Fotometria stradale: come si misura la luce su strade e gallerie

Il contesto

Un impianto di illuminazione stradale ben progettato non è semplicemente un impianto "luminoso": ma deve garantire che il conducente veda in tempo ostacoli, segnaletica e altri utenti, senza abbagliarsi e senza sprechi energetici. La fotometria è la disciplina che permette di verificare il corretto funzionamento dell'impianto di illuminazione e di garantire i requisiti stabiliti dalle norme vigenti.

Luminanza e illuminamento: le grandezze fondamentali

Le grandezze fotometriche principali sono:

• Luminanza (cd/m²). È la grandezza che meglio descrive ciò che l'occhio del conducente percepisce: la luce che una superficie, in questo caso l'asfalto, riflette in direzione dell'osservatore. Dipende dall'illuminazione ricevuta, dalle proprietà riflettenti dell'asfalto stesso e dalla geometria di osservazione. Ad esempio, lo stesso tratto stradale, illuminato da un impianto costante nel tempo, può produrre luminanze molto diverse a seconda che l'asfalto sia asciutto o bagnato.
• Illuminamento (lux). È il flusso luminoso che incide su una superficie. Si misura con un luxmetro ed è indipendente dalla riflettenza del manto stradale. Per questo le norme lo usano come parametro principale dove la luminanza è poco significativa: aree pedonali, piste ciclabili, aree di conflitto come intersezioni e rotatorie.
• Luminanza di velo (luminanza debilitante). È la luce diffusa all'interno dell'occhio che si sovrappone all'immagine retinica, riducendo il contrasto di ciò che si sta guardando. La causa è l'abbagliamento da apparecchi schermati in modo non corretto, o dall'ingresso di una galleria in una giornata di sole.

Luminanza dell'asfalto: parametri e condizioni di misura

Per le strade classificate ME, la norma verifica quattro parametri:

• luminanza media del manto (Lm) in aree o sezioni predefinite o nella griglia normativa;
• uniformità generale (Uo), il rapporto fra luminanza minima o massima e media;
• uniformità longitudinale (Ul), lungo l'asse di marcia;

La luminanza dipende dalla posizione dell'osservatore, quindi la norma fissa una geometria precisa: occhio a circa 1,5 m dal suolo e campo di misura posto tra i 60 m e i 120 m di distanza, con una visuale quasi radente (circa 1° di inclinazione).

Gallerie: diversi target per ogni sezione

In galleria il problema è l'adattamento dell'occhio: di giorno il conducente arriva da un ambiente con decine di migliaia di cd/m² e rapidamente si deve adattare a guardare in un'area molto più buia. L'illuminazione è quindi divisa in zone, ciascuna con requisiti propri:

• zona di accesso, dove si valuta la luminanza dell'ambiente esterno (tipicamente il parametro L20, la media su un cono visivo di 20° dal punto di adattamento);
• zona di entrata, il primo tratto interno, con illuminamento molto alto per ridurre il contrasto con l'esterno;
• zona di transizione, in cui il livello decade gradualmente;
• zona di mantenimento, con un livello di illuminazione costante legato a velocità e traffico;
• zona di uscita, dove si bilancia il passaggio verso l'esterno.

Oltre al manto stradale conta la luminanza delle pareti nella fascia inferiore, fino a circa 2 m di altezza: le pareti sono infatti lo sfondo contro cui il conducente vede gli ostacoli, e una parete scura riduce il contrasto in modo notevole. In galleria è molto importante verificare l'abbagliamento debilitante, in particolare all'imbocco.

Il quadro normativo europeo

Il riferimento principale per le strade è la serie UNI EN 13201:

• UNI EN 13201-2: definisce i requisiti prestazionali e le classi di illuminazione: ME (luminanza, per strade a traffico motorizzato), CE (illuminamento, per aree di conflitto) e P o S (illuminamento per utenti vulnerabili e aree pedonali).
• UNI EN 13201-3: descrive il calcolo delle prestazioni.
• UNI EN 13201-4: stabilisce i metodi di misura delle prestazioni fotometriche, cioè come si verifica in campo che l'impianto realizzato rispetti il progetto.
• UNI EN 13201-5: introduce gli indicatori di prestazione energetica.

In Italia, per le gallerie si fa riferimento alla UNI 11095, che tratta l'illuminazione delle gallerie stradali ed è in linea con la guida internazionale CIE 88.

Per la luminanza dell'asfalto contano poi le tabelle di riflessione CIE (le cosiddette r-table, con le classi di pavimentazione R e C) e il coefficiente di luminanza medio Q0: sono i dati che collegano illuminamento e luminanza.

Come si misura in campo

Esistono due approcci complementari.

Misure puntuali. Con luxmetri e luminanzometri si rilevano i valori su una griglia di punti definita dalla norma. È il metodo classico: preciso, ma lento, richiede la chiusura o il rallentamento del traffico e fotografa solo una porzione limitata di strada.

Misure dinamiche. Un veicolo attrezzato con sistemi di imaging fotometrico acquisisce la luminanza mentre percorre la strada a velocità di marcia, senza interferire con il traffico. Le immagini calibrate (ILMD, imaging luminance measurement devices) consentono di elaborare luminanza media, uniformità e luminanza di velo su tratti molto estesi, anche in galleria dove la chiusura è particolarmente onerosa. È l'approccio su cui si basa il nostro sistema MIRA (Measuring In-motion Road Analyzer).

Le misurazioni periodiche

Il calcolo di progetto non basta. L'invecchiamento di lampade e ottiche, lo stato dell'asfalto e la sporcizia sugli apparecchi alterano nel tempo le prestazioni reali. Misurare permette di verificare il collaudo di un nuovo impianto, pianificare la manutenzione, valutare i consumi rispetto ai requisiti normativi e, cosa più importante di tutte, garantire la sicurezza stradale