DIN SPEC 50300-2013 Measuring geometries for assessing the night visibility of retroreflective materials with respect to the retroreflective properties《关系到反向反射器性能的逆向反光材料夜视性评价用测量几何尺.pdf

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1、Mrz 2013Normenausschuss Farbe (FNF) im DINNormenausschuss Lichttechnik (FNL) im DINPreisgruppe 19DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 17.180.20; 93.080.30Zur Ers

2、tellung einer DIN SPEC knnen verschiedene Verfahrensweisen herangezogen werden: Das vorliegende Dokument wurde nach den Verfahrensregeln eines Fachberichts erstellt.!$a|“1936289www.din.deDDIN SPEC 50300Messgeometrien fr die Bewertung der Nachtsichtbarkeit vonretroreflektierenden Materialien bezglich

3、 der RckstrahleigenschaftenMeasuring geometries for assessing the night visibility of retroreflective materials withrespect to the retroreflective propertiesGomtries de mesure pour lvaluation de la visibilit nocturne des revtementsrtrorflchissants concernant des caractristiques rtrorflchissantsAllei

4、nverkauf der Spezifikationen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 48 SeitenDIN SPEC 50300:2013-03 2 Inhalt Seite Vorwort . 3 Einleitung 4 1 Anwendungsbereich 5 2 Begriffe 5 3 Grundlagen 7 3.1 Lichttechnische und geometrische Grundlagen . 7 3.2 Unterschiedliche Koordinatensy

5、steme 9 4 Retroreflektierende Materialien . 11 5 Verkehrszeichenpositionen . 13 6 Anleuchtung von Verkehrszeichen . 16 6.1 Allgemeines . 16 6.2 Fahrzeugtypische Daten 16 6.3 Lichtstrkeverteilungen von Fahrzeugscheinwerfern 18 7 Abstands- und Winkelbestimmungen 19 7.1 Allgemeines . 19 7.2 Abstnde 19

6、7.3 Distanzklassen 19 7.4 Anleuchtungswinkel 20 7.5 Rotationswinkel 20 7.6 Orientierungswinkel 21 8 Relevante Winkelkombinationen . 22 9 Winkel fr das CIE-Goniometer und Messablauf 25 9.1 Allgemeines . 25 9.2 Einzustellende Winkel am CIE-Goniometersystem . 25 9.3 Vorschlag zur Auswertung der Messdat

7、en 26 10 Zusammenhang mit der Europischen Normung . 27 Anhang A (informativ) Geometrie . 28 A.1 Grundlagen 28 A.2 Beispiele 32 Anhang B (informativ) Zusammenhnge zu nationalen und Europischen Normen . 45 Literaturhinweise . 47 DIN SPEC 50300:2013-03 3 Vorwort Dieses Dokument wurde vom Gemeinschaftsa

8、rbeitsausschuss NA 025-00-25 GA Gemeinschaftsarbeits-ausschuss FNF/FNL: Aufsichtfarben fr Verkehrszeichen und Reflexstoffe zur Verkehrssicherung“ des Normenausschusses Farbe (FNF) im DIN ausgearbeitet. Das vorliegende Dokument fasst den gegenwrtigen Stand der Diskussionen zusammen und soll zu einem

9、spteren Zeitpunkt inhaltlich ergnzt werden. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. Das DIN ist nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. DIN SPEC 50300:2013-03 4 Einleitung Die Anforde

10、rungen an die visuelle Qualitt von Verkehrszeichen wurden bisher berwiegend auf der Grund-lage von Untersuchungen festgelegt, die mehr als 20 Jahre alt sind. Aufgrund des hheren Fahrzeugaufkommens ist die visuelle Beeintrchtigung durch Scheinwerfer entgegen-kommender Fahrzeuge bei Dunkelheit stark a

11、ngestiegen. Verkehrszeichen stehen in einer Aufflligkeits-konkurrenz zu einer steigenden Zahl von beleuchteten Werbeschriften und -tafeln, die entlang der Straen aufgestellt sind. Die Zahl der Lichtquellen, die nicht fr den Verkehr relevant sind, wie etwa die Beleuchtung von Gebuden oder Stadien, ha

12、t stark zugenommen. Es ist daher erforderlich geworden, diese vernderten Einflsse zu bercksichtigen und durch geeignete An-forderungen an die Reflexstoffe die Erkennbarkeit von Verkehrszeichen sicherzustellen und zu verbessern. DIN SPEC 50300:2013-03 5 1 Anwendungsbereich Ziel dieser Verffentlichung

13、 ist die Neubestimmung von Messgeometrien zur Beurteilung von retroreflek-tierenden Materialien. Die Bewertung der Nachtsichtbarkeit von Reflexstoffen fr den Einsatz auf vertikalen Verkehrszeichen beschrnkt sich derzeit auf die Messung der spezifischen Rckstrahlwerte RA, die z. B. nach DIN 67520 und

14、 den Technischen Liefer- und Prfbedingungen fr vertikale Verkehrszeichen (TLP VZ) fr vorgegebene Mess-winkel bestimmte Mindestwerte erfllen mssen. Diese Messwinkel reprsentieren jedoch nur bedingt die Anleuchtungs- und Beobachtungsgeometrien, wie sie im Straenverkehrsraum vorkommen. Die Einflsse der

15、 Drehwinkel (, siehe Abschnitt 2) auf den spezifischen Rckstrahlwert sind derzeit nur unzureichend bercksichtigt. Dies ist insbesondere fr die Bewertung nicht rotationssymmetrischer Materialien, z. B. mikroprismatischer Bauart, problematisch. In den Abschnitten 2 und 3 werden die fr das Thema wichti

16、gen Begriffe sowie die lichttechnischen und geometrischen Grundlagen, in Abschnitt 4 die unterschiedlichen Aufbauten der Reflexstoffe beschrieben. In Abschnitt 5 sind typische Anordnungen von Verkehrszeichen fr Straen mit zwei und drei Richtungs-fahrbahnen hergeleitet. Abschnitt 6 befasst sich mit f

17、ahrzeugtypischen Daten und den unterschiedlichen Lichtstrkeverteilungen von Fahrzeugscheinwerfern. In Abschnitt 7 werden die Abstands- und Winkelgren festgelegt, aus denen in Abschnitt 8 die Winkel fr eine knftige Vermessung und Bewertung retroreflektierender Materialien abgeleitet sind. Abschnitt 9

18、 beinhaltet die fr die Messdurchfhrung mit dem CIE-Goniometer erforderlichen Winkel und beschreibt die Auswertung der Messdaten. In Abschnitt 10 sind die Verknpfungen der Ergebnisse aus dem vorliegenden Dokument mit den nationalen und Europischen Normen aufgezeigt. Die Ergebnisse dieser Arbeit knnen

19、 als Grundlage fr eine berarbeitung der Regelwerke zur Beurteilung der Eignung retroreflektierender Materialen fr vertikale Verkehrszeichen dienen. 2 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die folgenden Begriffe. 2.1.1 Lichtstrke I lichttechnische Grundgre, die die Lichtintensitt angibt,

20、die von einer Lichtquelle in eine bestimmte Rich-tung ausgestrahlt wird Anmerkung 1 zum Begriff: Einheit: cd 2.1.2 Lichtstrkeverteilung zwei- oder dreidimensionale Darstellung der Verteilung der Lichtintensitt einer Lichtquelle in der Flche oder im Raum 2.1.3 Beleuchtungsstrke E Ma fr die auf eine F

21、lche auftreffende Lichtintensitt Anmerkung 1 zum Begriff: Einheit: lx DIN SPEC 50300:2013-03 6 2.1.4 senkrechte Beleuchtungsstrke Eam Ort der Verkehrszeichenoberflche in Anleuchtrichtung gemessene Beleuchtungsstrke Anmerkung 1 zum Begriff: Einheit: lx 2.1.5 Leuchtdichte L Ma fr die von einem Beobach

22、ter wahrgenommene Helligkeit eines Verkehrszeichens Anmerkung 1 zum Begriff: Einheit: cd/m22.1.6 spezifischer Rckstrahlwert RAMa fr die retroreflektierende Eigenschaft eines Materials bezogen auf eine normierte Flche Anmerkung 1 zum Begriff: Der spezifische Rckstrahlwert ist der Quotient aus der Leu

23、chtdichte L der Materialober-flche und der Beleuchtungsstrke Eder Anleuchtung. Anmerkung 2 zum Begriff: Einheit: lxmcd22.1.7 Beobachtungswinkel Winkel zwischen dem Lichtstrahl, der das Verkehrszeichen anleuchtet und dem vom Verkehrszeichen zum Beobachter reflektierten Lichtstrahl1)Anmerkung 1 zum Be

24、griff: Einheit: (Grad) 2.1.8 Anleuchtungswinkel Winkel zwischen dem Lichtstrahl, der das Verkehrszeichen anleuchtet und der Verkehrszeichennormalen1)Anmerkung 1 zum Begriff: Einheit: (Grad) 2.1.9 Rotationswinkel Winkel zwischen der Senkrechten und der Ebene, die der Beobachtungswinkel aufspannt Anme

25、rkung 1 zum Begriff: Einheit: (Grad) 2.1.10 Orientierungswinkel Winkel zwischen der Senkrechten und der Ebene, die der Anleuchtungswinkel aufspannt Anmerkung 1 zum Begriff: Einheit: (Grad) 1) Die horizontale und die vertikale Komponente der Winkel werden durch die Indizes h und v gekennzeichnet.DIN

26、SPEC 50300:2013-03 7 2.1.11 Betrachtungswinkel Winkel zwischen der Verkehrszeichennormalen und dem vom Verkehrszeichen zum Beobachter reflektierten Lichtstrahl1)Anmerkung 1 zum Begriff: Einheit: (Grad) 3 Grundlagen 3.1 Lichttechnische und geometrische Grundlagen Mehr als 98 % aller verkehrsrelevante

27、n Informationen werden visuell verarbeitet. Daher ist es notwendig, dass diese Informationen dem Auge eindeutig und unmissverstndlich dargeboten werden. Bei Tageslicht hat ein Fahrzeuglenker grundstzlich die Mglichkeit, jede fr das Fhren eines Fahrzeuges erforderliche Informationsquelle wahrzunehmen

28、 und zu erkennen. Bei Dunkelheit verschlechtert sich das Sehvermgen betrchtlich. Im Unterschied zu Tagfahrten, bei denen berwiegend die begrenzte Verarbei-tungskapazitt des Gehirns eine Einschrnkung darstellt, bilden bei Nacht die Augen einen zustzlichen Eng-pass im Informationsfluss. Bei Dunkelheit

29、 sinkt die Sehleistung drastisch. Auch der Informationsgehalt eines Verkehrszeichens wird dem Verkehrsteilnehmer auf visuellem Wege bermittelt. Voraussetzung fr diese Kommunikation ist eine ausreichende Helligkeit dieses Zeichens. Die hierfr verantwortliche lichttechnische Gre ist die Leuchtdichte L

30、. Bei Dunkelheit wird sie dadurch erreicht, dass das Zeichen entweder ber eine eigene Beleuchtungseinrichtung verfgt, d. h. von innen oder von auen beleuchtet wird, oder rckstrahlende (retroreflektierende) Eigenschaften aufweist. Im letzteren Fall ist die Leuchtdichte des Verkehrszeichens L abhngig

31、von den lichttechnischen Eigenschaften des auf das Verkehrszeichen aufgebrachten Reflexstoffes, der Qualitt der Anleuchtung durch die Fahrzeugscheinwerfer und den geometrischen Beziehungen zwischen Verkehrszeichen, Fahrer und Fahrzeug. Bild 1 und Bild 2 veranschaulichen die Zusammenhnge in einer ver

32、einfachten zweidimensionalen Darstellung. Die Leuchtdichte lsst sich vereinfacht durch die Gleichungen (1) und (2) beschreiben: g/ AIL = (1) 1) , ,A()(cos= ERL (2) Dabei ist Agdie tatschlich vom Betrachter gesehene Flche des Verkehrszeichens, in m2. Der Betrachtungswinkel ist der Winkel zwischen der

33、 Geraden Auge-Verkehrszeichen und der Verkehrs-zeichennormalen. Sein Kosinus gibt an, um wie viel kleiner die Seitenlngen der gesehenen Flche des Verkehrszeichens gegenber den tatschlichen Abmessungen erscheinen. DIN SPEC 50300:2013-03 8 Legende 1 Verkehrszeichennormale 2 Verkehrszeichen d Abstand z

34、wischen Scheinwerfer und Verkehrszeichen Bild 1 Lichttechnische Zusammenhnge Durch das Licht der Scheinwerfer wird auf der Oberflche des Verkehrszeichens die Beleuchtungsstrke Eerzeugt. Sie ist sowohl vom Abstand d des Fahrzeuges zum Verkehrszeichen, von der Position des Zeichens im Verkehrsraum als

35、 auch von der Lichtstrkeverteilung der Fahrzeugscheinwerfer abhngig. Nherungs-weise gilt die Beziehung: 2)(= dIE (3) Legende 1 Verkehrszeichennormale SH Hhe des Verkehrszeichen-mittelpunktes ber der Fahrbahn hsHhe der Scheinwerfer ber der Fahrbahn 2 Verkehrszeichen hAHhe des Fahrerauges ber der Fahr

36、bahn s3Abstand des Fahrers von den Scheinwerfern in Fahrzeuglngsachse Bild 2 Vereinfachte zweidimensionale Darstellung der Anleuchtungs- und Beobachtungsgeometrie DIN SPEC 50300:2013-03 9 Im (realen) dreidimensionalen Straenraum mssen neben den vertikalen auch die horizontalen Komponen-ten der Winke

37、l sowie die Tatsache, dass ein Fahrzeug im Allgemeinen zwei Scheinwerfer hat, bercksichtigt werden. Der seitliche Abstand des Verkehrszeichens zum Fahrzeug und der Abstand der Scheinwerfer unter-einander, in beiden Abbildungen nicht dargestellt, sind fr die horizontalen Komponenten der Winkel verant

38、-wortlich. Magebend fr den Rotationswinkel ist die Beobachtungsgeometrie. Zu bercksichtigen sind eine eventuelle permanente Verdrehung (vvund vh) des Zeichens gegenber der Anleuchtungsrichtung (siehe Bild A.2) sowie eine eventuelle permanente Verdrehung des Reflexstoffes aus seiner Orientierungsachs

39、e heraus. Die Bilder A.3 und A.4 veranschaulichen, wie der Winkel aus den vertikalen und horizontalen Komponenten des Beobachtungswinkels bestimmt werden kann. Der Winkel markiert die Lage des Beobachtungs-winkels , analog dazu der Winkel die Lage des Anleuchtungswinkels im Raum (siehe Bild 3). Insb

40、esondere bei mikroprismatischen Reflexstoffen ist die zweidimensionale Betrachtung lckenhaft, und es wird empfohlen, die tatschlichen Winkel zu bercksichtigen. Im nachfolgenden Abschnitt wird dargelegt, wie die rumlichen Zusammenhnge unterschiedlich betrachtet werden knnen. Das Vorhandensein von zwe

41、i Augen sowie der Augenabstand selbst werden bei den Winkelbetrachtungen nicht bercksichtigt. Die Fahrzeugscheinwerfer werden als Punktlichtquellen mit der entsprechenden Licht-strkeverteilungskurve betrachtet. Auch aus diesem Grunde wird nicht empfohlen, Betrachtungen anzustellen, die sich auf Abst

42、nde d 100 km/h vorgesehen. 7.4 Anleuchtungswinkel Die Anleuchtungswinkel wurden aus den geometrischen Bedingungen der Abstnde und den Positionen von Verkehrszeichen zum Fahrzeug rechnerisch ermittelt. Hierzu wurden aus ausgewhlten Standardsituationen fr die Aufstellungen der Verkehrszeichen die Wink

43、el berechnet, die zu einem Fahrzeug auftreten knnen. Die Fahrzeuge wurden standardisiert, um fr einen reprsentativen Durchschnitt die Verhltnisse z. B. fr einen Pkw und einen Lkw zu ermitteln. Die detaillierten Berechnungen sind den Tabellen in A.2 zu entnehmen. Aus den Tabellen ergibt sich fr die D

44、istanzklasse Fern“ ein maximaler Anleuchtungswinkel von 12 in 70 m Abstand zum Verkehrszeichen und bei der maximal exzentrischen Aufstellung von 15 m seitlich versetzt zum Fahrzeug. Zustzlich werden 5 Zeichenverdrehung bercksichtigt, so dass der maximal auftretende Anleuchtungswinkel 20 betrgt. Fr d

45、ie Distanzklasse Mittel“ ergibt sich ein maximaler Anleuchtungswinkel von 17 in 50 m Abstand zum Verkehrszeichen. Zustzlich werden 5 Verdrehung und 5 durch evtl. Kurvenverlufe bercksichtigt, so dass der maximal auftretende Anleuchtungswinkel 30 betrgt. Fr die Distanzklasse Nah“ ergibt sich ein maxim

46、aler Anleuchtungswinkel von 23 in 35 m Abstand zum Ver-kehrszeichen. Zustzlich werden 5 Verdrehung und 15 durch evtl. Kurvenverlufe bercksichtigt, so dass der maximal auftretende Anleuchtungswinkel 40 betrgt. Die Bewertung der Reflexstoffe erfolgt somit fr die Distanzklasse Fern“ bis zu einem Anleuc

47、htungswinkel = 20, fr die Distanzklasse Mittel“ bis = 30 und fr die Distanzklasse Nah“ bis = 40. Die Bewertung bis = 40 entspricht auch der DIN EN 12899-1:2008-02. 7.5 Rotationswinkel Der Rotationswinkel wird ebenfalls aus den geometrischen Zusammenhngen der Positionen von Fahrzeug-lenker und Verkeh

48、rszeichen in Abhngigkeit vom Abstand d ermittelt. In Bild 13 sind die Rotationswinkel getrennt fr verschiedene Fahrzeugarten jeweils fr den rechten und linken Scheinwerfer in Abhngigkeit vom Abstand d dargestellt. Es werden Bereiche von gezeigt, welche sich durch die verschiedenen Aufstellpositionen von Verkehrszeichen ergeben. Als Prfwinkel werden die Asymptoten der Bereiche festgelegt. Fr das Motorrad wird = 0 angenommen. Fr Pkw/Lkw werden = +15 (linker Scheinwerfer) und = 55 (rechter Scheinwerfer) angenommen. Bewertet wird der Mittelwert aus = 55/0/+15. Aufgrund der