Vliv veřejného osvětlení na výraznost osob a bezpečnost na komunikacích

Laboratoř měření barevnosti a vzhledu (LCAM) patří jako odborné pracoviště na Technické univerzitě v Liberci mezi nejlépe vybavené výzkumné laboratoře svého druhu na světě a už 25 let se zabývá výzkumem a vývojem v oblasti barvy a světelné techniky. Jednou z oblastí činnosti LCAM je už dlouhodobě výzkum v oblasti bezpečnosti silničního provozu a vlivu veřejného osvětlení na výraznost osob. Laboratoř se konkrétně zaměřuje na možnosti, jak zvýraznit chodce pohybující se jak v městské zástavbě, tak mimo obce. Výzkumy probíhají pod vedením prof. Ing. Michala Vika, Ph.D., a doc. Ing. Martiny Vikové, Ph.D.

Zkratka LCAM vznikla využitím počátečních písmen anglického přepisu názvu Laboratoř měření barevnosti a vzhledu. Tato laboratoř byla založena jako odborné pracoviště při katedře materiálového inženýrství Fakulty textilní na Technické univerzitě v Liberci. Za dobu své existence se postupně vyprofilovala v jedno z nejlépe vybavených pracovišť ve světě. Pracovníci laboratoře se intenzivně zabývají několika výzkumnými oblastmi, mezi které patří kvalitativní a kvantitativní hodnocení rozdílů barev mezi předlohou a příslušným výrobkem. Jako předloha může sloužit návrh designéra, vzorek z atlasu barev či jen určitá představa potenciálního zákazníka. K tomuto účelu je v LCAM k dispozici řada systémů určených pro komunikaci o barvě jako například vzorníky PANTONE, Natural Color System, Munsell Book of Colors, Ostwaldův manuál harmonií barev nebo systém COLORCURVE. Díky tomu mohou případní zájemci vybrat požadovanou barvu přímo pomocí vizuálního hodnocení. Vedle těchto fyzických vzorků jsou rovněž k dispozici digitální záznamy spekter jednotlivých vzorků z uvedených systémů. „To je důležité z toho důvodu, že pomocí přesných spektrálních záznamů lze mimo jiné provést simulace barevného vzhledu návrhu při použití různých světelných podmínek. Například rozdíl mezi vjemem dané barvy v případě denního světla a v případě světla z umělých světelných zdrojů, jako jsou žárovky, zářivky nebo dnes populární LED světla. Díky kalibrovanému systému zobrazení můžeme rovněž simulovat barevný vzhled výrobku na různých pozadích,“ říká k tomu docentka Viková, zástupce vedoucího LCAM.

Viditelnost, dohlednost, srozumitelnost a výraznost

Tím se dostáváme k další oblasti činnosti laboratoře, a sice k výzkumu v oblasti bezpečnosti silničního provozu a vlivu veřejného osvětlení na výraznost osob. Je známo, že střet chodce s vozidlem má velmi často fatální následky. Podle údajů CDV šlo o příčinu úmrtí 74 osob v roce 2023 i v předchozím roce 2022. Dále bylo 325 osob těžce zraněno. Jedním z důvodů těchto nehod je nedostatečná viditelnost. LCAM se proto zaměřuje na možnosti, jak zvýraznit chodce pohybující se jak v městské zástavbě, tak mimo obce. Pro tyto účely rozlišujeme striktně několik důležitých pojmů: viditelnost, dohlednost, srozumitelnost a výraznost. „Aby řidič mohl adekvátně reagovat, musí nejprve rozumět tomu, co v dané scéně – situaci – vidí. Jinak řečeno, to, že je nějaký objekt viditelný, ještě neznamená, že je v daných podmínkách výrazný a srozumitelný. Pro snazší pochopení problému můžeme uvést následující příklad: Díky aktivitám policie, organizace BESIP a dalších dnes již řada chodců používá retroreflexní prvky, jako jsou například žluté nebo oranžové pásky, samolepky, odznáčky. To je z našeho pohledu pozitivní. Ale důležité je, aby lidé tyto prvky používali správně. To znamená, že by měly být umístěny na pohyblivých částech těla, jako jsou ruce a nohy, přičemž platí, že nejdůležitější je umístění těchto prvků do oblastí nad kotníky nohou. Důvodem je vyzařovací charakteristika předních světlometů automobilů. Pokud se chodec v nočních hodinách pohybuje v intravilánu, jsou ulice obvykle osvětleny díky veřejnému osvětlení (VO). Bohužel kromě VO se typicky ve městech vyskytuje ještě řada rušivých světelných zdrojů, jako jsou reklamní panely a přesvětlené výlohy. Řidič proto používá potkávací ‚tlumená‘ světla, jejichž dosvit je významně omezen. V praxi tak často dochází k situaci, kdy retroreflexní prvky nejsou ze vzdálenosti okolo 40 m dostatečně osvětleny, protože auto v podstatě svítí pouze na nohy. V případě, že je takový prvek umístěn v horní části trupu, na tašce či batohu, jeho výraznost je významně snížena a řidič si chodce nemusí v dané scéně vůbec všimnout, respektive nemusí v kritické době rozumět tomu, co vlastně vidí. To se může někomu jevit jako paradox, neboť se v případě retroreflexních prvků obvykle udává dohlednost minimálně 200 m. Musíme si však uvědomit, že to platí za idealizovaných podmínek. Jinak řečeno, jde-li o dohlednost mimo obec při použití dálkových světel, kdy na obzoru není žádný výrazný zdroj světla,“ vysvětluje vedoucí laboratoře prof. Vik. Dodává, že v obci je situace odlišná: Zde mluvíme o tzv. komplexních scénách, to znamená, že řidič vnímá nejen to, co se děje na silnici, ale také zástavbu a další prvky, okolo kterých se pohybuje. Jak dokumentuje přiložená fotografie z místa jedné dopravní nehody (obr. vpravo nahoře), dochází v případě nevhodného umístění zvýrazňujících LED na zebře (přechodu pro chodce), v případě instalace nízkých stožárů VO a dále při použití nevhodných svítidel VO atd. k situaci, kdy je pro řidiče obtížné rozeznat postavy vstupující na přechod. Postava přicházející z tmavšího pozadí stromořadí z levé strany řidičova zorného pole je tak v situaci, kdy může být snadno přehlédnuta, přestože má na sobě vestu s vysokou viditelností.

Lokální dominantní kontrast

V laboratoři LCAM se proto odborníci zabývají možnostmi, jak zvýšit výraznost chodců nejen v noční, ale rovněž denní době. Předmětem výzkumu je tzv. lokální dominantní kontrast, který by měl splnit několik požadavků. Za prvé se musí jednat o univerzální systém, který bude nositeli poskytovat adekvátní ochranu v situacích pozitivního i negativního kontrastu na vnímané scéně. Tím máme na mysli situace, kdy vlivem rozdílné orientace dominantních světelných zdrojů dochází k tomu, že v jednom okamžiku je postava chodce nasvícena tak, že je jasnější než pozadí, vůči kterému se pohybuje, a v dalším okamžiku přejde do oblasti, kdy je pozadí jasnější než oděv chodce. Příkladem takových situací je například přechod z oblasti, ve které se vyskytuje zeleň (park, přerostlé keře u chodníku apod.), do místa s výrazně osvětlenou fasádou domu či s výkladní skříní. V okamžiku, kdy se kontrast mění z pozitivního na negativní a obráceně, dochází k tomu, že postava je obtížně rozlišitelná, tím pádem je chodec v nebezpečí.

Jak změny světlených zdrojů ovlivňují výraznost chodců?

Nedílnou součástí prováděného výzkumu je rovněž problematika změny barevného vzhledu vlivem změny světelného zdroje. V současné době dochází k výměně svítidel osazených vysokotlakými sodíkovými výbojkami za svítidla s LED světelnými zdroji. To je doprovázeno diskuzí ohledně vhodného spektrálního složení světla, které by eliminovalo potenciálně škodlivé efekty VO. V LCAM se odborníci zabývají otázkami vlivu těchto změn na výraznost chodců. Díky dostupnému vybavení jsou prováděny jak terénní testy, tak simulace vlivu různých svítidel na vnímání podnětů v komplexních scénách. Jednoduchý simulátor (obr. nahoře) umožňuje testování jak statických, tak dynamických scén. Dosavadní výsledky dokumentují pozitivní efekt LED světelných zdrojů s náhradními teplotami okolo 3 000 K a vyššími indexy věrnosti barev. Oproti vysokotlakým sodíkovým výbojkám či LED zdrojům typu Amber poskytují LED 3 000 K vedle kontrastu jasů také chromatický kontrast, což testovaným osobám umožnilo prodloužení reakční doby na výskyt překážky v testované scéně simulující dopravní situaci ve městě. Je tedy zřejmé, že snaha o legislativní snížení náhradní teploty chromatičnosti u světelných zdrojů používaných ve VO může mít za následek zhoršení bezpečnosti chodců v nočních hodinách.

Autor: prof. Ing. Michal Vik, Ph.D., doc. Ing. Martina Viková, Ph.D.