Schlüsselwörter
(Deutsch)
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Licht, Leuchtdichte, Strassen, Tunnelbeleuchtung, diffuse Reflektion, Lichtstreuung, Messen, Prüfen, Sicherheit
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Schlüsselwörter
(Englisch)
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light, illuminance, diffuse reflection, light scattering, tunnel lighting, security, measurement, testing, road-traffic
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Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Die Beleuchtung in Strassentunnels ist für die Sicherheit der Strassenverkehrsteilnehmer von offensichtlicher Bedeutung. Das Bundesamt für Metrologie (METAS) führt seit mehreren Jahren Prüfmessungen der Beleuchtungssysteme im Auftrag des Bundesamtes für Strassen (ASTRA) durch.
In diesem Rahmen sind auch die optischen Reflektionseigenschaften des Strassenoberflächenbelags von Wichtigkeit. Da das vorhandene System veraltet ist und die neuartigen Beläge nicht charakterisieren kann, hat sich METAS entschlossen, die Entwicklung eines mobilen Fahrbahnoberflächenreflektometers in Auftrag zu geben.
Das Messprinzip basiert auf den Empfehlungen der CIE-Publikation 66. Die Grundaufgabe des Gerätes ist es, das Verhältnis der Leuchtdichte zur Beleuchtungsstärke unter einem Beobachtungswinkel von 1° des diffus-reflektierenden Strassenbelags zu messen, und dies für einen beliebig einfallenden Lichtkegel.
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Kurzbeschreibung
(Englisch)
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Lighting is of particular interest for traffic safety in highway tunnels. Since several years the Swiss Federal Office of Metrology (METAS) is characterising the optical properties of lighting installations. Within this context, the optical reflectance properties of road surfaces are of particular interest. Unfortunately, the present measuring system fails to correctly quantify the properties of novel road surfaces.
The aim of this project is to develop a new measuring system that allows the determination of the optical reflectance properties of road surfaces based on the CIE-publication 66. In particular, the luminance to illuminance ratio is determined for an arbitrary angle of the incident light beam. The observation angle is 1°.
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Projektziele
(Deutsch)
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Entwicklung eines Messsystems zur Bestimmung der Reflektionseigenschaften von Strassenbelägen.
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Projektziele
(Englisch)
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Development of a measuring system for the determination of the optical reflectance properties of road surfaces.
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Abstract
(Deutsch)
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Ein mobiles Fahrbahnoberflächenreflektometer (MoFOR) wurde entwickelt und realisiert. Grundaufgabe des MoFOR ist es, Leuchtdichtekoeffizienten für einen beliebigen Beleuchtungswinkel im Halbraum und einem fixen Beobachtungswinkel von 1° zu bestimmen. Der Leuchtdichtekoeffizient q ist das Verhältnis zwischen dem von der Strasse reflektierten Licht (Leuchtdichte, cd/m2) und der Lichtmenge, die auf die Strasse fällt (Beleuchtungsstärke, Lux).
Die Mobilität des gebauten Gerätes erlaubt es, die volle Reflexionscharakteristik des Belages vor Ort zu vermessen.
Das Messgerät wurde im Auftrag von METAS an der HTA Biel-Bienne entwickelt und realisiert. Das Gerät wird mittels drahtloser Kommunikationsstelle (WiFi) gesteuert, kann aber auch unabhängig von einem Computer eingesetzt werden (lokale Datenerfassung und Speicherung).
Die Messunsicherheit beim Bestimmen verschiedener Belagsparametern bei Messungen vor Ort sieht für den jetzigen Aufbau wie folgt aus:
- Leuchtdichtekoeffizient q(g,b), Einzelwert 12 %
- Mittlere Leuchtdichtekoeffizient Q0, 10%
- Spiegelfaktor S0 8 %
- Spiegelfaktor S1 10 %
Es besteht noch ein gewisses Verbesserungspotential für das Messsystem. Trotz einiger kritischer Punkte ist die Realisierung des MoFOR als Erfolg zu betrachten. Es ist das einzig bekannte System, welches die gesamte Leuchtdichtekoeffizienten-Verteilung vor Ort messen kann.
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Abstract
(Englisch)
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A mobile road surface reflectometer (MoFOR) was developed and build. The basic task of the MoFOR is the determination of the distribution of luminance coefficients for an arbitrary direction of illumination and a fixed observation angle of 1°. The luminance coefficient is the ratio between the reflected light (luminance, cd/m2) and the amount of light falling on the street (illuminance, lx). The advantages of the MoFOR are obvious: Due to the mobility of the system it is possible to measure the reflection properties on site.
The measurement system has been designed and realised by the HTA Biel-Bienne. It consists of a commercial high-precision luminance meter and an illumination optics mounted on a goniometer. The measured light is reflected over two mirrors to the luminance meter. The instrument can be used without a computer (local data acquisition and local storage). The data communication is done through a wireless network. The overall uncertainty for the different road parameters (for a 95% confidence interval) is in the order of 8% to 12%.
There is still some potential of improvement of the measurement system. Nevertheless and overall the realisation of the MoFOR can be considered as a success. It is the only known mobile system allowing the determination of the whole distribution of luminance coefficient on site.
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Umsetzung und Anwendungen
(Deutsch)
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Die Beleuchtung von Strassen und Strassentunnels ist ein Optimierungsproblem zwischen Ertrag (Sichtbarkeit von Verkehrsteilnehmern, aber auch Sicherheitsgefühl) und Aufwand (ökonomisch und ökologisch). Das realisierte Messgerät liefert einen wichtigen Beitrag zur Optimierung. Es profitieren u.a. Betreiber von Strassen und Tunnelbeleuchtungsanlagen (Bund, Kantone und Gemeinden), aber auch Lichtplaner (Ingenieurbüros). Darüber hinaus liefert das Messgerät Werte, die für wissenschaftliche Studien von Interesse sind (z.B: Reflexionseigenschaften von neuartigen Belägen) und in zukünftige Normen und Richtlinien (CIE, CEN und SLG) einfliessen werden.
Das Messgerät wurde an der letzten internationalen Konferenz für Licht (Licht2006) vorgestellt und stiess auf breites Interesse. Es sind bereits verschiedene konkrete Angebotsanfragen für Dienstleistungen erfolgt, u.a. aus Deutschland, Luxemburg und Österreich. Interesse an Vergleichsmessungen haben u.a. Messlabors der Uni Dresden und INRIM gezeigt.
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Umsetzung und Anwendungen
(Englisch)
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The lighting of streets and highway tunnels is a problem of optimization between profit (visibility of road users, but also the sensation of security) and effort (economically and ecologically). The realised measurement system contributes to this optimization. Operators of public lighting installation (Confederation, Cantons and local authorities) may profit of the measurement device. The instrument will contribute to scientific studies (for example reflection properties of new types of road surfaces) and help to work out new standards at different levels (CIE, CEN, and SLG). The instrument has been presented at the last international light conference (Licht2006). There was a large interest in the device for measurement services and international comparisons with similar (laboratory) instruments.
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Publikationen / Ergebnisse
(Deutsch)
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Peter Blattner und Heinz Dudli, “Mobiles Fahrbahnoberflächenreflektometer“, Tagungsbeitrag „Licht 2006“, Bern, 2006
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Publikationen / Ergebnisse
(Englisch)
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Peter Blattner und Heinz Dudli, “Mobiles Fahrbahnoberflächenreflektometer“, Tagungsbeitrag „Licht 2006“, Bern, 2006
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