Fotometrische reflectie-eigenschappen van wegverhardingen in woonwijken - Grondslagen, meting en praktische analyse

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