حسب التعريف، أضواء الشوارع هي أي مصدر إضاءة مرتفع عادةً ما يكون على حافة الطريق، وهو مصدر الإضاءة الأساسي للمشاة ومستخدمي الشوارع الآخرين.
مصابيح معلقة على عمود إنارة الشارع.
ترجع فكرة إضاءة الشوارع إلى الحضارتين اليونانية والرومانية اللتين كانتا تمتلكان فوانيس زيتية منتشرة في جميع أنحاء القصور والشوارع. وكان الغرض الوحيد من هذه المصابيح هو توفير الشعور بالأمان للسكان الأصليين مع إبعاد اللصوص المحتملين.
أصل أضواء الشوارع
القرن الـ 16
بنهاية الـ 16ال القرن، خضع مفهوم الإضاءة العامة للعديد من الإصلاحات من المصابيح الزيتية إلى الشموع وأخيرًا إلى الفوانيس الزجاجية التي جعلت جودة الإضاءة أفضل. ونتيجة لذلك، كانت باريس-فرنسا من أوائل المدن في العالم التي افتتحت الإضاءة العامة في جميع أنحاء المدينة.
تُعد مصابيح إنارة الشوارع بمصابيح LED جانباً أساسياً من جوانب السلامة على الطرق لكل من المشاة والسائقين، خاصةً خلال ساعات النهار المظلمة. تضيء مصابيح الشوارع المنطقة المحيطة بالطريق لمساعدة المشاة على الشعور بالأمان من الهجمات المفاجئة، كما تساعد السائقين على التعرف على محيطهم بسرعة لتجنب الحوادث.
بالنسبة للسائقين، قد لا تكون المصابيح الأمامية للسيارة كافية، خاصةً على الطرقات المزدحمة، حيث تضيف أضواء الشوارع طبقة إضافية من الأمان على الطريق.
ومع ذلك، يجب أن تتعاون أضواء الشوارع من حيث المبدأ مع جميع معدات الطرق الأخرى دون التسبب في حدوث تداخل أو تداخلات.
على سبيل المثال، يجب ألا يكون الوهج المنبعث من أضواء الشوارع شديداً جداً لأن ذلك قد يعيق السائقين عند التنقل من الأجزاء المضاءة جيداً إلى الأجزاء المظلمة من الطريق.
كما يجب أن تقع مصابيح الشوارع التي تعمل بمصابيح LED ضمن نطاق ارتفاع معقول، ويجب أن ينبعث الضوء بزاوية مريحة تقلل من تأثير الوهج والتلوث الضوئي.
في حين أن أضواء الشوارع لها العديد من الفوائد، فإن أحد التحديات التي لا يمكن تجنبها هو التلوث الضوئي. ونتيجة لذلك، يتوق عشاق علم الفلك إلى سماء صافية مليئة بالنجوم.
وضع أضواء الشوارع
وفقًا للوائح السلامة على الطرق المقبولة في العديد من البلدان، يمكن ترتيب أضواء الشوارع بثلاث طرق رئيسية.
إضاءة متقاطعة
في هذا المكان، تكون أضواء الشوارع متباعدة بشكل متساوٍ على مسافات متناوبة على جانبي الطريق.
يكون هذا الإعداد فعالاً على الطرق السريعة الواسعة التي يزيد عرضها عن 20 متراً لأنه يخلق جواً مضاءً بشكل متساوٍ دون أن يخلق بالضرورة تأثير الوهج.
يُعدّ هذا الإعداد مثالياً أيضاً للطرق الريفية والوعرة حيث تسهّل الإضاءة المتساوية على السائق التنقل.
إضاءة خط الوسط
يمكن أن تستفيد الطرق التي يتراوح عرضها بين 10 إلى 15 متراً بشكل كبير من هذا الإعداد.
نظرًا لأن هذه الطرق ضيقة، يمكن وضع مصابيح الشوارع على حاجز الطريق إذا كان الطريق السريع يحتوي على ممرات منفصلة. سيتم ضبط التركيبات بحيث تكون الأضواء متداخلة أو متماثلة على جانبي العمود.
ومع ذلك، يمكن أن يصبح هذا الإعداد معقداً. إذا كانت زاوية الميل متوقفة ولو بشكل طفيف، يصبح الإعداد بأكمله خطراً.
يجب أن يأخذ توجيه أضواء الشوارع في الاعتبار كفاءة الطاقة المطلوبة لتوفير الإضاءة المثلى دون توليد وهج.
إضاءة من جانب واحد
يمكن للطرق الضيقة جداً والشوارع ذات الاتجاه الواحد الاستفادة من هذا الخيار. تُنصب أضواء الشوارع بحيث يكون ارتفاعها مساوياً لعرض الطريق ثم تُركب بفواصل متساوية على طول أحد جانبي الطريق.
ما هو ارتفاع الأنواع المختلفة من أضواء الشوارع؟
مصباح الشارع LED
تستخدم مصابيح إضاءة الشوارع بمصابيح الدايود المبتعث للضوء (LED) بشكل أساسي الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LED) كتقنية مصدر الضوء الأساسي. وفي الممارسة العملية، يتم تجميع مجموعة مصابيح الدايود المبتعث للضوء مع لوحة الدايود المبتعث للضوء ومشتت حراري لتشكيل وحدة إضاءة كاملة.
يحدد معدل استهلاكه ومخرجاته العمر الافتراضي لمصباح LED مقارنةً بمواصفات تصميمه الأولية. وفي العادة، إذا انخفض ناتج ضوء مصباح الدايود المبتعث للضوء عن 30% من قيمة ناتجه الأولي، فإن ذلك يعتبر أنه وصل إلى نهاية عمره الافتراضي.
تتفوق مصابيح الشوارع بمصابيح LED على التقنيات الأخرى مثل الصوديوم عالي الضغط والهاليد المعدني حسب التصميم.
ويرجع ذلك إلى أن معظم مصابيح الشوارع بمصابيح LED يمكنها إخراج طاقة إنارة أكثر مع استهلاك طاقة أقل من التركيبات الأخرى.
هناك فائدتان ملحوظتان لاستخدام مصابيح LED، وهما;
- عمر افتراضي طويل ويمكن التنبؤ به. لا تنفد طاقة مصابيح LED عادةً - فهي تتدهور ببطء إلى درجة يجب تغييرها.
- مؤشر تجسيد اللون الدقيق. تستطيع مصابيح LED إعادة إنتاج ألوان ألوان الأشياء بدقة مقارنة بمصادر الضوء المثالية. وتساعد هذه القدرة السائقين والركاب على أن يكونوا أكثر أماناً حيث يمكنهم التمييز بين الأشياء بسرعة.
التكلفة الأولية لشراء مصابيح إنارة الشوارع بمصابيح LED مرتفعة للغاية. ومع ذلك، فهي الأكثر فعالية من حيث التكلفة والأعلى عائدًا مقابل المال في المخطط الكبير، حيث يتم تركيب مصابيح الشوارع بمصابيح LED بحيث يكون ارتفاعها مكافئًا لعرض الطريق. لذلك، يمكن أن تكون مسافة أعمدة الشوارع بنسبة 3-4 أضعاف ارتفاع أعمدة إنارة الشوارع.
وذلك لأن مصابيح LED تتمتع بكفاءة إضاءة عالية جدًا في استهلاك الطاقة بحيث لا تحتاج إلى أن تكون متقاربة من بعضها البعض.
إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية
مصابيح إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية هي أكثر خيارات الإضاءة الصديقة للبيئة فيما يتعلق بالطاقة المتجددة. تحتوي مصابيح إنارة الشوارع على ألواح شمسية مثبتة أو مثبتة في عمود إنارة الشوارع لإعادة شحن ضوء الشمس.
يمكن تشغيل معظم الألواح الشمسية وإيقاف تشغيلها بشكل روتيني من خلال استشعار التغير في الضوء الخارجي باستخدام جهد اللوحة الشمسية.
كما أن الألواح الشمسية تختلف في القوة الكهربائية وسعة البطارية. وعلى هذا النحو، في حين أن بعض مصابيح الشوارع الشمسية لديها القدرة على إضاءة الشوارع طوال الليل، فإن البعض الآخر قد لا تكون لديه القدرة على التشغيل إلا لمدة ساعات الليل الأكثر أهمية.
بالإضافة إلى الألواح الشمسية المثبتة، يتم تحويل الطاقة من احتكاك الأشخاص الذين يمشون فوق البلاط الحركي المثبت تحت الأرض في بعض التركيبات. وتُعد هذه الطاقة الإضافية وسيلة ممتازة لتكملة احتياطي البطارية في المناطق التي لا تتلقى ساعات كافية من ضوء الشمس في ضوء النهار.
يجب أن تكون أعمدة إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية متينة وتتحمل الوزن الزائد للألواح الشمسية المركبة ضد الطقس القاسي. يتراوح ارتفاع أعمدة إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية عادةً ما بين 6 إلى 12 متراً، حسب عرض الطريق وموضع التصميم على طول الطريق.
مصباح صوديوم عالي الضغط
مصابيح الصوديوم عالية الضغط هي واحدة من أكثر التقنيات فعالية من حيث التكلفة وكفاءة في استخدام الطاقة في تكنولوجيا إنارة الشوارع.
نظرًا للتلوث الضوئي الذي يأتي مع معظم تقنيات إضاءة الشوارع، يمكن استخدام مصابيح الصوديوم الضاغط كخيار أكثر أمانًا وأكثر كفاءة في استهلاك الطاقة في الأماكن القريبة من المراصد والتلسكوبات الفلكية.
تُصنع لمبات الصوديوم عالية الضغط من معدن وغازات داخل أنبوب زجاجي لإنتاج إضاءة محيطة دافئة مفضلة لإضاءة الشوارع. عند تشغيلها لأول مرة، تبعث لمبات HPS توهجًا ورديًا خافتًا يزداد حدة إلى اللون البرتقالي الدافئ مع ارتفاع درجة حرارة اللمبة. تولد لمبات HPS ضوءًا كافيًا لتغطية مساحة 4.5 أمتار. يمكن تحسين هذه التغطية بنصب المصابيح على أعمدة بارتفاع 5-7 أمتار.
مصابيح الهاليد المعدني
تبعث مصابيح الهاليدات المعدنية الضوء من قوس كهربائي من خلال مخاليط غازية من الغازات والهاليدات المعدنية. ويحتوي الأنبوب الزجاجي على مجموعة متنوعة من البروم واليود والمركبات الأخرى التي تحسن من كفاءة الضوء ومقياس تجسيد اللون مقارنةً بالموديلات السابقة من مصابيح بخار الزئبق.
يمكن استخدام مصابيح الهاليد المعدنية في إعدادات مختلفة مثل المصابيح الأمامية للسيارات، والإضاءة الداخلية والخارجية، والأضواء الكاشفة وأضواء الشوارع. تتطلب هذه المصابيح تركيبات مناسبة لإنتاج صابورة كهربائية ممتازة.
عند تشغيل مصابيح الهاليد المعدنية، تحتاج مصابيح الهاليد المعدنية عند تشغيلها إلى فترة توقف تتراوح بين دقيقة واحدة إلى 10 دقائق للإحماء، حسب الطقس. ونتيجة لذلك، قد يستغرق الضوء وقتًا أطول في أيام الشتاء أو الأيام الممطرة. يتراوح العمر الافتراضي لهذه المصابيح عادةً بين 15000 إلى 20000 ساعة.
وتتميز مصابيح الهاليد المعدنية بكفاءة إضاءة عالية مع كونها فعالة من حيث التكلفة مقارنةً بالتقنيات الأخرى مثل المصابيح الفلورية. وعادة ما يتراوح ارتفاع مصابيح الهاليد المعدنية بين 5-8 أمتار لأنها تتطلب مسافات متقاربة للحصول على إضاءة متساوية.
المصابيح الكهربائية المتوهجة
تُنتج المصابيح المتوهجة الضوء عن طريق تسخين فتيل السلك حتى يتوهج ليصدر الضوء. وبسبب هذه التكنولوجيا، لم تعد المصابيح المتوهجة شائعة كما كانت في عام 19ال القرن.
كانت المصابيح الأولى تنطوي على تكاليف إنتاج كبيرة حيث أن 90% من الطاقة التي تنتجها اللمبة كانت في شكل طاقة حرارية. وكانت هذه المصابيح تعاني أيضاً من مشاكل أخرى مثل احتراق الفتيل وتعتيم المصباح وغير ذلك الكثير.
طرأت تحسينات مثل استخدام الغاز الخامل لمنع الأكسدة، وخيوط التنغستن - وهي بديل أطول عمراً للفتيل الأصلي، واستخدام مصابيح الهالوجين لمنع تعتيم اللمبة.
يعد مصباح القوس المتوهج نموذجًا مطورًا للمصباح المتوهج الأصلي حيث أنه يضرب القوس على قطب كهربائي كروي لإنتاج الطاقة الضوئية.
كانت هذه المصابيح ذات تكاليف تشغيل أقل وحماية أفضل ضد الأكسدة. وعادةً ما تكون المصابيح القوسية المتوهجة الحديثة مرتفعة مثل مصابيح الحدائق بارتفاع 6 أمتار أو أقل، وتستخدم كمصابيح أرصفة للمشاة.
المصابيح المتوهجة عرضة للتغيرات في الجهد الكهربائي. ومع ذلك، من المحتمل أن تؤدي التغييرات الصغيرة التي تصل إلى 5% إلى مضاعفة عمر المصباح المتوهج. ولذلك، لا يزال من الممكن شراء المصابيح المتوهجة في العديد من البلدان، على الرغم من أنها أصبحت قديمة.
ما هو تأثير ارتفاع ضوء الشارع على زاوية الضوء؟
يرتبط ارتفاع ضوء الشارع ارتباطًا مباشرًا بمدى الإضاءة على الأرض. وهذا مستمد من نظرية فيثاغورس. وهذا يعني أن ارتفاع مصباح الشارع يجب أن يأخذ في الاعتبار زاوية ميل الضوء التي يمكن أن تعيد توزيعه على المناطق المحيطة.
يتراوح ارتفاع أعمدة إنارة الشوارع بشكل عام بين 5-15 متراً حسب الطريق. فعلى سبيل المثال، من الشائع في الطرق الفرعية التجارية الصغيرة أن تجد أعمدة إنارة الشوارع على ارتفاع يتراوح متوسطه بين 5 و8 أمتار، بينما في الطرق ذات الحركة المرورية الكثيفة مثل الطرق السريعة، يمكن أن يصل الارتفاع إلى 15 متراً.
ومع ذلك، لا يتعلق الأمر ببساطة بمقاس واحد يناسب جميع التخمينات. عند مناقشة الارتفاع المقبول لأضواء الشوارع، تدخل عوامل مختلفة في الاعتبار، على سبيل المثال;
عرض الطريق
في الطرقات العريضة، تنتصب أعمدة الإنارة في الشوارع بارتفاع مساوٍ لعرض الطريق (W=H). في هذه الحالة، إذا كان عرض الطريق 10 أمتار، فيجب أن يكون ارتفاع عمود الإنارة 10 أمتار. ويتم وضع مصباح الشارع على شكل "متعرج" على جانبي الطريق. وتكون المسافة بين كل عمود إنارة وعمود الإنارة التالي متساوية. وكلما زاد ارتفاع مصباح الشارع، زاد السطح المضاء في الأسفل.
يُشار إلى أضواء الشوارع العالية جداً بأضواء الشوارع المرتفعة جداً باسم الأضواء ذات الصواري العالية ويُفضل استخدامها على الطرق المزدحمة للأسباب التالية;
- فهي تضيء سطحاً أكبر على الطريق.
- فهي تسبب الحد الأدنى من الإزعاج ووهج الإعاقة للسائقين على الطريق. إذا كانت الأضواء على ارتفاع كبير مقارنة بالسيارات في الشارع. يكون مصدر الضوء بعيداً عن خط عين السائق. وبالتالي يحصل السائقون على إضاءة كافية لإضاءة الطريق دون التعرض لأي إزعاج.
- وهي ذات تكلفة ضئيلة نظراً لأن هناك حاجة إلى عدد أقل من أضواء الشوارع على مسافات أطول.
مسافة متساوية بين أعمدة إنارة الشوارع
بعد النظر في عرض الطريق. دون التأثير على تأثير السطوع للفاصل الزمني للتركيب. من المهم أيضاً تحديد مقدار المساحة التي يجب تركها بين عمودين متجاورين.
والهدف من ذلك هو توفير إضاءة كافية على الطريق لا تكون قاسية أو ساطعة أو قليلة للغاية بحيث يستحيل التنقل فيها. في طرق المدن المزدحمة، تتراوح المسافة بين عمودين من أعمدة الشوارع بين 20 إلى 50 متراً.
يمكن تقصير هذه المسافة حول تقاطعات T، ومفترقات الطرق، ونقاط عبور المشاة.
ارتفاع السيارات على الطريق
بعض الطرق الفرعية الصغيرة لا تستوعب سوى السيارات الصغيرة بينما تستوعب طرق أخرى، مثل الطرق السريعة وطرق المصانع، المركبات الثقيلة مثل الشاحنات والمقطورات. يجب أن تكون هذه الطرق مزودة بأضواء شوارع ذات ارتفاع أكبر لتجنب الاصطدامات.
طاقة أضواء الشوارع
تتميز مصابيح الشوارع المختلفة بمخرجات طاقة مضيئة مختلفة اعتمادًا على معيار الجودة والتكنولوجيا الخاصة بالشركة المصنعة. بعض مخرجات الطاقة النموذجية هي 30 واط و60 واط و120 واط و150 واط.
إذا تسببت قوة خرج ضوء الشارع في أن يكون شديد السطوع. فيجب عندئذٍ مراعاة زاوية الميل وتغييرها بعناية. يجب تدوير أضواء الشارع بزاوية تغطي مساحة أكبر على الأرض دون أن تصطدم مباشرة بعين السائق أثناء القيادة.
ويعني ذلك أيضًا أن ارتفاع عمود إنارة الشارع يجب أن يكون أعلى من 8 أمتار حتى لا يهرب السائق من خط العين المباشر للسائق.
حركة المرور على الطريق
عادةً ما تحتوي المناطق ذات الازدحام الشديد على نقاط عبور مخصصة للمشاة أو لا يسمح بعبور المشاة على الإطلاق. تحدد القوانين المطبقة على طريق معين الحد الأقصى لسرعة السائقين على هذه الطرق. اعتمادًا على ارتفاع ضوء الشارع، يجب الحفاظ على زاوية الميل المستحسن بين 15 إلى 30 درجة. يسمح هذا النطاق من الزوايا بإضاءة مثالية مع تقليل فرص حدوث وهج مزعج للسائقين.
عوامل أخرى يجب مراعاتها عند تركيب أضواء الشوارع
البيئة التي يتم تركيبها فيها
يختلف الطقس والمناخ باختلاف القارات والبلدان. في المناطق العاصفة، يجب أن تكون أضواء الشوارع مجهزة لتكون قوية وتتحمل الطقس.
يجب طلاء الأعمدة بطبقة خاصة لتجنب تآكل المياه المالحة في المناطق الساحلية. وينطبق ذلك أيضاً على الأماكن العاصفة.
أضواء عند معبر المشاة
تُعد نقاط عبور المشاة نقطة جذب للحوادث، وبالتالي يجب توخي المزيد من الحذر في إضاءة الشوارع. على سبيل المثال، يجب عدم المباعدة بين الأضواء أكثر من اللازم لجذب انتباه السائق.
اعتماداً على اتجاه القيادة في بلد معين، على سبيل المثال، إذا كان السائق يقود على الجانب الأيسر. يجب أن تضيء أضواء الشارع على الجانب المقابل (الأيسر) للطريق للفت الانتباه إلى الطريق من زاوية أوسع.
تكاليف الصيانة
تستنزف إنارة الشوارع الكثير من ميزانية الصيانة في كل مدينة. ولهذا السبب بالذات، ينبغي إيلاء عناية إضافية لاختيار أكثر حلول الإضاءة فعالية من حيث التكلفة وأقلها تكلفة في تكاليف التشغيل.
ينتقل العالم من التكنولوجيات القديمة مثل المصابيح المتوهجة ويدعو إلى استخدام مصابيح الطاقة الشمسية ومصابيح LED الصديقة للبيئة. وذلك لأن هذه الخيارات تحقق قيمة مقابل المال.
في الختام، تُعد أضواء الشوارع جزءًا لا يتجزأ من السلامة على الطرق ويجب أن تؤخذ على محمل الجد.
يجب أن توضع متطلبات مخطط التنسيب والتصميم المختلفين موضع التنفيذ لأنه بمجرد الإعداد الخاطئ؛ يمكن أن تصبح مصابيح الشوارع خطراً بدلاً من أن تكون من متطلبات السلامة على الطرق.
يجب أن يقوم المحترفون المرخصون بتركيب مصابيح إنارة الشوارع بعد مراعاة جميع المتغيرات التي تلعب دوراً أساسياً في وضع مصابيح الشوارع.