Lichttechnik und optische Wahrnehmungssicherheit im Straßenverkehr

Lichttechnik und optische Wahrnehmungssicherheit im Straßenverkehr Dr.-Ing. habil. Martin Eckert Verlag Technik GmbH Berlin • München Inhaltsverzei...
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Lichttechnik und optische Wahrnehmungssicherheit im Straßenverkehr Dr.-Ing. habil. Martin Eckert

Verlag Technik GmbH Berlin • München

Inhaltsverzeichnis

Formelzeichenverzeichnis

9

1

Einleitung

2

Gegenstand und Bedeutung der optischen Wahrnehmungssicherheit im Straßenverkehr 13 Verkehrssicherheit und optische Wahrnehmungssicherheit 13 Zusammenhang von Sichtverhältnissen und Unfallgeschehen 13 Allgemeines 13 Kennziffern 15

2.1 2.2 2.2.1 2.2.2 3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.4.1 3.4.2 3.4.3

11

Lichttechnische Grundlagen Grundgrößen und Einheiten der Lichttechnik Lichttechnische Stoffkennzahlen Zusammenhang zwischen den lichttechnischen Größen Lichttechnische Messungen Grundlegende Meßverfahren Strahlungsempfänger Mittel und Methoden zur Messung der wichtigsten lichttechnischen Größen Geräteeigenschaften und Fehlerkompensation Messung der Beleuchtungsstärke Messung der Leuchtdichte Lichtstärke und Lichtstrom

22 22 28 31 35 35 36

Physiologisch-optische Grundlagen und visueller Wahrnehmungsprozeß Charakterisierung der Sehfunktionen Aufbau des optischen Analysators Sehleistungen Leuchtdichte und Adaptation Adaptationsvorgang, Adaptationszustand Leuchtdichteunterschiedsempfindlichkeit und Kontrast Adaptationsleuchtdichte bei inhomogener Leuchtdichteverteilung im Gesichtsfeld 4.3.1.4 Transiente Adaptationserscheinungen 4.3.1.5 Einfluß der Fahrgeschwindigkeit auf die Adaptation und die Blendeinwirkung

43 43 43 48 48 48 52

4.3.2 Sehschärfe und Formenempfindlichkeit 4.3.2.1 Definition

65 65

3.4.3.1 3.4.3.2 3.4.3.3 3.4.3.4 4 4.1 4.2 4.3 4.3.1 4.3.1.1 4.3.1.2 4.3.1.3

38 38 39 41 42

57 61 63

6

Inhaltsverzeichnis

4.3.2.2 4.3.2.3 4.3.3 4.3.4 4.3.5 4.3.6 4.3.6.1 4.3.6.2 4.3.6.3 4.3.6.4 4.3.7 4.3.8

Dämmerungssehschärfe Dynamische Sehschärfe, Bewegungssehschärfe Gesichtsfeld, Blickfeld, Sichtbarkeitsfeld Räumliche Wahrnehmung Augenbewegungen, Such- und Blickverhalten Farbensehen Grundzüge der niederen Farbmetrik Farbfehlsichtigkeit und Verkehrssicherheit Arten und Auftreten von Farbwahrnehmungsanomalien Zusammenhang von Unfallgeschehen und Farbfehlsichtigkeit Sehleistungsstörungen durch Blendung Wahrnehmungsmodelle im Straßenverkehr bei künstlicher Beleuchtung 4.3.8.1 Allgemeines 4.3.8.2 Wahrnehmungsmodell bei stationärer Straßenbeleuchtung 4.3.8.3 Wahrnehmungsmodell bei Kfz-Scheinwerfer-Beleuchtung 4.4 4.4.1 4.4.2 4.4.2.1 4.4.2.2

67 71 75 76 77 83 83 85 85 87 90 95 95 96 97

Erkennungsgeschwindigkeit und Reaktionsleistungen Wahrnehmungs- und Erkennungsgeschwindigkeit Reaktionsleistungen Allgemeines Grundlegende Zusammenhänge beim Reaktionsablauf von Notbremsvorgängen 4.4.2.3 Mathematisch-statistische Behandlung des Problems 4.4.2.4 Ergebnisse von bisher durchgeführten Untersuchungen bei Variation der lichttechnischen Parameter

97 97 102 102

5 5.1 5.2 5.3

111 111 114 115

Visuelle Aufgaben beim Führen von Fahrzeugen Grundlegende Aufgaben Kritische visuelle Elemente beim Fahren in der Dunkelheit Ablauf des visuellen Wahrnehmungsprozesses

Wahrnehmungsbedingungen bei verschiedenen Tageslichtverhältnissen und bei Nebel 6.1 Lichttechnische Bedingungen bei Tageslicht 6.1.1 Allgemeines 6.1.2 Globalstrahlung und horizontale Beleuchtungsstärke bei Tageslicht 6.1.3 Himmelsleuchtdichte 6.1.4 Zusammenhang verschiedener lichttechnischer Größen bei Tageslicht 6.1.4.1 Beleuchtungsstärke und Himmelsleuchtdichte 6.1.4.2 Beleuchtungsstärkeverhältnisse bei verschiedenen Bebauungsvarianten

103 106 108

6

6.2 6.2.1 6.2.2 6.2.3

Lichttechnische Bedingungen bei Dämmerung und Schaltschwellen für die künstliche Beleuchtung Allgemeines und Unfallsituationen in der Dämmerung Entstehen der Dämmerung und Dämmerungsverlauf Schaltschwellen für die Straßenbeleuchtung

120 120 120 120 122 124 124 127 129 129 130 133

' Inhaltsverzeichnis

6.3 6.3.1 6.3.2 6.3.3 6.3.3.1 6.3.3.2 6.3.4 6.3.4.1 6.3.4.2 6.3.4.3 6.3.4.4

7

Lichttechnische Bedingungen bei Nebel 136 Häufigkeit des Auftretens und Dauer des Nebels 136 Unfallgeschehen bei Nebel 137 Grundlegende physikalische Eigenschaften des Nebels 138 Entstehung von Nebel, Tropfengröße, Nebelarten 138 Lichttechnische Zusammenhänge 140 Anwendung der Schwächungsgleichung zur Einschätzung der lichttechnischen Einrichtungen und zur Unfallanalyse 143 Streuleuchtdichte der Scheinwerfer 143 Sichtweite bei Scheinwerferbeleuchtung 145 Wirkung der Nebelscheinwerfer bei klarer Atmosphäre 147 Tragweite von Signalleuchten 147

7

Unfalluntersuchung und Rekonstruktion von Straßenverkehrsunfällen aus der Sicht der optischen Wahrnehmungssicherheit 7.1 Allgemeine Prinzipien der Unfalluntersuchung und der Rekonstruktion 7.2 Rekonstruktionsablauf und lichttechnische Messungen 7.2.1 Art der Rekonstruktion 7.2.2 Voraussetzungen für die Rekonstruktion und durchzuführende Messungen , 7.2.3 Möglichkeiten und Methoden zur Erfassung der Leuchtdichteverhältnisse und deren Auswertung 7.2.3.1 Prinzipielle Möglichkeiten 7.2.3.2 Fotografische Leuchtdichtemessung 7.2.3.3 Auswertung der Fotonegative

150 150 151 151 152 154 154 154 157

7.3 7.3.1 7.3.2 7.3.3

Rechnerische Verarbeitung der Meßdaten Ermittlung der Adaptationsleuchtdichte Ermittlung des Einflusses der physiologischen Blendung Bestimmung der Erkennbarkeitsweite

158 158 160 161

7.4

Beispiele ausgeführter Rekonstruktionen

162

8 8.1 8.1.1 8.1.2 8.1.3 8.1.4

Lichttechnische Bauteile und Einrichtungen Stationäre Straßenbeleuchtung Gütekennziffern, Definitionen Beleuchtung von Kreuzungen und Einmündungen Fußgängerüberwegbeleuchtung Beleuchtung von kurzen Tunneln

183 183 183 189 190 192

8.2 8.2.1 8.2.2 8.2.3

Kfz-Scheinwerfer-Beleuchtung Gütekriterien Normative Regelungen Entwicklungstendenzen

197 197 202 204

8.3 8.3.1 8.3.2

Lichttechnische Eigenschaften der Straßendeckschichten Allgemeines Definition der Leuchtdichtekoeffizienten

205 205 205

• 8

Inhaltsverzeichnis

8.3.3 8.3.3.1 8.3.3.2 8.3.3.3 8.3.4 8.3.5 8.3.6

Leuchtdichtekoeffizienten bei stationärer Straßenbeleuchtung 206 Beleuchtungs- und Beobachtungsgeometrie, Bewertungsfeld 206 Mittlerer Leuchtdichtekoeffizient q0 214 Mittlerer Leuchtdichtekoeffizient qm 215 Leuchtdichtekoeffizienten bei Kfz-Scheinwerfer-Beleuchtung 218 Leuchtdichtekoeffizienten bei Tageslicht 220 Materialeigenschaften und örtliche Inhomogenitäten, Witterungseinflüsse 221 8.3.7 Messung der Leuchtdichtekoeffizienten 225 8.3.7.1 Zielstellung und Anforderungen an die Messung 225 8.3.7.2 Messungen der Gesamtindikatrix 225 8.3.7.3 Transportable Straßenreflektometer 227

8.4 8.4.1 8.4.2

Stationäre Lichtsignalanlagen Gütekriterien und internationale Empfehlungen Normative Regelungen

230 230 236

8.5 8.6 8.7 8.7.1 8.7.2 8.7.3

Fahrzeugeigene Signaleinrichtungen Verkehrszeichen Sichtfeld nach vorn und Sicht nach hinten Direktes Sichtfeld Rückblickspiegel Meßmöglichkeiten der direkten und indirekten Sichtwinkel

237 239 243 243 244 248

Literaturverzeichnis

249

Sachwörterverzeichnis

257