 35μm) που αιωρούνται στην ατμόσφαιρα. Μέρος αυτού του φωτός χάνεται, ενώ μέρος του αντανακλάται προς το χρήστη του δρόμου, με τη μορφή ενός φωτεινού πέπλου ομίχλης που κρύβει λεπτομέρειες στο δρόμο. Στο φωτισμό οχημάτων, αυτό είναι κοινώς γνωστό ως «φαινόμενο λευκού τοίχου». Ενώ δεν μπορεί να γίνει τίποτα σχετικά με την απώλεια φωτός, υπάρχουν ορισμένα μέτρα που μπορούν να ληφθούν για να μειωθεί η ποσότητα του ενοχλητικού φωτός που κατευθύνεται προς το χρήστη του δρόμου.

Σε περιοχές όπου εμφανίζεται πολύ συχνά ομίχλη, συνιστάται η τοποθέτηση των φωτιστικών σωμάτων πολύ χαμηλά, και πιο συγκεκριμένα, χαμηλότερα από το ύψος των ματιών του οδηγού. Με αυτό τον τρόπο αποφεύγεται σε μεγάλο βαθμό η ανάκλαση φωτός από τα σωματίδια ομίχλης πάνω από το επίπεδο των ματιών, και η απορρόφηση του φωτός ελαχιστοποιείται λόγω της μικρής διαδρομής που πρέπει να διασχίσει το φως μέσω της ομίχλης, από τα φωτιστικά προς την επιφάνεια του δρόμου.

Αυτοί οι τύποι εγκαταστάσεων φωτισμού, με τη σειρά φωτεινών φωτιστικών σε κοντινή απόσταση, μπορούν να ενισχύσουν την οπτική καθοδήγηση και να αυξήσουν την ορατότητα των αντικειμένων κάτω από το ύψος των ματιών. Τα μειονεκτήματα της εν λόγω προσέγγισης έγκεινται στη δυσκολία να φωτιστεί το συνολικό πλάτος του δρόμου και η ιδιαίτερα πυκνή διάταξη φωτιστικών, γεγονός που καθιστά την εγκατάσταση αρκετά δαπανηρή.

Επίλογος

Όπως γίνεται κατανοητό από τα ανωτέρω, οι δυσμενείς καιρικές συνθήκες δυσκολεύουν την οδήγηση, χωρίς να είναι απαραίτητο ότι οδηγούν σε αύξηση των θανατηφόρων τροχαίων ατυχημάτων.

Επίσης, οι συνθήκες οδήγησης βελτιώνονται τόσο από τη σωστή ρύθμιση των προβολέων των οχημάτων όσο και από την ύπαρξη σωστά διαστασιολογημένου συστήματος οδοφωτισμού. Αυτό σημαίνει ότι κατά το σχεδιασμό των συστημάτων οδοφωτισμού θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη και οι κλιματικές συνθήκες (μακρόκλιμα και μεσόκλιμα) στην περιοχή εγκατάστασης.

*Ο κ. Παναγιώτης Α. Κονταξής είναι λέκτορας εφαρμογών στη μονάδα Τεχνολογίας Φωτισμού του Ερευνητικού Εργαστηρίου Κτιριακών και Βιομηχανικών Ενεργειακών Συστημάτων του Τμήματος Ηλεκτρολόγων & Ηλεκτρονικών Μηχανικών, στο Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής.

Βιβλιογραφία

  1. https://www.statistics.gr/el/statistics/-/publication/SDT04/-
  2. https://www.arrivealive.mobi/safe-driving-in-bad-weather-conditions
  3. http://vehicledynamics.com/line-of-sight-and-security-driving/
  4. Wout van Bommel, Road Lighting, Springer, 2015
  5. Peter R. Boyce, Lighting for driving, CRC Press, 2009
  6. CIE 47 – 1979 – Road lighting for wet conditions
  7. Ernst-Olaf Rosenhahn, Analysis of Lighting Parameters During Adverse Weather Conditions, SAE Transactions, Vol. 109, (2000), pp. 426-431
  8. Thumburu Rekha, P Sreenivasulu, Fogging Based Street Light Management System for Smart City, Journal of Xi’an University of Architecture & Technology, 2020

 

 

Ελέγξτε επίσης

ΓΣΕΒΕΕ: Θετική η επιδότηση Αυγούστου, ανησυχητικές οι ανοδικές τιμές της κιλοβατώρας

Η εξαγγελία του Υπουργού Περιβάλλοντος και Ενέργειας κ. Κ. Σκρέκα για την επιδότηση του Αυγούστου …

Τα Περιοδικά μας