Дорога — как зеркало. И наших реалий тоже

30-11-2016

Харьковские ученые разрабатывают новые национальные стандарты освещения дорог.

Что такое «сумеречное» зрение?

Наше знакомство с заведующим кафедрой светотехники Харьковского национального университета городского хозяйства им. А.Н. Бекетова, а ныне — профессором ХНУГХ и главным научным сотрудником ННЦ «Институт метрологии», лауреатом Государственной премии Украины Леонидом Назаренко состоялось несколько лет назад при подготовке автором этих строк статьи к очередному юбилею выдающегося изобретения Томаса Эдисона — электрической лампы. Встретившись снова, мы оба вспомнили то интервью.
— Помните, мы говорили о том, что на смену привычным лампочкам накаливания идут светодиоды, которые на порядок экономнее? — напоминает Леонид Андреевич. — Тогда это казалось едва ли не фантастикой из какого-то далекого будущего. А сегодня мы живем в этом будущем, пользуемся светодиодными лампами и уже начинаем понимать, как можно повысить и их эффективность.
В данном случае речь пойдет об освещении автомобильных дорог и тротуаров, на которое уходит довольно большое количество электроэнергии. Так, например, в Евросоюзе на дорожное освещение тратится приблизительно 1,3% всей вырабатываемой электроэнергии.
— В последнее время в мире появились кардинально новые подходы к освещенности, — продолжает Леонид Назаренко. — Не случайно 2015-й был объявлен ЮНЕСКО всемирным годом света и световых технологий. Так, в 2014-м японским физикам была присуждена Нобелевская премия за создание «голубых» светодиодов. А в 2002 году в человеческом организме был найден рецептор незрительного воздействия. Оказалось, что свет влияет на нас, даже если мы его не видим! А это значит, что искусственный свет, которым мы пользуемся в быту и на работе, должен не только давать определенную освещенность, но и быть наиболее комфортного для человеческого глаза качества, то есть спектра. Вы, наверное, слышали выражения «дневное зрение» и «ночное зрение»? Человеческий глаз так устроен, что по-разному функционирует в разное время суток. Например, днем максимальная чувствительность глаза проявляется на так называемой зеленой длине волны, 550 нм. А в ночное время — уже на длине волны 507 нм. Об этом известно уже почти сто лет. Но только в 2010 году Международная организация по освещению (МОК) предложила официально ввести еще и систему «сумеречной» фотометрии. Собственно, это то, что люди заметили уже давно: действительно, в сумерках человек видит иначе, чем днем или ночью, то есть лучше воспринимает освещение на других длинах волн. К сумеречному зрению можно отнести и зрение водителя или пешехода, находящегося на ночной освещенной улице, где источники света есть, но они не дают такого сильного освещения, как днем. 
После официального признания «сумеречного зрения» ученые Института метрологии стали анализировать существующие нормы освещения дорог и пришли к выводу, что подход к выбору источников уличного освещения должен быть совсем другим.
— Оказывается, если спектр освещения «сдвинут» в сторону коротких (так называемых голубых) длин волн, то получается парадоксальная вещь: при самом подходящем для «сумеречного зрения» спектре лампа с меньшей мощностью дает лучшую видимость, чем более мощная, но другого спектра! — продолжает профессор Назаренко. — А это значит, что, во-первых, можно создать на дорогах более комфортные для глаза условия видимости и тем самым повысить безопасность водителей и пешеходов. А, во-вторых, можно еще и сэкономить электроэнергию на уличном освещении, причем без ущерба для качества. С учетом этих открытий появилась необходимость в пересмотре существующих норм уличного освещения. Однако даже самый удачный с точки зрения спектра и мощности светильник не даст нужного эффекта, если полотно дороги, например, полностью черное — оно будет попросту поглощать направленный на него свет. Иными словами, оно должно иметь хорошую отражающую способность, причем именно в коротковолновом спектре света, который соответствует наилучшему восприятию сумеречного зрения.

Какой асфальт лучше?
Чтобы выяснить, какое же из существующих дорожных покрытий лучше всего отражает свет в условиях сумеречного зрения, харьковские специалисты исследовали несколько видов дорожных и тротуарных покрытий, наиболее широко применяемых в Украине. 
— Эти измерения были сделаны ведущим научным сотрудником ННЦ «Институт метрологии» Николаем Гурьевым и аспиранткой кафедры светотехники ХНУГХ Татьяной Можаровской с помощью Государственного первичного эталона спектральных единиц отражения и пропускания, — рассказывает Леонид Назаренко. — Этот эталон сличался с эталонами других государств и имеет международное признание. Это позволяет нам исследовать те дорожные покрытия, которые используются в Европе, и сопоставлять свои данные с результатами работы зарубежных исследователей. 
Как оказалось, не все применяемые сегодня в Украине дорожные материалы хороши с точки зрения светотехнических свойств. Большинство из них лучше отражают свет в длинноволновом спектре, чем коротковолновом. Так, асфальт, используемый уже несколько лет (но не поврежденный), обладает лучшей отражающей способностью, чем свежеуложенный, который из-за большого количества битума поглощает свет. А серая тротуарная плитка имеет лучший спектральный коэффициент, чем красная. «Сдвинуть» отражающую способность дорожного материала в нужную сторону можно благодаря белым добавкам. На этом, скорее всего, и будут основаны новые требования к дорожным материалам.
— В настоящее время мы завершаем эти исследования и на их основе будем начинать работу над новым Национальным стандартом освещения, гармонизированным с европейскими стандартами, — говорит Леонид Назаренко. — Очевидно, он изменит требования не только к уличным светильникам, но и к дорожным покрытиям. Они должны быть не только прочными и долговечными, но и соответствовать необходимым отражательным качествам. 
— Существуют ли такие стандарты за рубежом?
— Поскольку признание официальное сумеречного освещения МОК произошло всего несколько лет назад, то западные страны начали изменять свои стандарты освещения не так давно. Первыми в этих разработках идут Великобритания и США. Но и Украина не отстает. Приятно осознавать, что мы в данном случае идем в ногу с западными государствами. Естественно, мы будем гармонизировать предлагаемые стандарты с европейскими. Хотя, вероятно, на первых порах в Украине будут не столь жесткие требования к прочности применяемых дорожных покрытий — тут уж все зависит от экономики страны, и пока мы не можем массово строить такие же по качеству дороги, как, например, в Германии. Но по освещенности они должны быть идентичными — ведь с каждым годом все больше автомобилей будут пересекать нашу границу в обе стороны, и водители не должны при этом испытывать неудобств от изменения качества видимости.
— Какую экономию могут дать новые требования к освещенности дорог? 
— По предварительным оценкам, экономический эффект от введения новых стандартов может составить примерно 15% средств на освещении. Но главное, что улучшение видимости позволит уменьшить количество ДТП, сохранить человеческие жизни, это нельзя измерить никакими деньгами. Сейчас с участием ученых Института метрологии готовится проект, который должен быть учтен в Национальном плане стандартизации. Затем, как и любой другой стандарт, он должен пройти сложную систему согласований, ведь нужно учитывать реальные возможности и производителей дорожных материалов, и строителей. Словом, работа еще предстоит большая. Безусловно, мы понимаем, что новые требования к дорогам будут затрагивать интересы производителей и дорожных материалов, и уличных светильников, потому что им придется менять свои технологии производства. Но без этого не обойтись, ведь дороги — это важная составляющая коммуникации с Европой. Сейчас наши дороги разительно отличаются по качеству от европейских, и нам все равно придется их улучшать.
Татьяна 
Буряковская.
Фото Святослава Проскурина.

Читайте также
Другие материалы рубрики