Lichtmeten in tunnels

Een verkeerstunnel is in de verlichtingstechniek een bijzonder complex object om goed te verlichten. Eerst moeten voertuigen die deze tunnel naderen, ook bij volle zon, kunnen inschatten of verkeer in de tunnel stilstaat of rijdt. Daar is veel licht, of beter gezegd veel contrast voor nodig. Eenmaal in de tunnel is deze lichthoeveelheid niet meer nodig en kan deze worden afgebouwd. Maar niet te snel anders ontstaat er een tijdelijke zichtvermindering en dat is in een drukke tunnel levensgevaarlijk. Vervolgens komt de weggebruiker na de afbouw van het licht in de middenzône van de tunnel, ook wel centrale zône genoemd. En tot slot zal ergens de tunnel eindigen en moet de overgang naar buiten worden begeleid met, indien de tunnel lang genoeg is, extra verlichting om te wennen aan het daglicht.

Auteur: Nico de Kruijter – De Kruijter Public Lighting

‍

Het mag duidelijk zijn dat alle gebieden berekend en ontworpen moeten worden. Een lichtspecialist ontwerpt op basis van vastgestelde richtlijnen, rijsnelheid en de inrichting van de tunnel een verlichtingsinstallatie. Deze installatie wordt uiteindelijk gebouwd en opgeleverd. Dan begint de volgende uitdaging: het controleren en meten van de tunnelverlichting. In dit verhaal nemen wij u mee op ontdekkingsreis in de meetwereld van tunnelverlichting. Per zône komen de specifieke kenmerken aan bod die kenmerkend zijn voor die zône.

Nieuwe ontwikkelingen
De Richtlijn meten en toetsen
De Nederlandse richtlijnen voor het meten en toetsen van verlichting in de openbare ruimte stammen uit 2003 en zijn een update van de richtlijnen uit 1993. Het document gaat uit van het aanbrengen van een meetraster tussen, in de lengte, twee opvolgende verlichtingsarmaturen en over de gehele breedte van de rijbaan. In perspectief gezien in dit een trapeziumvorm (zie figuur 1). Het raster bestaat uit een aantal punten waarop per punt de lux-waarden gemeten moet worden. Ook wordt in de richtlijn aangeven dat het ook mogelijk is om het gereflecteerde licht te meten van het uitgezette meetgebied. Eigenlijk is dit beter dan het licht meten dat op grond valt. Immers, alle vereiste meetwaarden staan immers in cd/m2 en dat is de hoeveelheid gereflecteerd licht.

Waarom dan deze niet meten? Bij het opstellen van de richtlijn in 1993 was de best voorhanden zijnde wegdekreflectiemeter 35 jaar oud en de uitkomst niet echt nauwkeurig. Dit doordat het meetgebied in de vorm van een trapezium zuiver op het meetgebied moest passen. En rijdend was dat al helemaal niet mogelijk omdat het voertuig perfect rechtuit moest rijden. Bovendien was de techniek in die jaren natuurlijk nog niet zo geavanceerd was als vandaag de dag. Er is in de 2003 richtlijn wel een update gemaakt van te passen meetrasters en geaccepteerde afwijking, maar de daarin gehanteerde wegdek-reflectiecamera is nooit meer geüpdatet.

‘RIJDEND METEN ZONDER WEGAFZETTING IS NU MOGELIJK’

Sensortechniek

In 2015 zette beeldchip fabrikant Sony met de Exmor R beeldchip de wereld op z’n kop door de revolutionaire opbouw ervan. Sony bedacht om de bedrading tussen de microlenzen en de fotocellen weg te halen en naar de achterzijde te verplaatsen (zie figuur 2). Hierdoor werd minder licht tegengehouden en daardoor kwam er 38% meer licht op de fotocellen. Ook de beeldruis die veroorzaakt werd door de bedrading verdween. Nu was het mogelijk om binnen enkele milliseconden een stilstaand beeld te verkrijgen met nagenoeg geen beeldruis. Rijdend meten zonder wegafzetting met 100km/h is nu mogelijk. Naast de beeldchip is ook de aansturing van de beeldchip grondig herzien en elke denkbare correctie kan worden gedaan in de camera zelf zonder beeldbewerkingssoftware. De camera is nu zo nauwkeurig, dat hij gebruikt kan worden als serieus alternatief voor de luxmeter. De afwijkingen van gemeten helderheid ligt nu binnen een marge van 4%.

Lenstechniek
Een afwijking in meetresultaat kan ontstaan door het toepassen van goedkope lenzen die geen interne coating hebben. De beroemde camerabouwer Hasselblad heeft een coating uitgevonden waardoor de lens een beter contrast krijgt. Dat resulteert in minder meetfouten, doordat er nagenoeg geen verstrooiing ontstaat tussen gebieden met een verschillende helderheid. Lenzen die hieraan voldoen hebben het kenmerk ‘Distagon T*’ op de lens staan.

Meten van tunnels
Software
Op basis bovenstaande kennis lijkt niets meer in de weg te staan om een betrouwbare meting te kunnen verrichten, maar schijn bedriegt. Zoals eerder is vermeld is er een meetvlak nodig dat correspondeert met het meetgebied ter plaatse. Door achteraf in het beeld de meetvlakken op de juiste plek te plaatsen hoeft het meetvoertuig niet meer langs een vaste lijn te rijden maar kan het gewoon deelnemen aan het verkeer. De kwaliteit van de beeldanalysesoftware is dan ook belangrijk om tot een juiste meetwaarde te komen. De camera wordt opgestuurd naar een meet-lab, waar de laatste correcties worden gedaan op kleur, doorlaatbaarheid van de lens in elke kijkrichting en lichtsterkte-correctie bij elk diafragma of sluitertijd.

‘ZELFS DE LICHTAFNAME(CURVE) DE TUNNEL IN KAN NU GEMETEN WORDEN’

Gebieden in de tunnel
De ingangszone is het gebied waar veel licht benodigd is om van buiten de tunnel iets te zien in de tunnel. Zicht kenmerkt zich door bundels licht die naar de weggebruiker toe schijnen. Het idee hierachter is dat alleen de voor- en zijkant van de auto wordt aangelicht, en niet de achterkant van de auto. Hierdoor ontstaat een heldere omgeving met zwarte achterkanten van auto’s. Dus veel contrast. Nu is zicht, door deze zwarte objecten, van buiten een stuk eenvoudiger. De lichtafname hoort te verlopen via een vastgestelde lichtafnamecurve. Deze wordt in de praktijk gerealiseerd door in het begin de lampen dicht op elkaar te plaatsen en verder op in de tunnel verder uit elkaar. Hoe verder uit elkaar hoe minder licht er op het wegdek komt. Echter, doordat de lichtbundels /////// naar de weggebruiker toe schijnen zullen ze op een andere plek het wegdek raken dan waar het armatuur op het plafond zit. Door ze, de tunnel in, ook nog eens verder uit elkaar te zetten, zal de plek waar deze verder uit elkaar staan op het plafond later in de curve zitten dan op de grond. Zie figuur 3 voor de uitleg. Dit is een onderdeel waar nooit op gecontroleerd wordt. Het is dus noodzakelijk om de reflectie op het wegdek te meten! Met de nieuwe meettechnologie is dat een eenvoudige opgave. De wand dient ten minste zo helder te zijn als 60% van het niveau van het naastgelegen wegdek. Vroeger, met een luxmeting op de wand, was het alleen mogelijk om de lux-waarden van de wand met de luxwaarden van het wegdek te vergelijken. Het mag duidelijk zijn dat de wand vaak veel lichter is en beter reflecteert. Ook de hoek van waaruit de wand wordt belicht speelt een rol, naast de ruwheid van de wand. Alles dat de weggebruiker beleeft komt terug in de meetwaarden. De camera geeft een exact beeld weer in een fractie van de tijd die men kwijt is om een wegdek en twee wanden te meten. Dat duurt uit ervaring drie uur.

Uw voordeel

De camera, lens en sensortechnologie heeft de afgelopen 20 jaar een enorme technologische sprong gemaakt. De beeld-erwerking is sneller, de beelden zijn nagenoeg ruisvrij en zeer accuraat als het aankomt op vaststellen van de helderheid en kleur in het beeld. En tot slot: de lenzen van tegenwoordig hebben nagenoeg geen vertekening meer. De resterende twee elementen, het kleine beetje Chromatische Aberratie en de Vignettering van het beeld, kunnen softwarematig in de camera worden opgelost.
Het gebruik van een lichtgevoelige camera volgens de laatste stand der techniek biedt enorm veel voordelen ten opzichte van een handmatige luxmeting op het wegdek en wand. Het meten met een digitale camera gaat sneller en het is meer in lijn met de beleving van de weggebruiker. Dus geen rekenveld van 30 punten met luxwaarden, maar een heel patroon. Door de snelheid is het mogelijk om in één avond een gehele tunnel, inclusief alle dimstanden, te kunnen beoordelen. Zelfs de lichtafname(curve) de tunnel in. Dit werd tot voor kort, omwille van de complexiteit en de grote hoeveelheden lichtmetingen die daarvoor nodig zijn niet gedaan. Het is zelfs mogelijk om de gemeten lichtopbrengst per dimstand af te zetten tegen de ingestelde gewenste waarde. Zo kan worden opgespoord of de installatie niet te veel verbruikt.

De bedrijven Croon Wolter en Dros, Siemens en Amsterdam Airport Schiphol zijn bedrijven die al volledig vertrouwen op de nieuwe technologie van camera-metingen.

‍

‍