YOL AYDINLATMA TESİSATLARININ TASARIMLARINDA OPTİMUM ÇÖZÜM KRİTERLERİNİN ANALİZİ. Abdülkadir ONGUN YÜKSEK LİSANS TEZİ ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ

Transkript

1 YOL AYDINLATMA TESİSATLARININ TASARIMLARINDA OPTİMUM ÇÖZÜM KRİTERLERİNİN ANALİZİ Abdülkadir ONGUN YÜKSEK LİSANS TEZİ ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ HAZİRAN 2007 ANKARA

2

3 iii TEZ BİLDİRİMİ Tez içindeki bütün bilgilerin etik davranış ve akademik kurallar çerçevesinde elde edilerek sunulduğunu, ayrıca tez yazım kurallarına uygun olarak hazırlanan bu çalışmada orijinal olmayan her türlü kaynağa eksiksiz atıf yapıldığını bildiririm. Abdülkadir ONGUN

4 iv YOL AYDINLATMA TESİSATLARININ TASARIMLARINDA OPTİMUM ÇÖZÜM KRİTERLERİNİN ANALİZİ (Yüksek Lisans Tezi) Abdülkadir ONGUN GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ Haziran 2007 ÖZET Yol aydınlatma tesislerinin gerçekleştirilmesinde en son teknik ve uygulamalar mevcut çalışmada detaylıca incelenmiştir. Bu çalışmada; yol aydınlatma tesislerinin tasarımlarında bilgisayar yazılımı ile optimum çözüme ulaşılabilme yöntemlerine ulaşılmaya çalışılmıştır. Yol aydınlatma tasarımlarında optimum çözüme ulaşabilmek için gerekli teknik ve ekonomik kriterler incelenerek detaylı analizleri yapılmıştır. Örnek bir yol seçilerek, onbeş adet denek armatür dikkate alınmış ve bilgisayar yazılımı kullanılarak aydınlatma ve armatür parametrelerinin değerlerinin değiştirilmesiyle elde edilen, çok sayıda varyasyon için aydınlatma hesapları yapılmıştır. Bu hesaplar sonucunda teknik açıdan uygun çözümler elde edilmiştir. Söz konusu çözümler içerisinde ekonomik açıdan en uygun çözümü bulabilmek için, bu çözümlerin tamamının on yıllık bir süreç sonundaki maliyeti dikkate alınarak ekonomik çözüme ulaşılmıştır. Bilim Kodu : Anahtar Kelimeler :Yol Aydınlatması, Maliyet Analizi, Optimum Kriterler Sayfa Adedi : 174 Tez Yöneticisi : Prof. Dr. M. Sezai DİNÇER

5 v THE ANALYSIS OF OPTIMUM SOLUTION CRITERIA FOR THE DESIGNING OF ROAD LIGHTING INSTALLATIONS (M. Sc. Thesis) Abdülkadir ONGUN GAZİ UNIVERSITY INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY June 2007 ABSTRACT Recent techniques and practices in road lighting installation implementations are examined in detail in the present study. In this study, it was tried to achieve the optimum solutions for the road illumination installation designs with a computer program. In order to reach the optimum solution in road illumination designs, necessary technical and economical criteria were examined and these criteria were analyzed. Selecting a model road and considering fifteen sample lighting fixtures, lighting calculations are made for tens of thousands of variations derived from changing the values of lighting and fixture parameters. As a result of these calculations, technically appropriate solutions are found. To find the most economical appropriate solution within the mentioned appropriate solutions, the cost of total appropriate solutions at the end of a decade, has been taken into consideration. Science Code : Key Words : Road Lighting, Cost Analysis, Optimum Criterion Number of Pages : 174 Thesis Supervisor : Prof. Dr. M. Sezai DİNÇER

6 vi TEŞEKKÜR Bu çalışmanın ortaya çıkmasında yardım ve katkılarını esirgemeyen, ışıkları ile şahsıma yol gösteren ve yönlendiren değerli hocalarım Prof. Dr. Sezai DİNÇER başta olmak üzere Gazi Üniversitesi Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölüm Başkanı Prof. Dr. M. Cengiz TAPLAMACIOĞLU na, İTÜ Enerji Enstitüsü öğretim üyesi Prof. Dr. Sermin ONAYGİL e, kıymetli tecrübelerinden faydalandığım ve manevi destekçim İTÜ Enerji Enstitüsü öğretim üyesi Doç Dr.Önder GÜLER e, Türkiye Elektrik Dağıtım Anonim Şirketince başlatılan; Yol Aydınlatma Tesisatlarının İyileştirilmesi Projesi kapsamında, bu çalışmamı destekleyen; Genel Müdürümüz Haşim KEKLİK başta olmak üzere TEDAŞ'ın çok değerli yetkililerine, TEDAŞ Genel Müdürlüğü Proje ve Tesis Dairesi Başkanlığında çalışan tüm mesai arkadaşlarıma ve katkılarını esirgemeyen CEMDAĞ, STECO ve PHILIPS firmalarının çok değerli yetkililerine teşekkürü bir borç bilirim. Bu çalışmayı; anlayışı ile sürekli destekçim olan hayat arkadaşım, değerli eşim Zeynep ve biricik oğlumuz Muhammed Onur a armağan ediyorum.

7 vii İÇİNDEKİLER Sayfa ÖZET ABSTRACT..... TEŞEKKÜR İÇİNDEKİLER.. ÇİZELGELERİN LİSTESİ..... ŞEKİLLERİN LİSTESİ... iv v vi vii xi xiii RESİMLERİN LİSTESİ xvii SİMGELER VE KISALTMALAR... xviii 1. GİRİŞ 1 2. FOTOMETRİK BÜYÜKLÜKLER Işık Gücü Işık Akısı Etkinlik Faktörü Işık Şiddeti Aydınlık Düzeyi Noktasal yatay aydınlık düzeyi Noktasal düşey aydınlık düzeyi Parıltı Kontrast (C) ÖNEMLİ FOTOMETRİK YASALAR Kosinüs Yasası.. 13

8 viii Sayfa 3.2. Uzaklıklar Karesiyle Ters Orantı Yasası YOL AYDINLATMA TESİSATLARINDA KULLANILAN IŞIK KAYNAKLARI (LAMBALAR) Alçak Basınçlı Sodyum Buharlı Lambalar Yüksek basınçlı Sodyum Buharlı Lambalar Yüksek Basınçlı Cıva Buharlı Lambalar Metal Halojen Lambalar Lambaların Ömrü Karşılaştırma TEDAŞ 'ın Işık Kaynakları ile İlgili Uygulamaları YOL AYDINLATMA TESİSATLARINDA KULLANILAN ARMATÜRLER Armatürler Işık Dağılım Yüzeyi A düzlemleri B düzlemleri C düzlemleri Armatürlerin Sınıflandırılması Yayılım derecesine göre armatürler Saçılım derecesine göre armatürler Kamaşma derecesine göre armatürler Armatür Bakımı Armatür koruma sınıfları Bakım faktörü. 34

9 ix Sayfa 5.5. TEDAŞ 'ın Armatürler İle İlgili Uygulamaları YOL AYDINLATMA DİREKLERİ Galvanizli Çelik Poligon Aydınlatma Direkleri Beton Aydınlatma Direkleri YOL AYDINLATMA DÜZENLERİ Yol Düzenekleri Dönemeçler Görsel Kılavuzlama YANSITMA ÖZELLİKLERİ BAKIMINDAN YOL YÜZEYLERİNİN SINIFLANDIRILMASI Yol Yüzeylerinin Yansıtma Özellikleri Yansıtma Özellikleri Bakımından Yol Yüzeylerinin Sınıflandırılması YOL AYDINLATMA STANDARTLARI Motorlu ve Yaya Trafikli Yolların Aydınlatılması İçin Öneriler (CIE ) BS EN Yol Aydınlatması Önerileri YOL AYDINLATMA HESABI Bilinmesi Gerekli Değişkenler Hesap Alanının Belirlenmesi Yatay Aydınlık Düzeyi Ara değer hesabı Lagrange ara değer metodu Ortalama aydınlık düzeyinin hesaplanması

10 x Sayfa Parıltı (Lüminans) Ortalama yol yüzeyi parıltısı (Lort) Bileşke düzgünlük (Uo) Boyuna, enine düzgünlük faktörü (Ul) Çevreleme Oranı (SR) Kamaşma Psikolojik kamaşma Fizyolojik kamaşma TEKNİK OPTİMİZASYON EKONOMİK OPTİMİZASYON Ekonomik Optimizasyonun Aydınlatmadaki Önemi Maliyet Hesabı Programın Algoritması UYGULAMA SONUÇ VE ÖNERİLER KAYNAKLAR 130 EKLER. 132 EK 1 Yol sınıfına ait, değeri küçültülmüş yansıtma katsayıları tablosu EK 2 BS ye göre değişik yol sınıfları için önerilen aydınlatma sınıfları EK 3 Uygulama bölümünde kullanılan armatürlere ait ışık dağılım eğrileri. 153 EK 4 Optimizasyon sonuç raporu ÖZGEÇMİŞ

11 xi ÇİZELGELERİN LİSTESİ Çizelge Sayfa Çizelge 2.1 Standart göze ait spektral duyarlılık değerleri... 4 Çizelge 2.2. Bazı ışık kaynaklarından örnekler Çizelge 2.3. Bazı örnekler. 8 Çizelge 2.4. Bazı örnekler Çizelge 4.1. Bazı lambaların teknik karakteristikleri Çizelge 4.2. Bazı lambaların performanslarının karşılaştırılması Çizelge 4.3. Bazı lambaların performanslarının karşılaştırılması. 22 Çizelge 4.4. TEDAŞ MYD/ A nolu Teknik şartnameye göre lambalar Çizelge 5.1. Yayılım derecesine göre armatürler Çizelge 5.2. Saçılım derecesine göre armatürler Çizelge 5.3. Kamaşma derecesine göre farklı yol türleri için tavsiye edilen aygıt tipleri Çizelge 5.4. CIE ye göre armatürlerin sınıflandırılması 32 Çizelge 5.5. BS ye göre armatürlerin sınıflandırılması. 33 Çizelge 5.6. Armatürlerin koruma sınıfları Çizelge 5.7. CIE ye göre armatürlerin bakım faktörleri Çizelge 5.8. Armatüre ait I(C,γ) ışık şiddeti değerleri (cd/1000 lm olarak).. 37 Çizelge 6.1. Aydınlatma direkleri teknik özellikleri. 44 Çizelge 6.2. Aydınlatma konsolları teknik özellikleri Çizelge 8.1. Standart yol yüzeylerinin sınıflandırılması.. 57 Çizelge 9.1. CIE e göre yol tanımları ve aydınlatma sınıfları

12 xii Çizelge Sayfa Çizelge 9.2. TEDAŞ tarafından CIE e göre yol tanımları ve aydınlatma sınıflarının ülke şartlarına uyarlanmış hali Çizelge 9.3. CIE e göre aydınlatma sınıflarının kalite büyüklükleri 63 Çizelge 9.4. CIE e göre yaya yolları. 63 Çizelge 9.5. BS ye göre aydınlatma sınıfları. 65 Çizelge 9.6. Parametrelerin belirlenmesi Çizelge 9.7. BS ye göre ME aydınlatma sınıfları için kalite büyüklükleri Çizelge Kamaşma sınırlama katsayısının anlamları Çizelge Denek armatür katalog değerleri Çizelge Aydınlatma sonuçları. 99 Çizelge Şerit 1 için parıltı sonuçları. 100 Çizelge Şerit 2 için parıltı sonuçları Çizelge Karşılaştırma 1 değişkenler ve değerleri Çizelge Karşılaştırma 1 parıltı sonuçları. 103 Çizelge Karşılaştırma 1 aydınlık sonuçları Çizelge Karşılaştırma 2 değişkenler ve değerleri 103 Çizelge Karşılaştırma 2 parıltı sonuçları. 103 Çizelge Karşılaştırma 2 aydınlık sonuçları Çizelge Karşılaştırma 3 değişkenler ve değerleri Çizelge Karşılaştırma 3 parıltı sonuçları 104 Çizelge Karşılaştırma 3 aydınlık sonuçları Çizelge Maliyet hesabı formüllerinde kullanılan değişkenler ve birimleri.. 113

13 xiii ŞEKİLLERİN LİSTESİ Şekil Sayfa Şekil 2.1 Elektromanyetik dalgaların ve ışığın spektrumu... 3 Şekil 2.2. CIE ye göre spektral göz duyarlığı eğrisi. 4 Şekil 2.3. CIE ye göre spektral göz duyarlığı eğrisinin renksel gösterimi 4 Şekil 2.4. Noktasal bir ışık kaynağının herhangi bir gama doğrultusundaki ışık şiddeti. 6 Şekil 2.5. Aydınlık düzeyinin tanımı 7 Şekil 2.6. Noktasal yatay aydınlık düzeyi. 8 Şekil 2.7. Noktasal düşey aydınlık düzeyi 9 Şekil 2.8. Bir yüzeyin bir M noktasının alfa doğrultusundaki parıltısının tanımı.. 10 Şekil 2.9. Değişik aydınlanma kontrastları 11 Şekil Kontrast türleri.. 12 Şekil Kontrast eşiği ile fon parıltısı arasındaki ilişki Şekil 3.1. S yüzeyindeki bir M noktasındaki yatay aydınlık düzeyi. 13 Şekil 3.2. Birbirine paralel farklı düzlemlerdeki yatay aydınlık düzeyleri Şekil 4.1. Alçak basınçlı sodyum buharlı lamba Şekil 4.2. Metal halojen lamba Şekil 4.3. Işık akısı Ekonomik lamba ömrü grafiği 20 Şekil 4.4. Kullanım kapasitesi ortalama lamba ömrü grafiği. 20 Şekil 4.5. Bazı lambaların spektroradyometrik diyagramları Şekil 5.1. A düzlemleri.. 26 Şekil 5.2. B düzlemleri.. 27

14 xiv Şekil Sayfa Şekil 5.3. C düzlemleri.. 28 Şekil 5.4. C düzlemlerinde verilmiş ışık dağılım eğrisi 28 Şekil 5.5. Kamaşma derecesine göre armatürlerin sınıflandırılması 30 Şekil 5.6. Fotometrik ölçüm noktaları 2664 adet.. 37 Şekil 6.1. Beton aydınlatma direkleri 41 Şekil 6.2. Aydınlatma direği kablo ve sigorta detayları 42 Şekil 6.3. AKN/T aydınlatma konsolu.. 42 Şekil 6.4. AKN/Ç aydınlatma konsolu. 43 Şekil 6.5. AKN/3 aydınlatma konsolu.. 43 Şekil 6.6. AKN/4 aydınlatma konsolu.. 43 Şekil 7.1. Yol düzenleri 47 Şekil 7.2. Dönemeçlerde aydınlatma düzeni. 49 Şekil 8.1. Aynasal yansıma.. 51 Şekil 8.2. Yayınık yansıma Şekil 8.3. Karma yansıma. 52 Şekil 8.4. İnce yapılı yol yüzeylerinde kuru ve yağmurda yansıma şekilleri.. 54 Şekil 8.5. Kaba yapılı yol yüzeylerinde kuru ve yağmurda yansıma şekilleri Şekil 8.6. Parıltı faktörünün bağlı olduğu açılar Şekil 9.1. CIE no'lu yayının ön kapak resmi Şekil Periyodik ve doğrusal yollar Şekil Tekli ve Çiftli yollarda hesap alanları Şekil Hesap alanına etkisi olan ışık kaynakları

15 xv Şekil Sayfa Şekil Hesap alanındaki hesap yapılacak noktalar Şekil Yatay aydınlık düzeyi hesabı için bilinmesi gereken açılar Şekil Yatay aydınlık düzeyi vektörsel gösterimi.. 73 Şekil Lineer Ara değer yöntemi Şekil Quadratik ara değer yöntemi.. 75 Şekil Hesap noktalarındaki aydınlık düzeyleri Şekil Parıltı hesabı için bilinmesi gereken açılar Şekil Gözlemcilerin hesap alanına göre konumları 80 Şekil Gözlemcilerin hesap alanına göre konumları 80 Şekil Hesap noktalarındaki parıltılar. 81 Şekil Boyuna düzgünlük faktöründe zebra etkisi.. 83 Şekil Ul hesabında dikkate alınan hesap noktaları. 84 Şekil Yol genişliğine göre SR için hesap alanları. 85 Şekil Refüj genişliğine göre SR için hesap alanları Şekil Lö hesabı için dikkate alınacak armatür sayısı. 89 Şekil Lö hesabı için bilinmesi gereken açılar 90 Şekil Lö hesabı için hesap noktaları Gözlemci konumları ve bakış doğrultusundaki noktalar 91 Şekil S açısının yeri 92 Şekil Kontrast eşiği ile fon parıltısı arasındaki değişim 93 Şekil ARM9 un ışık dağılım eğrisi.. 96 Şekil Yol parametreleri Şekil Aydınlatma parametreleri... 97

16 xvi Şekil Sayfa Şekil Armatür parametreleri Şekil Hesaplanacak değerler Şekil Hesap sonuçları.. 98 Şekil Aydınlatma alan eğrileri. 99 Şekil Şerit 1 için parıltı alan eğrileri Şekil Şerit 2 için parıltı alan eğrileri Şekil Ekonomik optimizasyon program algoritması Şekil Yol parametreleri Şekil Aydınlatma parametreleri Şekil Armatür parametreleri Şekil Optimizasyonu başlat. 116 Şekil nolu çözümün yol parametreleri Şekil nolu çözümün aydınlatma parametreleri Şekil nolu çözümün armatür parametreleri Şekil nolu çözümde hesaplanacak parametreler Şekil nolu çözümün teknik hesap sonuçları Şekil nolu çözümün 10 yıllık ekonomik analiz grafiği. 119

17 xvii RESİMLERİN LİSTESİ Resim Sayfa Resim 4.1. Yüksek basınçlı sodyum buharlı lamba. 17 Resim 4.2. Yüksek basınçlı civa buharlı lamba Resim 6.1. Galvanizli çelik poligon aydınlatma direk resimleri Resim 6.2. SBA aydınlatma direkleri ile yapılmış yol aydınlatma tesisatı.. 40 Resim 7.1. Dönemeçlerde aydınlatma düzeni.. 50 Resim Yol aydınlatma programı kapak 95

18 xviii SİMGELER VE KISALTMALAR Bu çalışmada kullanılmış bazı simgeler ve kısaltmalar, açıklamaları ile birlikte aşağıda sunulmuştur. Simgeler Açıklama W λ φ lm I cd E lx e L C q r U o U l TI G SR TM İTM TkM İM ds Elektriksel güç [watt] Işık dalga boyu [lambda] Işık akısı [fi] Işık akısı birimi [lümen] Işık şiddeti Işık şiddeti birimi [kandela] Aydınlık düzeyi Aydınlık düzeyi birimi [lüks] Etkinlik faktörü Parıltı Kontrast Parıltı faktörü, yansıtma katsayısı İndirgenmiş parıltı faktörü, küçültülmüş yansıtma katsayısı Bileşke düzgünlük faktörü, ortalama düzgünlük Faktörü Boyuna düzgünlük faktörü Fiziksel kamaşma eşiği (Threshold Increment) Psikolojik kamaşma sınırlama katsayısı Çevreleme oranı Tesis maliyeti (1km lik bir tesis için hesaplanmaktadır.) İlk tesis maliyeti Tüketim maliyeti İşletme maliyeti Direk sayısı

19 xix Simgeler Açıklama dmalbf dmonbf ks kmalbf kmonbf as amalbf amonbf ls lmalbf lmonbf kbu kbmalbf kbmonbf lg bg kwhb ksür BkM LdM bas egçs eps gy Bir direğin malzeme birim fiyatı Bir direğin montaj birim fiyatı Konsol sayısı Bir direğin konsol malzeme fiyatı Bir direğin konsol montaj birim fiyatı Armatür sayısı Bir armatürün malzeme birim fiyatı Bir armatürün montaj birim fiyatı Lamba sayısı Bir lambanın malzeme birim fiyatı Bir lambanın montaj birim fiyatı Kablo uzunluğu (1 km lik tesisin kablo uzunluğu dikkate alınmaktadır.) Bir metre kablonun malzeme birim fiyatı Bir metre kablonun montaj birim fiyatı Lamba gücü Balast gücü Bir kwh elektriğin bedeli Bir günlük Lambaların kullanım süresi Bakım maliyeti Lamba değişim maliyeti Bir ekibin 1 saatte bakımını yapabildiği armatür sayısı (10 Ad alınmıştır) Bir ekibin günlük çalışma süresi (8 saat alınmıştır.) Bir ekipteki personel sayısı (3 kişi alınmıştır) Ekipteki bir işçinin günlük yevmiyesi (50 YTL alınmıştır) yb Ekibin bir günlük çalışmada kullandığı yakıt bedeli (50 YTL alınmıştır) yfo Yıllık faiz oranı n n. yıl

20 xx Kısaltmalar Açıklama CIE IP BF TS EN BS CEN DIN IESNA TEDAŞ MYD SBA AD AKN/T AKN/Ç AKN/3 AKN/4 Uluslar arası Aydınlatma Komisyonu (International Commission on Illumination) Koruma Sınıfı (International Protection) Bakım Faktörü Türk Standardı Avrupa Birliği Standardı (European Norm) İngiliz Standardı (British Standards) Avrupa Birliği Standardizasyon Komitesi (The European Committee for Standardization) Alman Sanayi Standartları (Deutsches Institut für Normung e.v.) Kuzey Amerika Aydınlatma Mühendisleri Birliği Türkiye Elektrik Dağıtım Anonim Şirketi Malzeme Yönetim Dairesi Santrifüj Betonarme Aydınlatma Direği Tekli Aydınlatma Konsolu Çiftli Aydınlatma Konsolu Üçlü Aydınlatma Konsolu Dörtlü Aydınlatma Konsolu

21 1 1. GİRİŞ Yol aydınlatmasının gerekliliği Karayollarında herhangi bir taşıtı kullanan bir sürücü, önünde uzanan yolun kendi görüş alanı içinde kalan bölümüne ilişkin ayrıntılı görsel bilgiye sahip olmak zorundadır[1]. Özellikle şehirlerarası yollarda (otoyollar, ekspres yollar) 120 km/h e varan yüksek taşıt hızları için sürücü: Yolun 5-15 sn. içinde geçeceği bölgesini rahatlıkla görebilmeli, Yolun bu bölümüne göre kendi konum ve hareketlerini gözleyebilmeli, Kendi görüş alanı içinde kalan diğer taşıtların hareketlerini izleyebilmeli, Önünde uzanan yol üzerinde var olabilecek engelleri ve bunların konumlarını iyi seçebilmelidir yıllarında şehir içi ve şehir dışı 244 yol üzerinde yapılan 30 değişik araştırmanın sonucu CIE tarafından rapor haline getirilmiştir [2]. Bu rapora göre yol aydınlatmaları sonunda: Yaya kazaları %57 den %45 e, Ölümle sonuçlanan kazalar %65 den %48 e, Ağır yaralanmalarla sonuçlanan kazalar %30 dan %24 e, Bütün kazaların toplam sayısı ise %53 den %14 e inmiştir. İstatistiklere göre geceleri yaya yaralanmaları diğer yaralanmaların yaklaşık iki katı, ölüm riski ise %50 oranında daha fazladır[3].

22 2 Türkiye de yol aydınlatmasının tarihsel gelişimi Geçmiş yıllarda özellikle kent içi yol aydınlatmalarında çok kullanılan yüksek basınçlı cıva buharlı lambalar zaman içinde yerlerini yüksek basınçlı sodyum buharlı lambalara bırakmıştır. Özellikle 1970 li yıllarda enerji fiyatlarının çok yükselmesi ile enerji tasarrufunun önem kazanması üzerine, mevcut cıva buharlı armatürlerde hiçbir teçhizat değişikliği yapmadan sadece lamba değiştirilerek kullanılabilen ateşleyicisiz yüksek basınçlı sodyum buharlı lambalar geliştirilmiştir. 125W, 250W ve 400W gücündeki yüksek basınçlı cıva buharlı lamba teçhizatı ile kullanılabilen sırasıyla 110W, 210W ve 350W gücündeki bu lambalarla %15 daha az enerji tüketilirken %35 daha fazla ışık elde edilebilmektedir. Ancak sadece eski cıva buharlı lambalı tesisatların iyileştirilmesi amaçlı geliştirilen bu lamba tipi yeni tesisatlarda kullanılmamaktadır. Yeni tesisatlarda ise elipsoidal iç cidarı flaman kaplı yüksek basınçlı lambalar kullanılmaktaydı. Günümüzde ise Şeffaf tüp şeklinde yüksek basınçlı sodyum buharlı lambalı tesisatlar kullanılmaktadır. Yol aydınlatma tesisatlarında optimum kriterlerin önemi Yol aydınlatma tesisatlarının tasarımında geçerli uluslararası standartlara uygunluk muhakkak ki en iyi aydınlatma koşullarının sağlanmasına olanak tanıyacaktır. Yalnız bu tasarımlarda tüketim, ilk tesis maliyeti, bakım-işletme faktörü, lamba ömrü v.b. kriterleri kapsayan ekonomik hesap analizinden geçirilmediği takdirde optimum çözümden söz edilemez. Optimum çözümün aranmadığı tasarımlar verimsiz tasarımlar olduğu gibi milli ekonomi açısından da olumsuz bir durum oluştururlar. Bu çalışmada yol aydınlatma tesisatlarının tasarımlarında optimum çözüm için gerekli kriterlerin analizi yapılarak optimum çözüme gitmek için kullanılması gereken yöntem tespit edilecektir.

23 3 2. FOTOMETRİK BÜYÜKLÜKLER 2.1. Işık Gücü Gözün duyarlılığı dalga boyuyla değişir. 1x10-5 1x10-3 1x10-1 1x10 1 1x10 3 1x10 5 1x10 7 1x x10 nm Kozmik Isinlar Gamma Isinlari Mor Ötesi Isinlar X Isinlari Isik Kizil Ötesi Isinlar Radyo Dalgalari Kizil ötesi Isitma Mor Ötesi Isinlar Kizil ötesi Isik nm Şekil 2.1. Elektromanyetik dalgaların ve ışığın spektrumu [4] Çizelge 1.1 de değişken λ dalga uzunluklarına ait V(λ) görülebilme faktörleri verilmiştir. Genel olarak gözün en büyük spektral duyarlılığına sarı-yeşil renkte yani λ = 555nm ışınlama halinde erişildiğinden bunun görülebilme faktörü V ( λ) = 1 kabul edilir. Maksimum duyarlılığın olduğu 555nm. dalga boyunda yayılan gücün 1watt ı bir ışık watt olarak tanımlanabilir [4]. V(λ) gündüz, V(λ) ise gece görmesinde geçerlidir. Örneğin günışığında aynı aydınlık düzeyine ve parıltıya sahip mavi ve kırmızı renkli iki alana bakılırsa, aydınlık düzeyinin yavaş yavaş azalması ile kırmızı alan aydınlığını çok çabuk kaybeder ve nihayet karanlık olur. Buna karşılık mavi alan rengini uzun süre kaybetmez bir müddet sonra renksiz gri renkte görünmeye devam eder.

24 4 Çizelge 2.1. Standart göze ait spektral duyarlık değerleri [4] λ V(λ) V (λ) λ V(λ) V (λ) λ V(λ) V (λ) λ V(λ) V (λ) 400 0,0004 0, ,503 0, ,631 0, ,0041 0, ,0012 0, ,71 0, ,503 0, ,0021 0, ,004 0, ,862 0, ,381 0, , , ,0116 0, ,954 0, ,265 0, , , ,023 0, ,995 0, ,175 0, , , ,038 0, , ,107 0, , , ,06 0, ,995 0, ,061 0, , , ,091 0, ,952 0, ,032 0, ,139 0, ,87 0, ,017 0, ,208 0, ,757 0, ,0082 0, ,323 0, Şekil 2.2. CIE ye göre spektral göz duyarlığı eğrisi (Daire işaretli eğri gece görüşüne aittir. Yıldız işaretli eğri ise gündüz görüşüne aittir.) [4] Şekil 2.3. CIE ye göre spektral göz duyarlığı eğrisinin renksel gösterimi [4]

25 5 Hesaplamalara göre 555nm. dalga boyunda yayılan gücün bir watt ı 683 lümene eşittir. Bu aynı zamanda maksimum spektral(izgesel) aydınlanma etkinliği dir. Aynı şekilde 490nm. dalga boyunda yayılan gücün 1 watt ı 0,208x683=142,064 lümendir. Böylece lümen insan gözünün spektral (izgesel) duyarlılığına karşı saniyede yayılan belli bir enerji miktarı olarak tanımlanabilir Işık Akısı Işık akısı Φ harfi ile gösterilir. Birimi lümendir (lm). Işık akısı, bir ışık kaynağı tarafından saniyede yayılan toplam ışık miktarını gösteren bir kavramdır. İnsan gözünün spektral duyarlılığına karşı bir ışık kaynağı tarafından saniyede yayılan enerjidir. Çizelge 2.2. Bazı ışık kaynaklarından örnekler [4] Bisiklet Farı 3 W 30 lm Enkandesen Lamba 75 W 900 lm Floresan Lamba 65 W lm Yüksek Basınçlı Sodyum Lamba 100 W lm Alçak Basınçlı Sodyum Lamba 180 W lm Yüksek Basınçlı Civa Lamba W lm Metal Halide Lamba W lm Tablodan da anlaşılacağı gibi bir lambadan yayılan elektriksel enerji ile yayılan ışık akısı arasında sabit bir ilişki yoktur.

26 Etkinlik Faktörü (e) Işık akısı ile sarf edilen güç arasındaki ilişkiye Aydınlanma Verimi veya Etkinlik Faktörü denir. Bir ışık kaynağının etkinlik faktörü, kaynaktan çıkan toplam ışık akısının kaynağın gücüne oranıdır. Birimi lümen/watt (lm/w) dır Işık Şiddeti Işık şiddeti I ile gösterilir. Birimi candela (cd) dır. Işık şiddeti, saniyede yayılan ışığın belli bir yönde yoğunlaşmasıdır. Noktasal ışık kaynakları için tanımlanır ve doğrultuya bağlı bir büyüklüktür. Noktasal bir ışık kaynağının herhangi bir γ doğrultusundaki ışık şiddeti bu doğrultuyu içine alan bir ΔΩ γ uzay açısından çıkan Δ φ ışık akısının ΔΩ γ uzay açısına bölümü ile ilgilidir. ΔΩ γ sıfıra yaklaşırken bu oranın limiti de I γ ışık şiddetini tanımlar. N R=1m γ Iγ ΔΩγ Δφ Şekil 2.4. Noktasal bir ışık kaynağının herhangi bir γ doğrultusundaki ışık şiddeti

27 7 Noktasal bir ışık kaynağının γ doğrultusundaki I γ ışık şiddetinin tanımı I γ = Δφ dφ 1lm lim = cd = γ 0 ΔΩγ dωγ 1 sr ΔΩ 1 [ 4 = 12,57 sr] π (2.1) Bu denklemde ışık akısı lümen ve uzay açısı steradyan cinsinden yerlerine konursa ışık şiddeti candela cinsinden bulunur. Buna göre 1 steradyanlık uzay açısından çıkan ışık akısı 1 lümen ise ışık şiddeti 1 candela olur Aydınlık Düzeyi Aydınlık düzeyi E harfi ile gösterilir. Birimi lux tür. Aydınlık düzeyi, bir yüzeyin birim alanına düşen ışık veya ışık akısı miktarıdır. Bir yüzeyin bir M noktasındaki ortalama aydınlık düzeyi bu noktayı içine alan bir Δ S yüzeyine düşen Δ φ ışık akısının Δ S yüzeyine bölümüne eşittir. Δ S yüzeyi sıfıra yaklaşırsa Δ S / Δ φ oranının limiti bu noktadaki aydınlık düzeyinin verir. Δφ M ΔS Şekil 2.5. Aydınlık düzeyinin tanımı Δφ dφ 1lm E = lim = 1lux = (2.2) ΔS 0 2 ΔS ds 1m

28 8 Eğer φ lümen S metrekare olarak alınırsa E lux cinsinden bulunur. Aydınlanma, ışık akısının yüzeye varış yönünden bağımsızdır. Çizelge 2.3. Bazı örnekler [4] Yaz öğle saatleri bulutsuz bir hava Yol aydınlatması Açık bir gece dolunay lux 5-30 lux 0,25 lux Bir yüzeyin aydınlık etkisi için aydınlık düzeyinden başka yüzeyin yansıtma durumu da önemli bir faktördür Noktasal yatay aydınlık düzeyi γ doğrultusundaki bir ışının ışık kaynağından r am uzaklıktaki bir M noktasında oluşturduğu yatay aydınlık düzeyi ( E ) y A γ ram E Ey γ M Şekil 2.6. Noktasal yatay aydınlık düzeyi = I γ 1cd E y cosγ 2 1lux = 2 (2.3) ram 1m

29 Noktasal düşey aydınlık düzeyi γ doğrultusundaki bir ışının ışık kaynağından r am uzaklıktaki bir M noktasında oluşturduğu düşey aydınlık düzeyi ( E ) d A γ ram E γ Ed M Şekil 2.7. Noktasal düşey aydınlık düzeyi = I γ sin 1cd E d γ 2 1lux = 2 (2.4) ram 1m 2.6. Parıltı Parıltı L harfi ile gösterilir. Birimi cd/m 2 dir.parıltı, belirli bir yönde yüzey birim alanında düşen ışık şiddetidir. Işık yayan bir yüzeyin bir M noktasının bu yüzeyin normali ile α açısı yapan doğrultudaki parıltısı, M noktasını içine alan doğurduğu Δ S yüzey elemanın bu doğrultuda Δ Iα ışık şiddetinin Δ S in bu doğrultuya dik düzlemdeki alanına oranının limitidir. Δ S n görünen

30 10 G n ΔS ΔIα α M ΔSn Şekil 2.8. Bir yüzeyin bir M noktasının α doğrultusundaki parıltısının tanımı L ΔI diα cd lim 2 ds n m α α = = ΔSn 0 ΔS n (2.5) Yüzeyin kendisi ışık yayabilir veya başka kaynaklardan yayılan ışığı yansıtabilir. Aynı aydınlık düzeyine sahip fakat değişik yansıtma özellikleri olan yüzeylerin değişik parıltıları vardır. Örneğin asfaltların değişik yansıtma özellikleri mevcuttur. Işık şiddeti ve görülen alan uzaklıktan bağımsızdır. Aynı şey parıltı için de geçerlidir. Parıltı da uzaklıktan bağımsızdır. Çizelge 2.4. Bazı Örnekler [4] Floresan Lamba cd/m 2 Dolunayın Yüzeyi cd/m 2 30 lux lük bir aydınlatma altındaki yol yüzeyi 2 cd/m 2

31 Kontrast (C) (a) (b) (c) Şekil 2.9. Değişik aydınlanma kontrastları a)engel zeminden daha koyu b) Engel zeminden daha koyu ışık kaynağı engelden önce b) Engel zeminden daha koyu ışık kaynağı engelden sonra Kontrast C sembolü ile gösterilir. Aydınlatma tesislerinde değişik aydınlık seviyelerinde engeller, genellikle objelerin veya insanların aydınlık bir zeminde karanlık görülmeleri özelliklerinden yararlanılarak fark edilirler. Dolayısıyla görünürlük zeminle engel arasındaki aydınlanma kontrastına bağlıdır. Kontrast aşağıdaki gibi tanımlıdır. Lc L f C = (2.6) L f L : Engelin yada cismin parıltısı, L :Cismin görüldüğü zeminin yani fonun c parıltısıdır. f

32 12 (a) (b) Şekil Kontrast türleri a) Negatif Kontrast b) Pozitif Kontrast Engel zeminden daha koyu ise silüet halinde görülür. Buna negatif kontrast denir. Engel zeminden daha açık ise buna pozitif kontrast denir. Yol aydınlatması genellikle negatif kontrast oluşturur. C ,0 10,0 3,00 1,00 0,30 0,10 0,03 0,01 C İS İM LERİN GÖRÜLEMEZ ALANI C İS İM LERİN GÖRÜLEBİL İR ALANI 0,0003 0,0010 0,0030 0,0100 0,0300 0,1000 0,3000 1,0000 3, ,000 30, ,00 L f Şekil Kontrast eşiği ile fon parıltısı arasındaki ilişki [5] L f arttığı zaman C azalmaktadır. Zemin parıltısının düşük olduğu yerlerde kontast eşiği yüksektir.. C=0,3 ü sağlayabilmek için zemin parıltısının yaklaşık 2 cd/m 2 olması gerektiği grafikte açıkça görülmektedir. Bu kontrast eşiği (20cm x 20cm) lik bir cismin 100m uzaklıktan kabul edilebilir bir güvenilirlik standardı ile fark edilebildiği C değeridir [5].

33 13 3. ÖNEMLİ FOTOMETRİK YASALAR 3.1. Kosinüs Yasası Bir ışık demeti içinde bulunan bir S yüzeyinin aydınlık düzeyi, yüzeyin normali ile ışık demeti arasındaki açı γ olduğuna göre ; A γ ram Em Emn γ S M Şekil 3.1. S yüzeyinde bir M noktasındaki yatay aydınlık düzeyi. E E cosγ (3.1) mn = m İfadesi ile değişir. Bu bağıntıya kosinüs yasası denir. Burada doğrultusundaki aydınlık düzeyidir. E mn yüzeyin normali 3.2. Uzaklıklar Karesiyle Ters Orantı Yasası Noktasal bir ışık kaynağı herhangi bir γ doğrultusunda I γ ışık şiddetini doğuruyorsa, bu doğrultuya dik düzlemlerdeki aydınlık düzeyleri düzlemlerin kaynağa olan uzaklıklarının karesiyle ters orantılıdır.

34 14 A γ ram Em Emn rap γ S M Ep Epn γ T P Şekil 3.2. Birbirine paralel farklı düzlemlerdeki yatay aydınlık düzeyleri E E mn pn = 2 ap r 2 am r (3.2) Buradan aydınlatma hesabında çok kullanılan noktasal aydınlatma formülünü aşağıdaki gibi yazabiliriz. E pn = I γ cosγ 2 rap (3.3)

35 15 4. YOL AYDINLATMA TESİSATLARINDA KULLANILAN IŞIK KAYNAKLARI (LAMBALAR) Yol aydınlatma tesisatlarında genellikle kızgın elektrotlu deşarj lambaları kullanılmaktadır. Deşarj lambaları kendi içerisinde alçak veya yüksek basınçlı ya da cıva veya sodyum buharlı lambalar olmak üzere kendi içerisinde gruplandırılabilirler. Deşarj lambaları içerisinde bulunan gazlar genellikle yalıtkandır. Fakat gazlara enerji verilip serbest elektron üretilmeye başlanırsa iletken hale geçerler. Gazın iletkenliği verilen enerjinin büyüklüğüne, gazın cinsine, basıncına, kabın ve elektrotların geometrik boyutlarına bağlıdır. Elektrik alanın etkisi altında serbest elektronlar anoda doğru hızla hareket ederler ve bu sırada gaz atomları ile çarpışırlar. Çarpışma sırasında enerji kaybı ısıya dönüşür. Elektronlar temel duruma geçerken ışıma olur. Deşarj lambaları akkor telli veya karma ışık lambaları gibi doğrudan doğruya şebekeye bağlanamazlar. Bunlar akım sınırlayıcı (endüktif veya kapasitif balast) ve lambayı ateşleyici araçlara ihtiyaç duyarlar [6] Alçak Basınçlı Sodyum Buharlı Lambalar Şekil 4.1. Alçak basınçlı sodyum buharlı lamba Bunlar kızgın elektrotlu alçak basınçlı ve alçak gerilimli deşarj lambalarıdır. Tüp içinde oda sıcaklığında katı halde bulunan sodyum madeni vardır. Tüpün sıcaklığı 250 ile 300 dereceye çıktığında sodyum madeni buharlaşır ve tüpün basıncı birkaç mmhg aşamasına iner. Deşarj önce yardımcı bir gaz içinde örneğin neon veya argon gazı içinde meydana gelir. Bu bakımdan tüp az miktarda asal gaz içerir. Kızgın elektrotlar baryum oksit kaplı tungstendir. Kural olarak sodyum buharlı lamba alternatif akım şebekelerinde kullanıldığından tüpün her iki ucunda aynı tip elektrot

36 16 bulunur.220 voltluk şebeke gerilimi ateşlemeye yetmez Onun için tüp içine elektrotları birbirine yaklaştırmaya yarayan madeni bir ateşleme teli (ignitron) konmuştur. Bu sayede gerilim uygulandıktan sonra ana dolgu gazında (neon veya argon) küçük ışıklı deşarj yolları oluşur ve ön deşarj başlar. İyonizasyon yardımıyla ön deşarj ana deşarjı başlatır. Dolayısıyla tüp ısınır 260 o C katı halde bulunan sodyum madeni buharlaşır ve ışıklı plazma dolgu gazından sodyum buharına intikal eder. Deşarj tüpü U şeklinde bükülmüş ve havası boşaltılmış iç cidarı indium oksitle kaplanmış bir dış tüpün içine yerleştirilmiştir. İndium oksit kızıl ötesi ışınları yansıtarak vakum ise ısı kaybını azaltarak lambanın veriminin yüksek olmasını sağlarlar. Tüpün nominal gerilimi 20 volt olup tüp 220volt işletme geriliminde çalışabilecek şekildedir. Buna karşın kararlı çalışma gerilimi volt mertebesindedir. Kararlı çalışmada gerilim farkı balast tarafından karşılanır İlk tutuşma geriliminin sağlanması için balast içine konmuş veya ayrı bir ateşleyici (ignitron) vardır Balast şebekeye endüktif bir yük etkisi yaptığından şebekeye paralel bir kondansatör bağlamak suretiyle cos ϕ kompanze edilebilir. Bazen deşarj lambaları radyo parazitlerine sebep olabilir. Bunun giderilmesi için balastın iki yarım sargı şeklinde yapılması ve araya yaklaşık olarak 0,1mF değerinde bir kondansatör bağlanması uygun olur. Alçak basınçlı sodyum buharlı lambaların etkinlik faktörü ve verimlerinin çok yüksek olmasına rağmen altın sarısı monokromatik ışık yaydıkları için renk ayrımının önemli olduğu yerlerde pek kullanılmazlar. Buna mukabil bir dış aydınlatma tesisinde mesela yol aydınlatmasında veya rengin önemli olmadığı yükleme boşaltma işyerlerinde, demiryolu güzergâhlarında kazan tesislerinde ve benzeri yerlerde bu lambalar çok kullanılırlar. Bu lambalar rasathane, hava alanlarında bulunan hava kontrol kuleleri civarlarında, ışık kirliliğine tahammül olmayan yerlerde özellikle tercih edilirler. Alçak basınçlı sodyum buhar lambaları 50 yıldan uzun bir süredir kullanılmaktadır. Bu ışık kaynaklarının kullanımı Avrupa ülkelerinde oldukça farklıdır. İngiltere gibi bazı ülkeler bu aydınlatıcıları alışveriş merkezlerinde kullanmaktadır. Fransa da ise bu aydınlatıcılardan hemen hemen hiç yoktur. Şu anda Hollanda ve Belçika başta olmak üzere bazı ülkeler bu aydınlatıcıları

37 17 zayıf renk balansının önemli olmadığı trafik yoğunluğu çok olan otoyollarda kullanmaktadır.[4] 4.2. Yüksek Basınçlı Sodyum Buharlı Lambalar Resim 4.1. Yüksek basınçlı sodyum buharlı lamba Yüksek basınçlı sodyum buharlı lambalar sodyum ve ateşlemeyi sağlamak için cıva ve asal gaz içerirler. Deşarj arkından deşarj tüpü cidarına olacak ısı kondüksiyonunu sınırlamak için de xenon gazı kullanılmıştır. Bu lambada deşarj daha yüksek sıcaklıklarda (700 0 C) meydana gelir. Deşarj tüpü bu sıcaklıktaki sodyum buharının kimyasal aktivitesine dayanabilmesi için sinterlenmiş alüminyum oksitten imal edilmiştir. Deşarj tüpü havası boşaltılmış tüp veya armut şeklindeki bir sert cam balon içine konulmuştur. Bu lambalar renk seçimi bakımından alçak basınçlı sodyum buharlı lambalardan üstündür. Buna karşılık etkinlik faktörleri alçak basınçlı sodyum buharlı lambalara nazaran biraz daha düşüktür. Bu lambalarda da balast ve ateşleyici (ignitron) kullanılır. Dış balonu armut olanlarında balonun iç cidarı dağıtıcı toz ile kaplanmıştır. Tüp şeklinde olanlarda ise dış tüp saydamdır. Bu tip lambalar yüksek basınçlı cıva buharlı lambalara göre %15 az enerji tüketirken yaklaşık %25 daha fazla ışık akısı üretirler. Yüksek basınçlı sodyum buhar lambalar 1960 ların ortalarına doğru ortaya çıkmıştır. 400 wattlık ilk lambalardan sonra 250watt olanları da üretilmiştir. Yüksek verimlilikleri ve uygun renklerinden (altın beyazı) dolayı bu ışık kaynakları ani bir başarı elde etmiş ve bütün Avrupa da büyük şehir merkezlerinin aydınlatılması için kullanılmaya başlanmıştır. Böylece ışık kaynağı üreticileri yüksek basınçlı sodyum buharlı lamba üretimlerini daha düşük güç aralıklarına doğru yöneltmişlerdir [4].

38 Yüksek Basınçlı Cıva Buharlı Lambalar Resim 4.2. Yüksek basınçlı cıva buharlı lamba Yüksek basınçlı cıva buharlı lambalarda cıva buharı yükseldikçe uzun dalga boylu termik yollu ışık yaymaya başlar. Dolayısıyla lambanın parıltısı ve etkinlik faktörü büyür. Bugün kullanılan cıva buharlı lambaların ortalama basınçları 1atm dir. Lambanın genel yapısı temel olarak yüksek basınçlı sodyum lambasında olduğu gibidir. Yüksek basınçlı cıva buharlı lambalarda da bir deşarj tüpü vardır. Yüksek basınçlı cıva içeren bu tüplerde ön boşalma yardımcı elektrotlar yardımıyla başlar. Bundan dolayı ayrıca bir ateşleyici elemana ihtiyaç duymazlar. Ön boşalma gerçekleştikten sonra cıva buharlaşır ve asıl boşalma başlar. Burada da sıcaklığın daha iyi korunması için deşarj tüpü havası boşaltılmış ikinci bir cam balon içerisine konur. Bu cam balon küre silindir veya armut şeklinde olabilir. Civanın buharlaşma sıcaklığı sodyumunkinden daha küçük olduğu için buharlaşması da daha çabuk olur ve lamba bu yüzden daha çabuk kararlı çalışma durumuna geçer. Yalnız yüksek basınçlı lambada tekrar tutuşma daha zor olur çünkü yüksek buhar basıncında devre açılmışsa şebeke gerilimi deşarjı tekrar başlatmaya yetmez. Ancak tüpün soğumasını ve basıncın düşmesini beklemek gerekir bu süre birkaç dakikayı bulabilir. Eğer lamba tutuşmuş ve gerekli buhar basıncı oluşmuşsa kararlı çalışma gerilimi volta düşer. Akım değeri ise lamba büyüklüğüne göre 1-8A arasında olur.

39 19 Yüksek basınçlı cıva buharlı lambaların verdiği ışık mavimsi beyaz renktedir. Bu ışıkta kontrastlar çok iyi olmamakla beraber renkler oldukça iyi seçilebilir. Halojen katkılı cıva buharlı lambaların ışık rengi oldukça iyidir. İçindeki katkı maddeleri sayesinde gün ışığına yakın renkte ışık yayabilirler [4] Metal Halojen Lambalar Şekil 4.2. Metal halojen lamba Metal Halojen lambaların yapısı temel olarak civa buharlı lambalar gibidir. Fakat deşarj tüpünde cıvanın yanı sıra indium, talyum ve sodyum gibi metal halojenler bulunur. Metal halojen lamba yapısı ile hem çok yüksek bir renksel geriverim indeksine hem de yüksek verime sahiptir. Metal Halojen lambalar günümüzde kompakt yapısı ve iyi renksel geriverim özelliği ile iç ve dış aydınlatmada çok geniş bir kullanım alanına sahiptir [4] Lambaların Ömrü İstatistiksel bakımdan değerlendirmeye yetecek kadar lambadan oluşan bir aydınlatma tesisinde lambaların 100 saat kullanıldıktan sonra ölçülen ışık akılarının yaklaşık olarak %30 oranında azaldığı vakte kadar geçen zaman lambanın ekonomik ömrü olarak tanımlanır [7].

40 20 Şekil 4.3. Işık akısı Ekonomik lamba ömrü grafiği [7] İstatistiksel bakımdan değerlendirmeye yetecek kadar lambadan oluşan bir aydınlatma tesisinde lambaların %50 sinin kullanılamaz hale geldiği zaman lambanın ortalama ömrü olarak tanımlanır [7]. Şekil 4.4. Kullanım kapasitesi Ortalama lamba ömrü grafiği [7]

41 Karşılaştırma Bazı lambaların spektroradyometrik diyagramları aşağıda verilmiştir. Bu diyagramlardan görüldüğü üzere metal halojen lamba ve yüksek basınçlı sodyum buharlı lambanın renksel geriverimi daha yüksektir. (a) (b) (c) (d) (e) Şekil 4.5. Bazı lambaların spektroradyometrik diyagramları a) Gün Işığı b) Alçak Basınçlı Sodyum Buharlı Lamba c) Yüksek Basınçlı Sodyum Buharlı Lamba d) Yüksek Basınçlı Cıva Buharlı Lamba e) Metal Halojen Lamba [7]

42 22 Çizelge 4.1. Bazı lambaların teknik karakteristikleri [7] Y.B.S.B. Lamba cinsi Lamba gücü (W) Balast kaybı (W) Işık akısı (lm) Etkinlik fak. (lm/w)* Ekonomik ömür (saat)** A.B.S.B Ateşleyicisiz Elips Şeffaf Tüp Y.B.C.B Metal Halojen (*) Etkinlik faktörü balast kaybı dikkate alınarak hesaplanmıştır. (**) Işık akısının %30 değer kaybettiği ana kadar geçen süre Çizelge 4.2. Bazı lambaların performanslarının karşılaştırılması [7] Lamba cinsi Lamba gücü (W) Açıklık (m) Yükseklik (m) Lort cd/m²) Tüketim (kw/km) A.B.S.B. Y.B.S.B. Ateşleyicisiz Elips Şeffaf Tüp Y.B.C.B. Metal Halojen ,00 1,07 1,10 1,08 1,10 1,13 3,96 6,03 5,78 3,9 9,04 6,97 Aynı tüketim maliyetine sahip aşağıdaki dört varyasyonda Y.B.S.B. Şeffaf Tüp lambalı tesisatla en fazla yol bölümünün aydınlatılabildiği görülmektedir. Çizelge 4.3. Bazı lambaların performanslarının karşılaştırılması [7] Lamba cinsi Tüketim Aydınlatılabilecek Yol Y.B.S.B. Şeffaf Tüp 10 km A.B.S.B. 9,8 km Tüketimler Eşit Y.B.S.B. Elips 5,9 km Y.B.C.B. 3,6 km

43 TEDAŞ ın Işık Kaynakları ile İlgili Uygulamaları TEDAŞ Malzeme Yönetimi ve Satın alma Dairesi Başkanlığı Yüksek Basınçlı Sodyum Buharlı Lambalar Teknik Şartnamesine uygun olarak lamba alımlarını yapmakta ve yol aydınlatmalarında kullanmaktadır. Bu şartname lambaların çalışma koşullarından özelliklerine, yapılması gereken deneylerden ambalajlanmasına kadar uyulması gereken standartları belirlemektedir. Bu şartnamede yol aydınlatmasında kullanılacak olan tüm donanımlar Avrupa Standartları ile uyumlu hale getirilmiş Türk Standartları ile denetlenmektedir. Yüksek basınçlı sodyum buharlı lambalar TS 8511 EN 60662, lamba duyları TS 289 EN 60238, yardımcı donanımlar ve performansları TS EN ve lamba başlıkları TS EN numaralı standartlar uyarınca imal edilmektedir [8]. Söz konusu standartlara göre lambaların sahip olması gereken özellikler aşağıda verilmiştir. Çizelge 4.4. TEDAS-MYD/ A no lu Teknik Şartnameye göre lambalar [8] Lamba Tipi Y.B.S.B. Y.B.S.B. Ateşleyicisiz Lamba Anma Gücü (W) Lamba Başlığı Lamba Camı ve Biçimi Başlangıç Işık Akısı (lm) 50 E-27 Şeffaf Tüp E-27 Şeffaf Tüp E-40 Şeffaf Tüp E-40 Şeffaf Tüp E-40 Şeffaf Tüp E-40 Şeffaf Tüp E E E

44 24 Ayrıca yine standartlar uyarınca lambaların ekonomik ömrünün, yüksek basınçlı sodyum buharlı dıştan ateşleyicili lambalar için en az saat, içten ateşleyicili lambalar için ise en az 9000 saat olması gerekmektedir. Bunların yanı sıra lambalara tip deneyleri olarak; lambanın yol verme, ısınma, kararlı çalışma, lamba başlıklarını burma, işaretleme ve dayanıklılık, 100 saatlik eskitme, elektriksel özelliklerinin saptanması, başlangıç ışık akısının saptanması v.b. deneyler, rutin deneyler olarak ise gözle muayene, boyut muayenesi vb deneyler yapılması şartname gereği olarak istenmektedir [8].

45 25 5. YOL AYDINLATMA TESİSATLARINDA KULLANILAN ARMATÜRLER 5.1. Armatürler Bilindiği gibi aydınlatma armatürleri içlerindeki ışık kaynağından çıkan ışığı amaca en uygun biçimde ve muhtelif düzenlerle dağıtan, yönlendiren ve aynı zamanda ışık kaynağını dış etkilerden koruyan, ışık kaynağı için gerekli yardımcı elektriksel elemanları (duy, balast, ateşleyici, kondansatör vb.) koruyan çeşitli montaj şekillerine sahip elemanlardır. Yol aydınlatma armatürleri yapı ve kullanış bakımından direk ve askı tipi olmak üzere iki gruba ayrılırlar. Yol aydınlatmasında kullanılan armatürler içlerindeki ışık kaynağının ürettiği ışığı yola uygun şekilde dağıtacak kamaşma meydana getirmeyecek ve düzenli bakılmak koşuluyla özelliklerini uzun süre koruyacak şekilde imal edilmelidir. Bütün bu özellikleri bir arada taşıyan armatüre uygun armatür veya etkin aydınlatma armatürü denilir fakat unutulmamalıdır ki her etkin veya etkinliği çok yüksek olan aydınlatma armatürü uygun armatür olmayabilir bunun terside doğrudur. Bu yüzden armatürleri kullanım yeri ve amacına uygun olarak seçmek ve buna uygun fotometrik özellikleri taşıyan armatürleri kullanmak enerji tasarrufu bakımından oldukça önemlidir. Yol aydınlatma tesisatlarının en önemli kısımlarını ışığı yansıtıcı ve dağıtıcı elemanlar oluştururlar. Yol aydınlatma armatürlerinde de bütün aydınlatma armatürlerinde olduğu gibi ışığı yansıtmak ve uygun bir şekilde dağıtmak için kullanılan elemanların yapıldıkları malzemelerin, armatürün içindeki ışık kaynağı tarafından üretilen ışığı armatürden dışarıya en verimli şekilde yayabilecek özellikte olmaları gerekir. Armatür verimi: Bir aydınlatma armatüründen çıkan ışık akısının armatürün içindeki ışık kaynağının ürettiği ışık akısına oranı olarak tanımlanır.

46 Işık Dağılım Yüzeyi Noktasal bir ışık kaynağının muhtelif doğrultulardaki ışık şiddetlerinin uç noktalarının geometrik yeri bir yüzey olup bu yüzeye söz konusu ışık kaynağının Işık Dağılım Yüzeyi veya Polar Fotometrik Yüzeyi denir. Eğer kaynaktan geçen bir düzlem üzerindeki ışık şiddetlerinin uç noktaları göz önüne alınırsa bunların geometrik yeri kaynağın ışık dağılım yüzeyi ile söz konusu düzlemin arakesitinden ibaret olur ki buna da Işık Dağılım Eğrisi veya Polar Fotometrik Eğri adı verilir. Uluslar arası Aydınlatma Komisyonu na (CIE) göre armatürlerin ışık dağılım eğrileri A, B ve C olmak üzere üç farklı düzlem için verilebilir [9,10] A düzlemleri Armatürün enine yatay ekseni dönme ekseni olarak alınmaktadır. Dönme ekseni etrafındaki düzlemler A düzlemleridir. Işık dağılım eğrileri bu düzlemler içinde dönme ekseni ile α açıları yapan ışık şiddeti vektörleri ile verilir. Şekil 5.1. A düzlemleri [9]

47 B düzlemleri Armatürün boyuna yatay ekseni aynı zamanda dönme ekseni olarak alınmaktadır. Dönme ekseni etrafındaki düzlemler B düzlemleridir. Işık dağılım eğrileri bu düzlemlerde dönme ekseni ile β açıları yapan ışık şiddetlerinin uç noktalarının geometrik yeridir. Şekil 5.2. B düzlemleri [9] C düzlemleri Armatürün düşey ekseni dönme ekseni olarak alınmaktadır. Dönme ekseni etrafındaki düzlemler C düzlemleridir. Işık dağılım eğrileri bu düzlemlerde dönme ekseni ile γ açıları yapan ışık şiddetlerinin uç noktalarının geometrik yeridir.

48 28 Şekil 5.3. C düzlemleri [9] A, B ve C düzlemleri içerisinde en yaygın kullanılan düzlem C düzlemleridir. Şekil 5.4 'te C düzlemlerine göre verilmiş bir ışık dağılım eğrisi görülmektedir. Söz konusu eğri C ve C düzlemleri için verilmiştir. IŞIK DAĞILIM EĞRİSİ (cd/klm) C0-C180 C90-C270 C (Max) Şekil 5.4. C düzlemlerinde verilmiş ışık dağılım eğrisi

49 Armatürlerin Sınıflandırılması Yol aydınlatmasında kullanılan armatürler yayılım, saçılım ve kamaşma derecesine göre üç farklı gruba ayrılırlar Yayılım derecesine göre Armatürlerden yayılan ışığın yol boyunca kapladığı alana yayılım derecesi denilmektedir. Bu değer I max maksimum ışık şiddetinin γ max düşeyle yaptığı açıya göre belirlenmektedir. Bu açı maksimum ışık şiddetinin bulunduğu düşey düzlemde %90 I max eş ışık şiddeti eğrisinin armatürün ışık dağılım eğrisini kestiği iki noktanın ortası bulunarak hesaplanmaktadır. Yayılım derecesine göre armatürleri şu şekilde sınıflandırabiliriz. Çizelge 5.1. Yayılım derecesine göre armatürler (C=Imax ın olduğu düzlem) [4] γ Sınıfı max γ < 60 max Dar max Orta γ > 70 Geniş max Saçılım derecesine göre Armatürden yayılan ışığın yolun enine ekseni boyunca kapladığı alana saçılım derecesi adı verilir. Saçılım değeri yol üzerindeki %90 I max eş ışık şiddeti eğrisinin teğet olduğu yol eksenine paralel çizginin konumuna göre belirlenmektedir. Bulunan iki farklı çizgiden armatüre uzak olan dikkate alınmaktadır. Bu çizginin yolun enine eksenine paralel düşey düzlemde (C=90 o ) düşeyle yaptığı açı γ olarak adlandırılmaktadır. Saçılım derecesine göre armatürleri şu şekilde sınıflandırabiliriz.

50 30 Çizelge 5.2. Saçılım derecesine göre armatürler [4] γ max (C=90 Düzlemi) Sınıfı γ max < 45 Dar 45 γ 55 Orta max γ max > 55 Geniş Kamaşma derecesine göre Armatürün ışık dağılım eğrisinin yaygın ve yoğun şiddetli olması yol parıltısını arttırırken, kamaşma tehlikesine neden olmaktadır. Kamaşmanın kontrol altına alınması ve aynı zamanda etkin bir aydınlatma oluşturulabilmesi armatürlerin ışık dağılım eğrilerinin kumanda edilmesiyle mümkün olabilmektedir. Armatürler kamaşma derecesi bakımından armatürden geçen ve yol eksenine paralel olan düşey düzlemdeki (C=0) ışık dağılım eğrilerinin şekline göre ekranlı, yarı ekranlı ve ekransız olmak üzere üç sınıfa ayrılmaktadır. [4] EKRANSIZ (NON CUT OFF) I cd Mutlak deger 1000 Saydam kapak Aynasal yansitici reflektor gorevi yapan govde Şekil 5.5. Kamaşma derecesine göre armatürlerin sınıflandırılması [5]

51 31 90 YARI EKRANLI (SEMI CUT OFF) I cd I cd 50 Aynasal yansitici reflektor Govde Yayici yansitici reflektor Saydam kapak 90 EKRANLI (CUT OFF) 60 I cd I cd Aynasal yansitici reflektor Govde 80 Saydam kapak Şekil 5.5. (Devam) Kamaşma derecesine göre armatürlerin sınıflandırılması [5] Bu şekildeki bir sınıflandırma yalnızca armatürlerin kamaşma dereceleri esas alarak yapılmış olup bu armatür tipleri kullanılarak yapılan yol aydınlatmalarının kaliteleri hakkında tam doğru bir fikir vermeyebilir. Örneğin en az kamaşma yaratan ekranlı bir armatür yardımıyla yapılan bir yol aydınlatması belirli bir yol yüzeyi için aydınlatma düzgünlüğü bakımından yarı ekranlı bir armatüre göre çok daha kötü sonuçlar verebilir. Buna karşılık ekranlı bir armatür de kullanılan ışık kaynağının ışık şiddetine ve yol yüzeyi parıltısına bağlı olarak aydınlatma kamaşma derecesi bakımından bazı yollarda yarı ekranlı bir armatürden daha iyi sonuçlar verebilir. Yol aydınlatmasında kullanılacak armatürlerin seçimi kamaşma derecesi, yoldaki parıltı düzeyi, aydınlatma düzgünlüğü ve ekonomiklik göz önüne alınarak yapılmalı ve parıltı yöntemine göre bilgisayarda yapılacak hesaplar sonucu belirlenmelidir.

52 32 Çizelge 5.3. Kamaşma derecesine göre farklı yol türleri için tavsiye edilen aygıt tipleri [6] Şehirler Arası Yol Türü Çok yoğun trafikli otoyollar Kompleks kavşaklar Ekspres yollar anayollar Tali yollar Çok amaçlı tali yollar Çevre yollar radyal yollar Kesimsiz (Non cut-off) Armatür Tipi Yarı Kesimli (semi cut-off) Kesimli (cut-off) Ana caddeler bulvar vb Şehir İçi Tali caddeler semt yolları Kavşaklar meydanlar vb 2 3 3* 2 0 : Kullanılması uygun olmaz. 1 : Kullanılabilir. 2 : Tatmin edici sonuç verir. 3 : Kullanılması en uygundur. * : Yüksek direklerde aydınlatma için. Armatürlerin sınıflandırılması Uluslar arası Aydınlatma Komisyonu (CIE) ve İngiliz Standartları (BS) tarafından farklı olarak yapıldığından dolayı, her iki standarda göre yapılan sınıflandırmalar şu şekilde gösterilebilir. Çizelge 5.4. CIE ye göre armatürlerin sınıflandırılması [7] CIE IES Armatür Tipi I 80 I 90 I max 'ın doğrultusu I 80 I 90 [cd/klm] [cd/klm] (γ açısı) [cd/klm] [cd/klm] Ekranlı o Yarı Ekranlı o Ekransız Işık şiddeti en fazla 1000 cd olabilir.

53 33 Çizelge 5.5. BS ye göre armatürlerin sınıflandırılması [7] Işık Dağılım Eğrisi Işık Şiddeti Max 30 o düşey Açıdaki C 0 -C 180 Düzlemi ışık Şiddeti 130 cd/klm inin Değerleri Oluştuğu Açı Açı Min Max Min Max Max Min Max [cd/klm] [cd/klm] [cd/klm] [cd/klm] [cd/klm] Ekranlı 65 o Yarı Ekranlı 75 o I Armatür Bakımı Yol aydınlatması hesabı yapılırken, aydınlatma elemanlarının etkinliğinde zamana bağlı olarak meydana gelen düşüşler göz önünde bulundurulmalıdır. Aydınlatma sistemine yapılacak olan düzenli bakım sayesinde tasarım aşamasındaki değerler sabit tutulur ve hem kaliteli hem de enerji tasarruflu bir aydınlatma sistemi elde edilmiş olur Armatür koruma sınıfları Her türlü atmosferik durumların ve kirlilik koşullarının geçerli olduğu dış mekânlarda geçekleştirilen yol aydınlatmalarında, kullanılan aydınlatma armatürlerinin koruma sınıfları yüksek olmak zorundadır. Armatürlere ait koruma sınıfları IP XX ifadesi ile verilmektedir. Burada birinci X değeri yani koruma sınıfının ilk rakamı armatürün toza karşı korunmasının derecesini, ikinci X değeri yani koruma sınıfının ikinci rakamı armatürün suya karşı korunmasının derecesini vermektedir. Bu dereceler aşağıda verilmiştir.

54 34 Çizelge 5.6. Armatürlerin koruma sınıfları (International Protection IP) [11] İlk İkinci Katı cisimlere karşı koruma Sıvı cisimlere karşı koruma Rkm Rkm 0 Koruma yok 0 Koruma Yok 50 mm den büyük katı cisimlere karşı Dik düşen su damlalarına karşı 1 koruma (Elle istenmeden yapılan 1 koruma (yoğunlaşma) dokunmalar.) mm den büyük katı cisimlere karşı Dikle 15 o yaparak düşen su 2 koruma (Parmakla dokunmalar.) damlalarına karşı koruma 2,5 mm den büyük katı cisimlere karşı 3 koruma (Kablo, aletle dokunmalar.) 1 mm den büyük katı cisimlere karşı koruma (Küçük kablo,küçük aletle 4 dokunmalar.) Toza karşı koruma (Zararlı depolama 5 yok) 6 Toza karşı tam koruma 6 Dikle 60 o yaparak düşen su damlalarına karşı koruma Her yönden gelen su damlalarına karşı koruma Her yönden fışkırarak gelen suya karşı koruma Dalgalı denize benzeyen su düşümlerine karşı koruma 7 Suya batırılmalara karşı koruma Basınç altında uzun süre suda 8 kalmaya karşı koruma Örneğin IP 65 sınıfındaki bir cihaz Toza karşı tam korumalı ve Her yönden fışkırarak gelen suya karşı korumalı demektir Bakım faktörü Armatürlerin ışık yayan yüzeylerinde kir v.b. birikmesi nedeniyle yola düşen ışıkta bir azalma meydana gelir. Kirlilik sınıfları çevrenin durumuna bağlı olarak çok temiz, temiz, orta, kirli, çok kirli olarak beş gruba ayrılır. Çok temiz : Yolun etrafında duman ve toza neden olacak fabrikaların olmadığı ve çevresel kirlenmenin düşük olduğu bölgedir. Çevredeki tanecik sayısı 150 den azdır. 3 μ g / m

55 35 Temiz: Yolun etrafında duman ve toza neden olacak fabrikaların olmadığı 3 bölgedir. Çevredeki tanecik sayısı 300 μ g / m den azdır. Orta : Yolun etrafında orta derecede duman ve toza neden olacak fabrikaların 3 bulunduğu bölgedir. Çevredeki tanecik sayısı 600 μ g / m den azdır. Kirli : Yolun etrafındaki fabrikaların neden olduğu duman ve toz ara sıra armatür yüzeyini sarar. Çok Kirli : Yolun etrafındaki fabrikaların neden olduğu duman ve toz genellikle armatür yüzeyini sarar. Bakım faktörü kullanılan lambanın ışık akısı, armatürün temizliği ve lambaların ömrü ile ilgilidir. BS ye göre bakım faktörü, temizleme periyoduna ve kirlilik kategorisine bağlı olarak verilmiştir. Burada kirlilik kategorisi Yüksek, Orta ve Düşük olmak üzere üç gruba ayrılmıştır. Yüksek : Büyük şehir merkezleri ve büyük endüstriyel alanlarda meydana gelen kirlenme Orta : Şehir bölgesi ve hafif endüstriyel alanlarda meydana gelen kirlenme, Düşük: Kırsal alanlarda meydana gelen kirlenme, Çizelge 5.7. CIE ye göre armatürlerin Bakım Faktörleri (BS ye göre de tablo aynıdır.) [12] Armatür Koruma Sınıfı Derecesi Temizleme IP2X IP5X IP6X Periyodu Kirlenme Kategorisi Kirlenme Kategorisi Kirlenme Kategorisi [Ay] Yüksek Orta Düşük Yüksek Orta Düşük Yüksek Orta Düşük 12 0,53 0,62 0,82 0,89 0,90 0,92 0,91 0,92 0, ,48 0,58 0,80 0,87 0,88 0,91 0,90 0,91 0, ,45 0,56 0,79 0,84 0,86 0,90 0,88 0,89 0, ,43 0,54 0,78 0,80 0,84 0,89 0,85 0,88 0, ,42 0,53 0,78 0,76 0,82 0,88 0,83 0,87 0,90

56 TEDAŞ ın Armatürler ile İlgili Uygulamaları TEDAŞ Malzeme ve Yönetimi Dairesi Başkanlığı Nisan 2006 tarihinden itibaren İTÜ danışmanlığında hazırlanan TEDAŞ-MYD/ A no luyol Aydınlatma Armatürleri Teknik Şartnamesine uygun olarak armatür alımlarını yaparak yol aydınlatma tesislerinde kullanmaktadır. Bu Şartname armatürlerin çalışma koşullarından yapım ve tasarım özelliklerine, fotometrik özelliklerinden, deney ve ambalajlama kriterlerine kadar armatürlerin özelliklerini belirlemektedir. Bu şartnamede yol aydınlatmasında kullanılacak olan tüm ekipmanlar Avrupa Standartları ile uyumlu hale getirilmiş Türk Standartları ile denetlenmektedir. Aydınlatma armatürleri TS 8697 EN , TS 8700 EN ve TS 3033 EN numaralı standartlar uyarınca imal ve test edilmektedirler. Şartnamede armatürlerle ilgili olarak bütün tanım ve açıklamalar yapılmakta, armatürlerin anma gücüne, montaj biçimine, elektrik çarpmasına karşı koruma tipine, IP sınıfına göre sınıflandırılmaktadır. Güç katsayısı ve yapısal özellikler hakkında (yansıtıcı, yarı saydam kapak, conta v.s.) kısıtlamalar getirilmektedir. Elektriksel dayanım ve yalıtım dirençleri belirtilmektedir. Ayrıca kondansatörler, duylar, lamba kontrol düzenleri ve iç iletkenlerle ilgili standartlarda şartnameye eklenmiş olup bunlarında standartlara uyması beklenmektedir. CIE nin yayınlarına uygun olarak fotometrik ölçümler yapılmakta, ışık şiddeti dağılımı ve kamaşma koşulları belirlenmektedir. Armatürlerin ışık şiddeti değerleri C düzlemlerine göre I(C,γ) istenilmektedir. C açıları [0-355 o ] aralığında 5 o lik aralıklarla istenmektedir. γ açıları ise [0-90 o ] aralığında 2.5 o aralıklarla istenilmektedir a det C a det γ ( ) ( 0 2,5 90 ) = 2664 deg er

57 37 Şekil 5.6. Fotometrik ölçüm noktaları 2664 adet Çizelge 5.8. Armatüre ait I(C,γ) ışık şiddeti değerleri (cd/1000 lm olarak) [13] Armatürlerin ışık şiddeti dağılımları; C 0-180,C ve maksimum ışık şiddetinin bulunduğu en az üç düzlemdeki eğriler ile gösterilmesi istenilmektedir. Armatürlerin kamaşma kontrolü açısından I cd/1000 lm, I 90 50cd/1000 lm ve maksimum ışık şiddetinin düşeyle yaptığı açı γ max <75 koşulunun sağlanması istenilmektedir [13].

58 38 6. YOL AYDINLATMA DİREKLERİ 6.1. Galvanizli Çelik Poligon Aydınlatma Direkleri Son zamanlarda aydınlatma tesisatlarında poligon aydınlatma direkleri çok fazla kullanılmaktadır. 3 m den 16 m ye kadar yol aydınlatma direkleri üretilmektedirler. (Projektör Direkleri bu kapsama alınmamıştır.) Ülkemizde Mitaş, Şara, Özdil, Işın, Ak Galvaniz, Tek Galvaniz v.b. firmalar bu üretimleri yapmaktadırlar. (a) (b) (c) (d) Resim 6.1. Galvanizli çelik poligon aydınlatma direk resimleri a) Tek köşeli konsollu aydınlatma direği b) Kendinden bükme konsollu aydınlatma direği c) Tek bükme konsollu aydınlatma direği d) Çift köşeli konsollu aydınlatma direği Aydınlatma Direği Kodlaması ADX-H/L şeklindedir. AD : Aydınlatma Direği X : Konsol Adedi H : Direk Yüksekliği (dm) L : Konsol Boyu (mm) B : Bükme konsollu ise

59 39 Örneğin, AD2 110/13 direğinin yüksekliği 11m, konsol boyu 1,3 m olan çift konsollu bir aydınlatma direğidir. İmalatla ilgili bazı bilgiler : Poligon direk hesaplarında bulunacak bası veya çeki gerilmeleri akma gerilmesinin (1/1,5) katını geçmeyecektir. Poligon direk hesaplarında bulunacak kayma gerilmeleri akma gerilmesinin 0,58 katını geçmeyecektir. Poligon direklerinin imalinde kullanılacak saclar TS 2162 ye uygun olmalıdır. Asit banyosunda temizlenmeyecek kadar paslanmış malzeme imalatta kullanılmamalıdır. İmalathanede farklı kalitelerde malzeme bulunması halinde malzemelerin karıştırılmaması için gerekli tedbirler önceden alınmalıdır. Her yeni gelen çelik için her kalınlık değeri için örnekler alınarak çekme deneyleri yapılır ve uygun olanlar imalatta kullanılır deney raporları gerektiğinde kontrol mühendisine gösterilmek üzere saklanmalıdır. Direk gövdesi bütün boylar için tek veya iki parça halinde imal edilecektir. İki parçalı imalat için gövde yapısında ekleme alt bölümün üst bölüm içerisine geçirilmesi şeklinde olur. Geçme boyu dişi parçanın alt çapının 1,5 katından küçük olmayacaktır. Geçmeler normal yük altında oynamayacak bir baskıyla gerçekleştirilecek ve kaynak uygulanmayacaktır. Taban takviye plakalarının yapımında kullanılacak sac kırma deneyinde deformasyona uğramayacak kadar sağlam olmalıdır. Taban plakası şekli dairesel veya kare kesitli olabilir. Takviye plakası en az dört adet olmak üzere eşit aralıklarla konulacak taban plakası üzerinde simetrik olarak en az dört cıvata deliği bulunacaktır. Bu deliğin boyu kullanılacak cıvatanın üç katı genişliğiyse cıvata çapının 1,1 katı olacaktır. Delik uzun-luğu taban plakası yan yüzüyle 45 derecelik açı yapacak şekilde oluşturulacaktır. Taban plakasının ortasına en az 80x80mm dikdörtgen veya 90mm çapında dairesel kesitli kablo geçit deliği açılacaktır.

60 40 Sigorta penceresinin alt kısmı taban plakasından 500mm yukarıda olacaktır. Pencerenin genişliği 80mm yüksekliği ise 160mm yi geçmemeli sigorta bağlantısını yapmaya uygun olmalıdır. Pencerenin karşı tarafında otomatik sigortanın takılacağı standart DIN ray direğin iç tarafına tespit edilecektir. Sigorta kapağı bu pencereyi tam kapatacak şekilde imal edilip kilit sistemiyle donatılacaktır. Konsollar direk gövdesinin uç kısmının uygun bir şekilde (keskin kıvrımlar olmaksızın) bükülmesiyle veya gövdenin ucuna cıvatayla bağlanacak uygun çaptaki boruyla imal edilebilecektir. Konsolun eğimi armatürün bağlandığı ucun yatayla yaptığı açı 15 derece olacak şekilde ayarlanacaktır. Boru konsolların gövdeye bağlantı noktası gerilme dağılımını tehlikeye sokmayacak şekilde düzenlenecektir. Direklerin zeminden 1,5m yukarısına imalatçının adı veya amblemi imalat yılı direk tipi ve direk numarası silinmeyecek şekilde yazılmalıdır [14] Beton Aydınlatma Direkleri Resim 6.2. SBA aydınlatma direkleri ile yapılmış yol aydınlatma tesisatı [15] Günümüzde beton aydınlatma direkleri galvanizli poligon aydınlatma direkleri kadar yaygın kullanılmamaktadır.

61 41 Aydınlatma direkleri farklı bir durum belirtilmedikçe yeraltı kablosu ile besleneceği düşünülerek imal edilir. Farklı durumlarda; havai hat direkleri, üzerlerinde aydınlatma konsolu takılacak şekilde imal edilerek hem aydınlatma direği hem de dağıtım direği olarak kullanılabilir metre boyları arasında direk üretimi yapılmaktadır. Genel olarak tepeden tabana doğru 1 metrede 10 mm kalınlaşır. direk eğimi 1/10 m/mm adlandırılır. İsteğe bağlı olarak 1/15 m/mm eğimli olarak imal edilir. 1/10 m/mm eğimli direklerde 130 mm den başlayıp artarak 160, 190 mm tepe çaplarında, 1/15 m/mm eğimli direklerde ise 135 mm'den başlayıp 45 mm artarak 135 ve 180 mm tepe çaplarında üretim yapılmaktadır. Aydınlatma direklerine üstten monte edilecek şekilde imal edilir. Tek konsollu (AKN/T), iki konsollu (AKN/Ç), üç konsollu (AKN/3) ve dört konsollu (AKN/4) olarak üretilir. Boyları talep doğrultusunda 0,5 metreden 3 metreye kadar olabilir. (a) (b) Şekil 6.1. Beton aydınlatma direkleri a) AKN/T Aydınlatma Direği b) AKN/Ç Aydınlatma Direği [15]

62 42 Direklerin tepesinde konsolların monte edilebilmesi için galvanizli tespit cıvataları yerleştirilir. Ayrıca direklerin tabanına yeraltı kablosu giriş ve çıkış delikleri oluşturulur. Direğin içine de sigorta tespit sacı yerleştirilir. Şekil 6.2. Aydınlatma direği kablo ve sigorta detayları [15] Şekil 6.3. AKN/T Aydınlatma konsolu [15]

63 43 Şekil 6.4. AKN/Ç Aydınlatma konsolu [15] Şekil 6.5. AKN/3 Aydınlatma konsolu [15] Şekil 6.6. AKN/4 Aydınlatma konsolu [15]

64 44 Çizelge 6.1. Aydınlatma direkleri teknik özellikleri [15] EĞİM : 1/100 EĞİM : 1,5/100 Temel Direk Direk Konsol Tepe Ç. Ağırlıgı Tepe Ç. Ağırlıgı t a TİPİ Boyu Tipi (mm) (Kg) (mm) (Kg) (m) (m) AD ,80 0,50 AKN-T AD ,80 0,50 AKN-Ç AD ,90 0,60 AKN-T AD ,90 0,60 AKN-Ç AD ,90 0,60 AKN-T AD ,90 0,60 AKN-Ç AD ,90 0,60 AKN-3 AD ,00 0,60 AKN-T AD ,00 0,60 AKN-Ç AD ,00 0,60 AKN-3 AD ,00 0,70 AKN-T AD ,00 0,70 AKN-Ç AD ,00 0,70 AKN-3 AD ,20 0,80 AKN-T AD ,20 0,80 AKN-Ç AD ,20 0,80 AKN-3 AD ,20 0,80 AKN-4 AD ,50 0,80 AKN-T AD ,50 0,80 AKN-Ç AD ,50 0,80 AKN-3 AD ,50 0,80 AKN-4 AD ,00 0,80 AKN-T AD ,00 0,80 AKN-Ç AD ,00 0,80 AKN-3 AD ,00 0,80 AKN-4 AD ,00 0,80 AKN-T AD ,00 0,80 AKN-Ç AD ,00 0,80 AKN-3 AD ,00 0,80 AKN-4 AD ,00 0,90 AKN-T AD ,00 0,90 AKN-Ç AD ,00 0,90 AKN-3 AD ,00 0,90 AKN-4 AD ,00 0,90 AKN-T AD ,00 0,90 AKN-Ç AD ,00 0,90 AKN-3 AD ,00 0,90 AKN-4 AD ,00 0,90 AKN-T AD ,00 0,90 AKN-Ç AD ,00 0,90 AKN-3 AD ,00 0,90 AKN-4 AD ,00 1,00 AKN-T AD ,00 1,00 AKN-Ç AD ,00 1,00 AKN-3 AD ,00 1,00 AKN-4 AD ,00 1,00 AKN-T AD ,00 1,00 AKN-Ç AD ,00 1,00 AKN-3 AD ,00 1,00 AKN-4

65 45 Çizelge 6.2. Aydınlatma konsolları teknik özellikleri [15] Konsol L Ağırlık Özellik Tipi (m) (Kg) AKN/T-100 1,00 Tekli 30 AKN/T-150 1,50 Tekli 45 AKN/T-200 2,00 Tekli 58 AKN/T-250 2,50 Tekli 80 AKN/T-300 3,00 Tekli 90 AKN/Ç-100 1,00 İkili 55 AKN/Ç-150 1,50 İkili 85 AKN/Ç-200 2,00 İkili 110 AKN/Ç-250 2,50 İkili 155 AKN/Ç-300 3,00 İkili 175 AKN/ ,00 Üçlü 80 AKN/ ,50 Üçlü 125 AKN/ ,00 Üçlü 165 AKN/ ,50 Üçlü 230 AKN/ ,00 Üçlü 260 AKN/ ,00 Dörtlü 110 AKN/ ,50 Dörtlü 175 AKN/ ,00 Dörtlü 250 AKN/ ,50 Dörtlü 320 AKN/ ,00 Dörtlü 380

66 46 7. YOL AYDINLATMA DÜZENLERİ 7.1. Yol Düzenekleri Aydınlatma düzenlerinin seçimi, büyük ölçüde aydınlatılacak yolun şekline bağlıdır. Yolda refüj olup olmaması, yolun geniş yada dar olması otoyol veya ekspres yol olması halleri kullanılacak aydınlatma düzeninin seçiminde etkili olur. Aydınlatması yapılacak yolda aydınlatma aygıtları yolun enine ve boyuna doğrultularda olmak üzere iki ayrı şekilde yerleştirilebilir. Tek taraflı düzen, (Soldan veya sağdan) İki taraflı düzen, (karşılıklı veya kaydırılmış) Refüjde çift konsollu düzen, Refüjde çift konsollu + İki taraflı düzen, (karşılıklı veya kaydırılmış) Enine askı düzeni, Yolun enine doğrultuda yerleştirmede, aygıtın boyuna ekseni yolun boyuna eksenine dik olur ve aygıtların ışık dağılımları, maksimum ışık şiddetleri yol boyunca dağılacak şekildedir. Bu yerleştirme şekli için yukarıdaki aydınlatma düzenlerinden biri seçilebilir. Aydınlatılacak yola uygun aydınlatma düzeninin seçilmesinde etkili olan diğer faktörlerde; Maliyet, Bakım kolaylığı, Görsel kılavuzlamanın sağlanmasıdır.

67 47 (a) (b) (c) (d) (e) (f) Şekil 7.1. Yol düzenleri a) Soldan tek konsollu düzen b) Sağdan tek konsollu düzen c) Karşılıklı tek konsollu düzen d) Karşılıklı kaydırılmış tek konsollu düzen e) Karşılıklı tek konsollu düzen (Refüjlü) f) Karşılıklı kaydırılmış tek konsollu düzen (Refüjlü) g) Refüjden çift konsollu düzen h) Refüjden çift konsollu karşılıklı tek konsollu düzen i) Refüjden çift konsollu karşılıklı kaydırılmış tek konsollu düzen j) Enine askı tek lambalı düzen k) Enine askı çift lambalı düzen

68 48 (g) (h) (i) (j) (k) Şekil 7.1. (Devam) Yol düzenleri a) Soldan tek konsollu düzen b) Sağdan tek konsollu düzen c) Karşılıklı tek konsollu düzen d) Karşılıklı kaydırılmış tek konsollu düzen e) Karşılıklı tek konsollu düzen (Refüjlü) f) Karşılıklı kaydırılmış tek konsollu düzen (Refüjlü) g) Refüjden çift konsollu düzen h) Refüjden çift konsollu karşılıklı tek konsollu düzen i) Refüjden çift konsollu karşılıklı kaydırılmış tek konsollu düzen j) Enine askı tek lambalı düzen k) Enine askı çift lambalı düzen

69 49 Gidiş ve geliş yollarında; yol genişliği lamba yüksekliğine eşit veya daha küçük yollarda tek taraflı düzen kullanılabilir. Yol genişliği lamba yüksekliğinin 1-1,5 katı olan yollarda iki taraflı (karşılıklı kaydırılmış) düzen kullanılabilir. Yol genişliği lamba yüksekliğinin 1,5 katından fazla olan yollarda iki taraflı (karşılıklı) düzen kullanılabilir. Eğer yolun iki tarafında da binalar varsa enine askı düzeni kullanılabilir. Ekspres ve oto yollarda yukarıda bahsedilen yol düzenleri aynı şekilde geçerlidir, ayrıca ilave olarak Refüjde çift konsollu, Refüjde çift konsollu + İki taraflı, (karşılıklı veya kaydırılmış) düzenlerde yol genişliği, refüj genişliği ve lamba yüksekliğine bağlı olarak kullanılabilir. Yukarıda bahsedilen lamba yüksekliği ve yol genişliği arasındaki orantılar yaklaşık olarak doğru sonuçlar veren ampirik rakamlardır. Sağlıklı ve doğru bir düzenek seçimi için maliyet analizi sonucuna göre değerlendirmelerin yapılması gerekir Dönemeçler 300m den büyük yarıçaplı dönemeçler düz yol gibi aydınlatılır. Daha küçük yarıçaplı dönemeçlerde lambalar arası açıklık, düz yollardakinden daha küçük tutulur. Yol genişliği lamba yüksekliğinin 1,5 katından daha küçükse o zaman lambalar tek taraflı olarak dönemecin dış tarafına yerleştirilirler. Şekil 7.2. Dönemeçlerde aydınlatma düzeni

70 50 Resim 7.1. Dönemeçlerde aydınlatma düzeni [7] Böylece yolda iyi bir görsel kılavuzlama sağlanmış olur. Daha geniş yollarda iki taraflı (karşılıklı) düzen tercih edilir, iki taraflı (kaydırılmış) düzen görsel kılavuzlama sağlanamayacağı için asla tercih edilmez. Genel olarak dönemeçlerde lambalar arası açıklık düz yollardaki açıklığın 0,5-0,75 katı alınır [6] Görsel Kılavuzlama Bir yol aydınlatma projesinin tasarımında görsel kılavuzlama çok önemlidir. Bu nedenle ; Etrafı açık geliş ve gidişi ayrı olan yollarda lambalar mümkün mertebede orta şeride yerleştirilmelidir. Dönemeçlerde direkler dönemecin dış tarafına yerleştirilmelidir. Şehirlerarası ana yollar ile çıkış yollarında farklı renklerde lambalar kullanılmalıdır. Görsel kılavuzlama sağlandığı takdirde trafiği rahatlatıcı bir tasarım yapılmış olur ve bu işlemin kazaların azalması yönünde faydası olacaktır.

71 51 8. YANSITMA ÖZELLİKLERİ BAKIMINDAN YOL YÜZEYLERİNİN SINIFLANDIRILMASI 8.1. Yol Yüzeylerinin Yansıtma Özellikleri Yol yüzeyinin parıltısını hesaplayabilmek için, onun yansıtma özelliklerinin bilinmesi gereklidir. Üzerine ışık düşen ve ışığı geçirici olmayan malzemeden yapılmış olan bir yol yüzeyi üzerine düşen ışığın bir kısmını yansıtır, bir kısmını da yutar. Yüzeye gelen ışık akısı Φ, yansıyan ışık akısı ile gösterilirse, ρ yansıtma faktörü; Φ ρ ve yutulan ışık akısı da Φ α Φ ρ ρ = (8.1) Φ α yutma faktörü; Φα α = (8.2) Φ ile tanımlanır. Bir yüzeye gelen ışığın yansıması üç şekilde olur. Aynasal yansıma Yüzeye gelen ışığın tümü, dağılmadan ve yansıma kurallarına uygun olarak yansır. Şekil 8.1. Aynasal yansıma

72 52 Yayınık yansıma Yüzeye gelen ışığın tümü düzgün dağılarak yansır. Şekil 8.2. Yayınık yansıma Karma yansıma Yüzeye gelen ışık hem yayınık hem de aynasal karakterde yansır. Bu durumda aşağıdaki iki hal söz konusu olabilir. Aynasal karakteri de olan yayınık yansıma, Yayınık karakteri de olan aynasal yansıma. Şekil 8.3. Karma yansıma Üzerine ışık düşen bir yüzeyin parıltısı L ve aynı koşullarda ideal dağıtıcı yüzeyin parıltısı L ideal ise, CIE ye göre, parıltı katsayısı,

73 53 L q ' = (8.3) L ideal Şeklinde tanımlanır. İdeal dağıtıcı yüzeyin parıltısı ile E aydınlık düzeyi arasında, L ideal ρ = E (8.4) π Bağıntısı vardır. Buna göre; ρ L = q' Lideal = q' E (8.5) π L = qe (8.6) Şeklinde yazılabilir. Burada q ya parıltı faktörü denir. Buna göre parıltı faktörü, bir noktanın parıltısının o noktada mevcut yatay aydınlık şiddetine oranı ile tanımlanır. ρ q = q' (8.7) π Yol yüzeyleri bileşimindeki maddelerin fiziksel özelliklerine (renk, boyut, biçim v.b.) ıslak ve kuru oluşlarına ve yolun kullanım süresine (yaşına) bağlı olarak değişik yansıtma özellikleri gösterir. Yol yüzeyleri ıslandıkları zaman, kuru haldekine göre çok farklı yansıtma özellikleri gösterirler. Örneğin kuru halde dağıtıcı yansıtma özelliği olan bir yol yüzeyi ıslandığı zaman aynasal yansıtma özelliği kazanabilir. Yol yüzeyi ince yapılı malzemeden yapılmışsa, kuru halde dağıtıcı yansıtma özelliği gösterdiği halde, yüzeydeki pürüzler ıslanıp su ile dolduğu zaman aynasal yansıtma özelliği gösterir. Buna karşılık yol yüzeyi kaba yapılı malzemeden yapılmış ise, kuru halde dağıtıcı yansıtma özelliği gösteriyorsa ıslak halde de yüzeyin kaba pürüzleri ıslandığı zaman su ile tamamen dolmayacağı için, yüzey hala dağıtıcı yansıtma özelliğini gösterebilir.

74 54 Şekil 8.4. İnce yapılı yol yüzeylerinde kuru ve yağmurda yansıma şekilleri Şekil 8.5. Kaba yapılı yol yüzeylerinde kuru ve yağmurda yansıma şekilleri Yol yüzeylerinin içerdikleri malzemelerin renkleri de yol aydınlatmasında verimlilik açısından çok önemlidir. Açık renkli malzemeden yapılan yol yüzeyleri kullanılarak aynı aydınlık düzeyi için, koyu renkli malzemeden yapılan yol yüzeylerine göre daha yüksek parıltılar elde edilebilir. Yol yüzeylerinin yansıtma özellikleri ya q ( β,γ ) parıltı faktörü veya 3 r ( β, γ ) = q( β, γ ) cos γ indirgenmiş parıltı faktörü ile verilirler. Gerçekte parıltı faktörü veya indirgenmiş parıltı faktörü göz önüne alınan noktanın gözlemciye ve ışık kaynağına olan doğrultularına bağlıdır.

75 55 h S γ C I(c,γ) α P β G Şekil 8.6. Parıltı faktörünün bağlı olduğu açılar Burada α yataya göre gözlem açısını, β gözlem düzlemi ile lambadan gelen ışık düzlemi arasındaki açıyı ve γ ise düşeyle gelen ışık arasındaki açıyı gösterir. Bir sürücü için yolun 60m ile 160m lik bölümü önemlidir. Sürücü gözü yerden 1,5m yüksekte olduğuna göre 0,5<α <1,5 arasında değişir. Uluslar arası kabule göre 0 α = 1 alınabilir. Böylece L parıltısı için; I ( ) ( ) ( ) ( C, γ ) I ( ) ( C, γ β γ γ β γ γ β γ ) 3 L = q, E C, = q, cos =, cos γ 2 q (8.8) 2 h h cosγ I ( ) ( C, γ β, γ ) L = r (8.9) 2 h denklemleri yazılabilir. Bilgisayarla parıltı hesabı yapılırken β ve r ( β,γ ) tablolar halinde verilir. tan γ ya bağlı indirgenmiş parıltı faktörü

76 Yansıtma Özellikleri Bakımından Yol Yüzeylerinin Sınıflandırılması Yol yüzeylerinin yansıtma özelliklerini belirleyebilmek ve yol yüzeylerini sınıflandırabilmek için çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. CIE tarafından tavsiye edilen ve hala kullanılan bazı yöntemler aşağıda sıralanmıştır [6]. DE BOER, WESTERMANN, VERMEULEN, RANGE göre belirlenen yöntem, ROCK/SMIATEK E göre belirleme yöntemi, MASSART a göre belirleme yöntemi, ERBAY a göre belirleme yöntemi, Bu belirleme yöntemlerine göre yol yüzeyleri standart sınıflara ayrılabilir. Eklerde bu söz konusu belirlemelere göre R1, R2, R3, R4, N1, N2, N3, N4, CI, CII tipi yol yüzeyleri standart sınıflarına ait tablolar verilmiştir. CIE tarafından yapılan araştırmalar, ERBAY kuru yol yüzeylerinin yansıtma özelliklerini en iyi şekilde belirlediğini göstermiştir [6]. Buna göre CIE ERBAY ın tanımladığı büyüklüklerden bazılarını yeniden isimlendirmiştir. Böylece bir yol yüzeyinin yansıtma özelliklerini tayin bakımından CIE tarafından tavsiye edilen büyüklükler q 0 ortalama parıltı faktörü ve S 1 aynasal faktörüdür. Pratikte parıltı hesaplarını basitleştirmek için, kuru yol yüzeyleri R1 den R4 e kadar dört sabit standart yüzey olarak kabul edilir.

77 57 Çizelge 8.1. Standart yol yüzeylerinin sınıflandırılması [11] Sınıf S1 (Limit) Standart Yol Tanımı S1 Q 0 R1 S1<0,45 0,25 0,1 R2 0,45<S1<0,85 0,58 0,07 R3 0,85<S1<1,35 1,11 0,07 R4 1,35<S1 1,55 0,08 Işığı yayma etkisine haiz yollar %15 suni beyazlatıcı veya %30 çok parlak anortozit katılmış yollar Yüzeyin %80 i parlak anortozit veya suni beyazlatıcı katılmış kırıntı taş ile kaplı yollar Beton yollar Işığı yayma etkisi az olan yollar Yüzeyleri kaba, normal karışımları içeren yollar %10-%15 suni beyazlatıcı katılan asfalt yollar % 60 ı 10mm lik veya daha büyük çakıl taşı olan kaba beton asfalt yollar Yeni durumda yapışkan asfalt yollar Cilalı gibi hafif parlak yollar Yüzeyi zımpara kağıdı gibi yollar Kaba 10mm lik veya daha küçük çakıl ihtiva eden beton asfalt yollar Kaba yüzeyli cilalı gibi bir görünüm arzeden yollar Parlak yollar Birkaç aylık kullanımdan sonra plastik asfalt yollar Yüzeyleri çok düzgün ve cilalı gibi olan yollar

78 58 9. YOL AYDINLATMA STANDARTLARI Ülkemizde yol aydınlatma projelerinin tasarımları için hazırlanan yönetmeliklerin esas aldığı ve önerilerine danışılan üç temel kaynak vardır. Uluslar arası Aydınlatma Komisyonunun (CIE) 1995 yılında yayınlamış olduğu CIE numaralı Motorlu ve Yaya Trafikli Yolların Aydınlatılması için Öneriler (Teknik Rapor) Uluslar arası Aydınlatma Komisyonunun (CIE) 2000 yılında yayınlamış olduğu CIE numaralı Yol Aydınlatma Hesapları (Teknik Rapor) İngiliz Standardizasyon Kurumunun yayınlamış olduğu, Avrupa Birliği Standardizasyon Komitesi (CEN) tarafından da kabul edilmiş olan ve üç ayrı bölümden oluşan BS EN numaralı Yol Aydınlatması önerileri (Standard) CIE İnternational Commission İllümination Dünyanın birçok ülkesinden bilim adamlarının üyesi olduğu yaklaşık 90 yıllık bir komisyondur. Bu komisyonun hazırladığı teknik raporlar birçok ülkenin standartlarının referanslarını oluşturmaktadır. Bu komisyon Motorlu Trafik Yollarının Aydınlatılması İçin Tavsiyeler adlı,1977 yılında yayınlanan 12 numaralı yayınında yol tiplerine ilişkin terminolojiyi vermiş ve bu tarihten sonrada yol aydınlatmalarının tasarımı, hesabı, ölçümü ve bakımı gibi birçok konuda çalışmalara imza atmıştır.

79 59 Şekil 9.1. CIE no. lu yayının ön kapak resmi 1982 yılında yol aydınlatması hesabı ile ilgili, Calculation and measurement of illuminance and luminance in road lighting. (CIE ) isminde bir teknik rapor hazırlanmıştır. Gelişen teknoloji ve değişen şartlardan dolayı bu rapor 2000 yılında revize edilerek Road Lighting Calculations (CIE ) tekrar yayınlanmıştır. CIE 115 numaralı yayın BS EN numaralı yayınlara, CIE 140 numaralı yayın ise BS EN numaralı yayına referans olmaktadır. Bu yayınlar temel olarak aynı ilkelere dayanmakla birlikte, aralarındaki çok küçük farklılıklar nedeniyle bazı konularda birbirlerinden ayrılmaktadırlar. Avrupa da yol aydınlatma hesapları 2003 yılında hazırlanan BS-EN ;2003 no lu standarda göre yapılmaktadır. Söz konusu Avrupa standardı halen geçerliliğini sürdürmektedir. Ülkemizde de yol aydınlatma hesapları BS-EN ;2003 no lu Avrupa standardına göre yapılmaktadır.

80 Motorlu ve Yaya Trafikli Yolların Aydınlatılması İçin Öneriler (CIE ) Test yollarında ve laboratuarlarda gerçekleştirilen deneysel çalışmaların sonuçlarına dayanarak, yeterli görüş koşullarını sağlayan optimum yol aydınlatması kriterlerini vermeyi amaçlayan uluslar arası öneriler de zaman içinde değişmektedir. Bu değişimlerin nedeni teknolojik gelişmeler ve enerji tasarrufu bilincinin yerleşmesidir. Yeni çalışmalardaki temel amaç, yeterli koşulları sağlayan en ekonomik sonuçlara ulaşmaktır. Bu nedenle yeni önerilerde, yardımcı diğer koşullarda dikkate alınarak sınıflandırmalar çok daha detaylı yapılmaktadır. Ülkemizde yol aydınlatma projelerinden sorumlu ana kuruluş olan TEDAŞ 2006 yılına kadar CIE numaralı öneriyi dikkate alarak projelerini yapmaktaydı [16] yılından itibaren CIE numaralı öneri ile içerik olarak aynı olan BS EN numaralı standardı dikkate alarak projelerini yapmaktadır. CIE numaralı öneride, öncelikle yayınla ilgili bir giriş yapılırken sonrasında yol aydınlatmasının amacı ve öneminden bahsedilmektedir. İlerleyen bölümlerde ise sürücünün görüşünü etkileyebilecek olan genel ve çevresel koşullar, hava koşulları, görsel kılavuzlama, sürücünün yaşı, görevleri ve görsel ihtiyaçları v.b. çeşitli faktörlere kısaca değinilmekte ve daha sonraki bölümlerde ise aydınlatma sınıflarına yer verilmektedir. CIE numaralı öneriye göre yollar kullanım amaçları, kullanıcı tipleri, trafik yoğunluğu ve kontrolü gibi çeşitli kriterler baz alınarak sınıflandırılmaktadır.

81 61 Çizelge 9.1. CIE e göre yol tanımları ve aydınlatma sınıfları [17] Yolun Tanımı Bölünmüş yollar, ekspres yollar, otoyollar (Otoyola giriş ve çıkışlar, Bağlantı Yolları, Kavşaklar, Ücret toplama alanları) Trafik yoğunluğu ve yolun karmaşıklık düzeyi 1 Yüksek Orta Düşük Devlet yolu ve il yolları, (tek yönlü veya iki yönlü, kavşaklar ve bağlantı noktaları ile şehir geçişleri ve çevre yolları dahil) Trafik kontrolü 2 ve yol kullanıcılarının 3 tiplerine göre ayrımı 4 Zayıf İyi Şehriçi ana güzergahlar (bulvarlar ve caddeler), ring yolları, dağıtıcı yollar, Trafik kontrolü 2 ve yol kullanıcılarının 3 tiplerine göre ayrımı 4 Zayıf İyi Şehriçi yollar (yerleşim alanlarına giriş çıkışın yapıldığı ana yollar ve bağlantı yolları), Trafik kontrolü 2 ve yol kullanıcılarının 3 tiplerine göre ayrımı 4 Zayıf İyi Aydınlatma Sınıfı M1 M2 M3 M1 M2 M2 M3 M4 M5 Yayına göre bu çizelgeyi ülkeler kendi koşullarına uyarlayabilirler. TEDAŞ ta ülke koşullarına göre yukarıdaki çizelgeyi aşağıdaki formata uyarlamıştır. 1 Karmaşıklık, yolun geometrik yapısını, trafik hareketlerini ve görsel çevreyi içerir. Göz önünde bulundurulması gereken faktörler; Şerit sayısı, yolun eğimi, trafik ışık ve işaretleri. 2 Trafik kontrolü, yatay ve düşey işaretlemeler ve sinyalizasyon ile trafik mevzuatının varlığı anlamında kullanılmıştır. Bunların olmadığı yerlerde trafik kontrolü zayıf olarak adlandırılır. 3 Kullanıcılar, motorlu araçlar (kamyon, otobüs, otomobil v.b.) bisiklet, yavaş araçlar ve yayalar. 4 Ayrım, tahsisli yol (her bir trafik cinsinin kullanacağı şeridin kesin olarak ayrıldığı yerler, otobüs yolu, bisiklet yolu v.b. )

82 62 Çizelge 9.2. TEDAŞ tarafından CIE e göre yol tanımları ve aydınlatma sınıflarının ülke şartlarına uyarlanmış hali [13] Yolun Tanımı Şehir bağlantı ve çevre yolları (tek veya iki yönlü kavşaklar ve bağlantı noktaları ile şehir geçişleri dahil) Hız >= 90 km/h Hız < 90 km/h Şehriçi ana güzergahlar (bulvarlar ve caddeler), ring yolları, dağıtıcı yollar, 50 km/h <= Hız <90 km/h ; 3 km den kısa aralıklarla kavşak, yonca ayrımı var 50 km/h <= Hız <90 km/h ; 3 km den kısa aralıklarla kavşak, yonca ayrımı yok Hız < 50 km/h Şehriçi yollar (yerleşim alanlarına giriş çıkışın yapıldığı ana yollar ve bağlantı yolları), Hız >= 50 km/h ; 3 km den kısa aralıklarla kavşak, yonca ayrımı var Hız >= 50 km/h ; 3 km den kısa aralıklarla kavşak, yonca ayrımı yok Hız < 50 km/h ; 3 km den kısa aralıklarla kavşak, yonca ayrımı var Hız < 50 km/h ; 3 km den kısa aralıklarla kavşak, yonca ayrımı yok Yerleşim (ikametgah) bölgelerindeki yollar 30 km/h <= Hız <50 km/h ; Suç oranı yüksek, 30 km/h <= Hız <50 km/h ; Suç oranı normal, Hız <30 km/h ; Suç oranı yüksek, Hız <30 km/h ; Suç oranı normal, Aydınlatma Sınıfı M1 M2 M1 M2 M3 M3 M4 M4 M5 M4 M5 M5 M6 Bu yol sınıflarında sağlanması gereken aydınlatmanın kalite büyüklükleri ise şu şekilde açıklanmaktadır.

83 63 Çizelge 9.3. CIE e göre aydınlatma sınıflarının kalite büyüklükleri [17] Aydınlatma L 0 [cd/m 2 ] Sınıfı (minimum) U 0 U l TI (%) (minimum) (minimum) (maksimum) M1 2,0 0,4 0,7 10 M2 1,5 0,4 0,7 10 M3 1,0 0,4 0,5 10 M4 0,75 0,4-15 M5 0,5 0,4-15 Bu tabloda L 0 yolun ortalama parıltısını, U 0 ortalama düzgünlüğü, U l boyuna düzgünlüğü, TI fizyolojik kamaşmayı ifade etmektedir. Yaya trafiği ile ilgili olarak ta yollar çeşitli kıstaslara göre sınıflara ayrılmıştır. Her bir sınıf için ayrıca kalite büyüklükleri verilmiştir. Çizelge 9.4. CIE e göre yaya yolları [17] Yolun Tanımı Aydınlatma Sınıfı Ortalama Aydınlık Düzeyi [lx] Sosyo ekonomik ve kültürel önemi yüksek olan kalabalık yaya yolları P1 20,0 Kalabalık yaya veya bisiklet yolları P2 10,0 Orta kabalık yaya veya bisiklet yolları P3 7,5 Tenha yaya veya bisiklet yolları P4 5,0 Doğal çevrenin, tarihi ve kültürel yapının korunması gereken alanlardaki tenha yaya veya bisiklet yolları P5 3,0 Doğal çevrenin, tarihi ve kültürel yapının korunması gereken alanlardaki çok tenha yaya veya bisiklet yolları P6 1,5 Görsel yönlendirme amacıyla sadece armatürden gelen ışığın yeterli olduğu yollar P7 -

84 BS EN Yol Aydınlatması Önerileri EN standardı Avrupa Standardizasyon Komitesinin (European Committee for Standardization - CEN) aydınlatma ile ilgili teknik komisyonunun 2003 yılında hazırlamış ve onaylamış olduğu, Mayıs 2004 ten sonra Almanya, Avusturya, Belçika, Fransa, İngiltere, İspanya, İtalya ve Hollanda gibi ülkelerinde yer aldığı toplam 22 üye ülkedeki standartların yerini doldurmuş olan ve birbirini tamamlayan üç bölümden oluşan bir standarttır. Bu standardın temel amacı üye ülkelerde çeşitli yol sınıfları belirleyerek yol aydınlatmalarının kullanımının kolaylaştırılması ve verimliliğinin artırılması için bu tekniğin gelişiminin sürdürülmesi olarak açıklanabilir. Standardın beraberinde getirmiş olduğu en büyük değişiklik; çok farklı yol tipleri ve hava durumları için oldukça ayrıntılı biçimde kıstaslar koyması ve bunlara göre yol sınıflarının çeşitliğini arttırmasıdır. Bu sayede gerek genel ve yerel aydınlatma ihtiyaçları karşılanabilecek gerekse de yol aydınlatma tesisatlarının verimi arttırılarak ekonomik kazanç sağlanmış olacaktır.

85 65 Çizelge 9.5. BS ye göre aydınlatma sınıfları [18] Ana Kullanıcının Ana Kullanıcı Hızı [km/s] >60 Motorize trafik Motorize trafik Ağır araçlar Motorize trafik >30 ve 60 Ağır araçlar Bisikletler Bisikletler Motorize trafik Yayalar >5 ve 30 Motorize trafik Bisikletler Motorize trafik Ağır araçlar Bisikletler Yayalar Yürüyüş Hızı Yayalar Alandaki Kullanıcı Tipleri İzin Verilen Diğer İzin Verilmeyen Kullanıcılar Kullanıcılar Ağır araçlar Bisikletler Yayalar Bisikletler Ağır araçlar Yayalar Ağır araçlar Bisikletler Yayalar Bisikletler Yayalar Yayalar Motorize trafik Yayalar Ağır araçlar Ağır araçlar Bisikletler Ağır araçlar Bisikletler Ağır araçlar Yayalar Motorize trafik Ağır araçlar Bisikletler Motorize trafik Ağır araçlar Bisikletler Yol Aydınlatma Sınıfları A1 A2 A3 B1 B2 C1 D1 D2 D3 D4 E1 E2

86 66 Çizelge 9.6. Parametrelerin belirlenmesi [18] Arazi (Geometrik) Trafik kullanımı Çevresel ve Dış Etkiler Bölünmüş yol Parametreler Yolların birleşme tipi Yoncalar arası mesafe Kavşaklar arası mesafe Uyumsuzluk bölgesi Günlük ortalama trafik yoğunluğu (GOT) ölçümü yapılıyor Günlük ortalama trafik yoğunluğu (GOT) Bisiklet yoğunluğu Yaya yoğunluğu Sürüş zorluğu derecesi Park edilmiş araç Yüz algılama Suç oranı Görsel alandaki karmaşa Çevre parıltı düzeyi Genel iklim koşulları Seçenekler Evet Hayır Yol değişimi (yonca) Yol kesişimi (kavşak) >3 km 3 km <3 kavşak / km 3kavşak / km Yok Var Hayır Evet < >40000 Normal Yoğun Normal Yoğun Normal Normalden yüksek Yok Var Gerekli değil Gerekli Normal Normalden fazla Normal Yüksek Kırsal Şehirsel Şehir merkezi Kuru Yaş

87 67 Çizelge 9.7. BS'ye göre ME aydınlatma sınıfları için kalite büyüklükleri [18] Yol Sınıfı Kuru Ortam Koşulları İçin Yol Yüzeyindeki Parıltı Değerleri L [cd/m 2 ] (Minimum) U 0 (Minimum) U l (Minimum) Görüş Yeteneğini Azaltıcı Kamaşma TI [%] 1 (Maksimum) Çevredeki Aydınlatma Koşulları SR 2 (Minimum) ME1 2,0 0,4 0,7 10 0,5 ME2 1,5 0,4 0,7 10 0,5 ME3a 1,0 0,4 0,7 15 0,5 ME3b 1,0 0,4 0,6 15 0,5 ME3c 1,0 0,4 0,5 15 0,5 ME4a 0,75 0,4 0,6 15 0,5 ME4b 0,75 0,4 0,5 15 0,5 ME5 0,5 0,35 0,4 15 0,5 ME6 0,3 0,35 0,4 15 Gerek Yok 1 TI değerindeki %5 lik bir artışa düşük parıltılı ışık kaynaklarının kullanıldığı durumlarda izin verilebilir. 2 Bu kriterin uygulanacağı yola, kendi ihtiyaçları karşılanmış trafiğe kapalı alanların komşu olması gerekmektedir.

88 YOL AYDINLATMA HESABI Bilinmesi Gerekli Değişkenler Bir yol aydınlatma hesabının yapılabilmesi için bazı değişken değerlerinin bilinmesi gereklidir. Bu değişkenler aşağıda verilmiştir. Aydınlatma düzenine ilişkin bilgiler Armatürlerin yerleştirilme düzeni (Tek taraflı düzen v.b.) Armatürler arası yatay açıklık (Direkler arası mesafe) Direk yüksekliği Konsol boyu Konsol eğim açısı Armatürlerin düşey izlerinin yol kenarına uzaklığı (veya direğin yola mesafesi) Armatürlere ilişkin bilgiler Kullanılan ışık kaynağının ışık akısı Bakım - eskime faktörü Armatürün ışık dağılım tablosu Armatürün eğim açısı Yola ilişkin bilgiler Yol genişliği Yoldaki şerit sayısı Bir şeridin genişliği Varsa refüj genişliği Dönemeç olması halinde yolun eğrilik yarıçapı Yol yüzeyinin yansıtma tablosu

89 Hesap Alanının Belirlenmesi Hesaplamalar periyodik ve doğrusal yollar için bir periyot baz alınarak yapılır. Eğer yolda birden fazla periyodik ve doğrusal yol parçaları varsa her yol parçası için ayrı ayrı hesap yapılması gerekir. Yarıçapı 300m den daha büyük dönemeçler doğrusal yol olarak kabul edilebilir. Şekil Periyodik ve doğrusal yollar Tekli yollarda iki ışık kaynağı arasında kalan alan hesap alanı olarak kabul edilir. Çiftli yollarda ise (Refüjlü) gidiş veya geliş yollarından yalnız birisi dikkate alınarak tıpkı tekli yollarda olduğu gibi iki ışık kaynağı arasında kalan alan hesap alanı olarak kabul edilir. Çünkü çiftli yollarda gidiş ve geliş yolları üzerindeki aydınlatma simetriktir. Yalnız bir tarafın hesaplanması yeterlidir. (a) (b) Şekil Tekli ve Çiftli yollarda hesap alanları a) Tekli Yol b) Çiftli Yol (Refüjlü)

90 70 Hesap alanına etkisi olacak ışık kaynakları CIE 140 no lu yayında belirtilmektedir. Armatür yüksekliği h olmak üzere, Hesap alanındaki bir hesap noktasının; maksimum 5h sağında, 5h solunda, 5h gerisinde ve 12h ilerisinde olan ışık kaynaklarının, hesap alanına etkisinin olacağı kabul edilmektedir [19]. 5h 12h 5h 5h 5h 5h 5h 12h Şekil Hesap alanına etkisi olan ışık kaynakları [18,19] Şekil 10.3 'te görüldüğü gibi hesap alanına etkisi olacak 24 adet ışık kaynağı söz konusudur. Boyuna doğrultudaki hesap noktaları n x olmak üzere; Direkler arası mesafe 30m ise n x =10 dur ve yolun boyuna doğrultusundaki hesap noktaları arasındaki mesafeye x hn dersek x hn =3m olur. Eğer direkler arası mesafe 30m ise, yolun boyuna doğrultusundaki hesap noktaları arasındaki mesafe x hn 3m olacak şekilde n x belirlenir.

91 71 Enine doğrultuda hesap noktaları n y olmak üzere; n y =3 x Şerit sayısı dır. Yolun enine doğrultusundaki hesap noktaları arasındaki mesafe; y hn =Şerit genişliği / 3 tür. yhn yhn/2 xhn/2 xhn Şekil Hesap alanındaki hesap yapılacak noktalar [18,19] 10.3 Yatay Aydınlık Düzeyi S γ h 1 γ 2 I(c,γ ) 2 T C N ϕ M P C=90+ϕ y x Şekil Yatay aydınlık düzeyi hesabı için bilinmesi gereken açılar

92 72 P noktasındaki yatay aydınlık düzeyinin hesaplanabilmesi için öncelikle üç açının bilinmesi gerekmektedir. Bu açılar; MNP ˆ = ϕ açısı T SP ˆ = γ açısı 1 N SP ˆ = γ açısı 2 Bu açıları hesaplamak için kosinüs teoremini kullanabiliriz. Örneğin ϕ açısını aşağıdaki işlem sırasını takip ederek hesaplamak mümkündür. [( P N ) ( P N )( P N )] NP = P N =,, (10.1) x x y y N = [( M x N x ) ( M y N y ) ( M z N z )] ( P N ) ( M N ) + ( P N ) ( M N ) z NM = M,, (10.2) NP NM = + NP NM x ( P N ) ( M N ) z x z x z [( Px N x ) + ( Py N y ) + ( Pz N z ) ] [( M N ) + ( M N ) + ( M N ) ] x z y y z y y (10.3) = (10.4) = (10.5) x x y y z NP NM ϕ = arccos (10.6) NP NM C = 90 + ϕ (10.7) z Artık C düzlem açısı bilinmektedir. ϕ açısının hesabına benzer şekilde γ 1 ve γ 2 açılarının hesapları da yapılabilir. Bu değerler ile armatürün Işık dağılım tablosundan hesap noktasına en yakın değerler alınıp ara değer hesap yöntemleri kullanılarak I ( C,γ 2 ) değeri hesaplanabilir.

93 73 E E p IC (, γ2) IC (, γ2) ΦL BF ΦL BF = = (10.8) 2 2 SP h cosγ1 Φ BF I( C, γ ) L 2 2 p = cos γ 2 1 (10.9) 1000 h Yatay aydınlık düzeyi S γ 1 Ep Epy γ 1 P Şekil Yatay aydınlık düzeyi vektörsel gösterimi E py = E p cosγ 1 (10.10) E Φ BF I( C, γ ) L 2 3 py = cos γ 2 1 (10.11) 1000 h Aydınlatılmış bir yol üzerindeki bir P noktasının yatay aydınlık düzeyi; aydınlatma tesisatındaki hesap alanına etki eden tüm armatürlerin bu noktada oluşturdukları yatay aydınlık düzeylerinin toplamıdır; Φ BF I( C, γ ) a L 2 3 E Py = cos γ 2 1 (10.12) i= h

94 74 I(C,γ) : Armatürden P noktasına ulaşan ışık şiddeti değeri (cd), γ 1 γ 2 a h C BF Φ L : P noktasına gelen ışının düşeyle yaptığı açı, : P noktasına gelen ışının SN ile yaptığı açı, : P noktasına katkıda bulunan armatür sayısı, : Armatür fotometrik merkezinin yerden yüksekliği (m) : Düzlem açısı : Bakım faktörü : Lambanın ışık akısı (lm) Ara değer hesabı Hesaplanan C ve 2 γ açıları kullanılarak ( ) I C,γ 2 değeri hesaplanır. Şekil de görülen x işaretleri hesap noktalarını, pembe renkli + işaretleri Işık dağılım tablosundaki C ve γ 2 ye bağlı olan I değerlerini göstermektedir. Burada X xx hesap noktasındaki I değerini hesaplayabilmek için aşağıdaki işlem sırasının izlenmesi gerekir. X11 X1x X12 Xxx X21 X2x X22 Şekil Lineer ara değer yöntemi

95 75 Tablodan X 11 ve X 12 değerleri alınıp lineer ara değer hesap yöntemi ile X 1x değeri hesaplanır. Tablodan X 21 ve X 22 değerleri alınıp lineer ara değer hesap yöntemi ile X 2x değeri hesaplanır. Hesaplanan X 1x ve X 2x değerleri alınıp lineer ara değer hesap yöntemi ile X xx değeri hesaplanır. Eğer X xx değeri quadratik ara değer yöntemi ile hesaplanmak istenirse aşağıdaki işlem sırasının izlenmesi gerekir. X11 X1x X12 X13 Xxx X21 X2x X22 X23 X31 X3x X32 X33 Şekil Quadratik ara değer yöntemi Tablodan X 11, X 12 vex 13 değerleri alınıp quadratik ara değer hesap yöntemi ile X 1x değeri hesaplanır. Tablodan X 21, X 22 ve X 23 değerleri alınıp quadratik ara değer hesap yöntemi ile X 2x değeri hesaplanır. Tablodan X 31, X 32 ve X 33 değerleri alınıp quadratik ara değer hesap yöntemi ile X 3x değeri hesaplanır. Hesaplanan X 1x, X 2x ve X 3x değerleri alınıp quadratik ara değer hesap yöntemi ile X xx değeri hesaplanır.

96 76 Işık dağılım tablosunda gerek C açıları gerekse γ 2 açıları düzgün aralıklıdır. Bu nedenle ışık dağılım tablosunda lineer ara değer yönteminin kullanılması yeterlidir. Fakat r tablosunda β açıları ve tanγ açıları düzgün aralıklı değildir. Dolayısıyla r tablosunda quadratik veya daha üst dereceden bir ara değer yöntemi kullanılması gerekmektedir Lagrange ara değer metodu Aradeğer hesabı için Lagrange polinomları kullanılmaktadır. n=2 dereceden (lineer) bir polinomun x noktası için aşağıdaki işlem yapılır. P 1 P 2 ( x) ( x) = = ( x x2 ) ( x1 x2 ) ( x x1 ) ( x x ) 2 1 g ( x) = f ( x ) P ( x) + f ( x ) P ( x) (10.13) n=3 dereceden (quadratik) bir polinomun x noktası için aşağıdaki işlem yapılır. ( x x2) ( x x3) ( x1 x2) ( x1 x3) ( x x1) ( x x3) ( x2 x1) ( x2 x3) ( x x1) ( x x2) ( x x )( x x ) P1 ( x) = P2 ( x) = g x P3 ( x) = ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) (10.14) g x = f x P x + f x P x + f x P x (10.15)

97 Ortalama aydınlık düzeyinin hesaplanması Hesap alanındaki her bir hesap noktasında, hesap alanına etki eden tüm armatürlerin yatay aydınlık düzeyleri hesaplanarak vektörsel olarak toplanır. Böylelikle her bir hesap noktasındaki yatay aydınlık düzeyi hesaplanmış olur. E11 E12 E13 E1n E21 E22 E23 E2n E31 E32 E33 E3n Em1 Em2 Em3 Emn Şekil Hesap noktalarındaki aydınlık düzeyleri Yol üzerindeki ortalama aydınlık düzeyi (E ort ), yol üzerinde seçilen mxn adet hesap noktasının aydınlık düzeyleri kullanılarak aşağıdaki formül ile hesaplanır. E ort = m n i= 1 j= 1 E mn ij (10.16) Parıltı (Luminans) Günümüzde yol aydınlatması hemen hemen tüm dünya ilkelerinde, yol yüzeyi parıltısını esas alan ve buna göre aydınlatmanın kalitesini belirleyici bazı tanımlar içeren Parıltı Yöntemi ne göre yapılmaktadır.

98 78 S γ h 1 γ 2 I(c,γ ) 2 T C N ϕ α β P C=90+ϕ y G x Şekil Parıltı hesabı için bilinmesi gereken açılar L L = q β ) (10.17) P (, tanγ 1 E py Φ BF I( C, γ ) L 2 3 P = q( β, tanγ 1) cos γ 2 1 (10.18) r ( β, tanγ 1000 h 3 1 ) = q ( β, tanγ 1) Cos γ 1 (10.19) L L P p 4 ( ) r β,tanγ 10 Φ BF I( C, γ ) = cos γ1 cos 1000 r = ( β, tan γ ) 1 L γ1 h Cos γ 1 4 E py (10.20) (10.21) Aydınlatılmış bir yol üzerindeki bir P noktasının yatay aydınlık düzeyi; aydınlatma tesisatındaki hesap alanına etki eden tüm armatürlerin bu noktada oluşturdukları yatay aydınlık düzeylerinin toplamıdır;

99 79 L P = a r ( β, tanγ ) 1 10 Cos γ 3 i= E py (10.22) I C, γ ) : Armatürden P noktasına ulaşan ışık şiddeti değeri (cd), ( 2 γ 1 : P noktasına gelen ışının düşeyle yaptığı açı, γ 2 a h C BF Φ L : P noktasına gelen ışının SN ile yaptığı açı, : P noktasına katkıda bulunan armatür sayısı, : Armatür fotometrik merkezinin yerden yüksekliği (m) : Düzlem açısı : Bakım faktörü, : Lambanın ışık akısı (lm) q( β,tan γ 1) : Parıltı faktörü, Yansıtma katsayısı (cd/m 2 /lx) (,tan ) r β γ : Küçültülmüş parıltı faktörü, Küçültülmüş yansıtma katsayısı 1 α 1 : Gözlem açısı, Yol yüzeyinden yansıyıp göze gelen ışık ile yatay düzlem arasındaki düşey açı β arasındaki açı : Işığın geliş doğrultusunun düşey düzlemi ile gözlem doğrultusu Her gözlemci için hesap noktalarında ayrıca parıltı hesaplanmalıdır. Standartlara göre gözlemci her yol şeridinin orta hizasında, hesap alanından araç geliş istikametinde 60m geride ve yol düzleminden 1,5m yukarıda olacak şekilde kabul edilmektedir. 1 Değeri küçültülmüş yansıtma katsayıları (r değerleri ) ile çarpılarak tablolar oluşturulmuştur. Parıltı hesabı formülünde ise tekrar 10000'e bölünerek orijinal değeri hesapta dikkate alınır.

100 80 G1 1,5m G2 1,5m 60m 60m Şekil Gözlemcilerin hesap alanına göre konumları [18,19] Şekil Gözlemcilerin hesap alanına göre konumları

101 Ortalama yol yüzeyi parıltısı (Lort) Yol aydınlatmasında cisimlerin (yol üzerindeki taşıtlar ve var olabilecek engeller ) fonu, sürücünün görüş alanını oluşturan yol yüzeyidir. Bu nedenle daha yüksek bir ortalama yol yüzeyi parıltısı daha yüksek bir fon parıltısı sağlar böylece daha yüksek bir fon parıltısı elde edilir. Gece aydınlatılmış bir yolda normal trafik koşullarında (taşıtların farlarının açık olması durumu) yol üzerindeki cisimler sürücü tarafından cismin fonuna göre daha karanlık (siluet olarak) görülürler. Bu nedenle ortalama yol yüzeyi parıltısının tek başına artması yani yoldaki cisimlerin fon parıltılarının artması sadece sürücünün göz duyarlılığını arttırmanın yanı sıra yol üzerindeki cisimlerin kontrastlarını da arttırır. Bu nedenle algılama için ilk önemli parametre ortalama yol yüzeyi parıltısıdır.(l ort ) Hesap alanındaki her bir hesap noktasında, hesap alanına etki eden tüm armatürlerin oluşturdukları parıltı değerleri hesaplanarak vektörsel olarak toplanır. Böylelikle her bir hesap noktasındaki parıltı değeri hesaplanmış olur. L11 L12 L13 L1n L21 L22 L23 L2n L31 L32 L33 L3n Lm1 Lm2 Lm3 Lmn Şekil Hesap noktalarındaki parıltılar

102 82 Yol üzerindeki ortalama yol yüzeyi parıltısı (L ort ), yol üzerinde seçilen mxn adet hesap noktasındaki parıltı değerleri kullanılarak aşağıdaki formül ile hesaplanır. L ort = m n i= 1 j= 1 L mn ij (10.23) Ortalama yol yüzeyi parıltısı her gözlemci için ayrıca hesaplanır Bileşke düzgünlük (Uo) En zayıf kontrastlar daima yol üzerinde parıltısı düşük olan karanlık bölgelerde oluşur. Aydınlatma tesisatları iyi bir ortalama yol yüzeyi parıltısı sağlasalar bile yol üzerinde kontrastın zayıf olduğu ve küçük engellerin algılanamayacağı düşük parıltılı bölgeler olabilecektir. Yol üzerindeki tüm noktalarda yeterli bir aydınlık elde etmek için görüş alanı içindeki minimum ve ortalama yol yüzeyi parıltıları arasındaki farkın belirli bir değerin üzerinde olması beklenir. Bu zorunluluk bizi ikinci önemli parametre olan bileşke düzgünlük değerine (U 0 ) götürür. Bileşke düzgünlük; hesap noktalarında meydana gelen toplam parıltı değerlerinden minimum olan parıltı değerinin ortalama parıltı değerine bölümü ile hesaplanır. L min U 0 = dır. (10.24) L0 Bileşke düzgünlük değeri her gözlemci için ayrıca hesaplanır Boyuna, enine düzgünlük faktörü(ul) Görsel rahatlık açısından sürücünün önünde uzanan yol parçasındaki artarda aydınlık ve karanlık bölgeler oldukça rahatsız edici olabilir. Yol üzerinde artarda aydınlık ve karanlık bölgelerin bulunması Zebra Etkisi olarak anılır. Söz konusu etki yoldaki

103 83 aydınlık-karanlık noktalar arasındaki parıltı farkının sınırlanmasıyla başka bir deyişle yol yüzeyindeki minimum ve maksimum parıltılar arasındaki farkın belirli bir değerin altında kalmasıyla azaltılabilir ve yok edilebilir. Bunun için Düzgünlük Faktörü denen yeni bir parametre tanımlanır. Bu parametre enine düzgünlük faktörü ve boyuna düzgünlük faktörü olarak ayrı ayrı tanımlanabilir. Fakat esas önemli olan yolun boyuna doğrultudaki parıltı düzgün lük faktörüdür (Boyuna Düzgünlük). (a) (b) (c) (d) Şekil Boyuna düzgünlük faktöründe zebra etkisi a) Ul=0,4 durumu b) Ul=0,5 durumu c) Ul=0,6 durumu d) Ul=0,7 durumu Boyuna düzgünlük; gözlemcinin bulunduğu doğrultuda bulunan hesap noktaları içerisinde hesap alanına etki eden bütün armatürlerin söz konusu noktalarda oluşturduğu toplam parıltı değerleri içerisinde minimum parıltının (L min) maksimum parıltıya (L max ) oranıdır. L L min U l = (10.25) max

104 84 G1 1,5m G2 1,5m 60m 60m Şekil Ul hesabında dikkate alınan hesap noktaları [18,19] Çevreleme Oranı (SR) Işık kayakları yol yüzeyini aydınlatırken belirli bir oranda da acil şeridini ve kaldırımları aydınlatması istenir. Bunun için tanımlanan parametre çevreleme oranıdır. (SR) SR için EN e göre dört hesap alanı tanımlanmıştır. Hesap alanlarının her biri bir şerit gibi düşünülerek hesap noktaları belirlenmektedir. Hesap noktaları belirlenirken Hesap Alanının Belirlenmesi bölümünde bahsedilen kriterlere bağlı kalınacaktır. EN e göre yol genişliği 10m den büyük ise, hesap alanlarının enine genişlikleri 5m olarak kabul edilir. Yol genişliği 10m den küçük ise hesap alanlarının enine genişlikleri yol genişliğinin yarısı kadardır.

105 85 HA1 5m HA1 <5m HA2 5m HA2 <5m HA3 5m HA3 <5m HA4 (a) 5m HA4 (b) <5m Şekil Yol genişliğine göre SR için hesap alanları a) Yol Genişliği >10m b) Yol Genişliği <10m [18,19] Yolda bir refüj söz konusu ise ve bu refüjün genişliği 10m den büyükse hesap alanı için çift taraflı yolun bir tarafı dikkate alınır. 10m den küçükse çift taraflı yol tek bir yol gibi kabul edilir. HA1 5m HA2 5m Refüj> 10m HA1 HA2 5m 5m Refüj< 10m HA3 5m HA3 5m HA4 5m HA4 5m (a) (b) Şekil Refüj genişliğine göre SR için hesap alanları a)refüj Genişliği >10m b) Refüj Genişliği <10m [18,19]

106 86 Çevreleme oranının hesaplanması için bütün hesap alanlarında ayrı ayrı aydınlık düzeyleri hesaplanarak aşağıdaki bağıntıda yerine yazılarak SR hesaplanır. E + E SR = (10.26) E + E M1, M2, M3 aydınlatma sınıfları için SR>0,5 olmalıdır. M4, M5 aydınlatma sınıfları için ise SR hesaplanmaz Kamaşma Kamaşma dış etkiler nedeniyle sağlam bir gözün etrafındaki cisimleri geçici olarak göremez hale gelmesine veya kişinin görme yeteneğinde herhangi bir azalma meydana gelmeksizin görme konforunu engelleyen olay olarak tanımlanabilir. Kamaşma görüş alanı içerisindeki bütün ışık kaynakları tarafından meydana geliyorsa bu durumdaki kamaşmaya direkt kamaşma denir. Kamaşma görüş alanı dışındaki ışık kaymakları tarafından meydana geliyorsa bu durumdaki kamaşmaya endirekt kamaşma denir. Işık sürücünün gözüne direkt olarak gelebileceği gibi yol yüzeyinden veya çevresindeki cisimlerden yansıyarak da gelebilir. Bütün bu durumlarda kamaşma söz konusu olabilir. Yol aydınlatmasında psikolojik ve fizyolojik olmak üzere iki tür kamaşma tanımlanmakla birlikte her ikisinin de kontrolünde en önemli kriter armatürün ışık dağılımının kontrolüdür. Psikolojik kamaşma aydınlatma tesisatına bağlı olmakla birlikte tesisatın geometrik ve fotometrik özellikleri göz önünde bulundurularak hesaplanır ve kamaşma sınırlama katsayısı (G) ile tanımlanır. Fizyolojik kamaşma ise Holladay tarafından belirtilen formül yardımıyla hesaplanır ve yüzde olarak bağıl eşik artışı değeri (%TI)

107 87 ile tanımlanır. Bu iki kamaşma türü arasında tanımlanmış bir ilişki bulunmadığından her ikisinin de ayrı ayrı hesaplanması ve değerlendirilmesi gerekir Psikolojik kamaşma Psikolojik kamaşma görme yeteneğinden herhangi bir azalma olmaksızın sürücüde hoş olmayan bir duygu uyandırır ve seyahat konforunu önler. Psikolojik kamaşma, kamaşma sınırlama katsayısı ile tanımlanır. (G) Psikolojik kamaşma hesabı ile ilgili De Boer & HeemskerekVeeckens (1955), De Boer & Schreuder (1967), Adrian & Eberbach (1965, 1967), Adrian & Schreuder (1970) ve son olarak Adrian (1971) tarafından yapılan deneysel çalışmalar sonucunda ulaşılan bir ampirik bağıntı yardımıyla yapılır ve G kamaşma sınırlama katsayısı hesaplanır [20]. I80 I 80 G = 13,84 3,31 log I + I I ,38 log 0,08 log (10.27) 88 1,29 log A + 0,97 log L + 4,41 log h' 1,46 log P c k I 80 şiddeti (cd) I 88 : Düşeye göre 80 0 açı altında C=0 0 ve C=20 0 lik düzlemlerde en büyük ışık : Düşeye göre 88 0 açı altında C=0 0 ve C=20 0 lik düzlemlerde en büyük ışık şiddeti (cd) A : Armatürün düşeyle 76 0 lik açı altında görülen ışık yayan yüzeyi (m 2 ) Lort : Yolun ortalamaparıltısı (cd/m 2 ) h : Armatür yüksekliği ile gözlem yüksekliği arasındaki fark (m) P : Km başıma armatür sayısı (Adet/km) Bağıntı sonucunda hesaplanan G kamaşma sınırlama katsayısının doğru çıkması için gerekli olan koşullar ise şu şekilde sıralanabilir.

108 88 50 I I I 88 0,007 A 0, 4 0,3 L 0 7 ' 5 h P 100 Bu ampirik denklem sonucunda hesaplanan G kamaşma sınırlama katsayısının taşıdığı anlamlar ise şu şekilde belirtilebilir. Çizelge Kamaşma sınırlama katsayısının anlamları [20] G Kamaşma bakımından anlamı 1 Dayanılamayacak kamaşma 3 Rahatsız edici kamaşma 5 Kabul edilebilir kamaşma 7 Yeterince sınırlandırılmış kamaşma 9 Önemsiz kamaşma Fizyolojik kamaşma Fizyolojik kamaşma, gözün görme yeteneğini azaltır. Işık kaynağında kişinin gözüne doğrudan veya dolaylı olarak gelen ışınlar retinada bir örtü parıltısına neden olurlar. Bu nedenle kişinin görmesinin keskinliği azalır. Bununla ilgili çalışmalar Holladay tarafından yapılmıştır. Holladay a göre kamaşma eşdeğer örtü parıltısından ileri gelir. Örtü parıltısı (10.28) deki ampirik formül ile verilir. ; L ö = K n 1 E θ k 2 k (10.28)

109 89 n değeri kamaşma hesabı için dikkate alınacak armatür sayısını gösterir. Bu sayı CIE ye göre; hesap alanı başlangıcından itibaren 500m lik yol mesafesi içerisinde bulunan armatürlerin sayısıdır. Aşağıdaki şekilde enine doğrultuda dört adet armatür vardır. Bu durumda n sayısı dört ile çarpılır (4n). 500 n = (10.29) Direkler arası mesafe 500m 5h 5h 5h 5h 500m Şekil Lö hesabı için dikkate alınacak armatür sayısı K katsayısı sürücünün yaşına bağlı bir katsayıdır. 4 A K = 9, (10.30) 66,4 A değeri sürücünün yaşıdır. EN standartlarında sürücü yaşı 23 olarak kabul edilmektedir. Bu durumda yukarıdaki formülden K=10 değeri elde edilir.

110 90 γ 1 S γ 2 h I(c,γ ) 2 T N P G α=1 0 1,5m θk Ek Şekil Lö hesabı için bilinmesi gerekli açılar θ k bakış doğrultusu ile k. armatürden göze gelen ışık doğrultusu arasındaki derece cinsinden açıdır. E k k. armatürün sürücünün gözünde oluşturduğu düşey aydınlık düzeyidir. CIE ye göre sürücünün bakış doğrultusu yatayla 1 0 lik açı yapmaktadır. Bu doğrultu hesap alanı dışına tekabül etmektedir. Hesap alanı dışındaki bu nokta gözlemci ile aynı doğrultudadır. [18] Φ L BF I( C, γ 2 ) 2 Ek = cos γ 1 cosθ 2 k = 1000 ( h 1,5 ) ( Not : BF 1 dir. ) (10.31)

111 91 1 LİK BAKIŞ DOĞRULTUSU 0 G1 1,5m 2,75(h-1,5) G2 1,5m 2,75(h-1,5) HESAP ALANI Şekil Lö hesabı için hesap noktaları, Gözlemci konumları ve bakış doğrultusundaki noktalar [18] Hesaplar gözlemcinin doğrultusunda olan noktalar için yapılır. Gözlemci hesap alanından 2,75(h-1,5) m geridedir. Örneğin ilk hesap noktası için hesap yapılırken hesapta dikkate alınacak bütün armatürler için gözlemci üzerinde Lö değeri hesaplanarak bütün Lö değerleri toplanır. İkinci hesap noktasına geçildiğinde gözlemci de hesap noktaları arasındaki mesafe kadar ileriye kayar. Bu işlem hesap alanındaki ve gözlemci doğrultusundaki bütün hesap noktaları tamamlanıncaya kadar devam eder [18]. İlk hesap noktası için gözlemcideki Lö değeri hesaplanırken hesapta dikkate alınacak armatürler için sırasıyla Lö değerleri hesaplanır. Bütün armatürler için hesaplanan Lö değerleri toplanırken bir sonraki armatürü toplama dahil etmek için önceki armatürler için hesaplanan Lö değerlerinin toplamının %2 sinden büyük olmasına dikkat edilir. Eğer toplama dahil edilecek Lö değeri önceki toplamların %2 sinden küçük ise iterasyon sonlandırılır. Toplama dahil edilecek Lö ve sonraki armatürler için hesaplanan Lö değerleri toplama dahil edilmez [18].

112 92 Şayet aydınlatma çift taraflı ise; ikinci tarafta aynı şekilde ilk armatürün Lö değerinden başlayarak toplanır. Toplama ilave edilecek Lö değeri önceki toplamın %2 sinden az olana kadar toplam işlemine devam edilir. %2 değerinden az olduğunda iterasyon sonlandırılır. İlk hesap noktası için ayrı ayrı hesaplanan sol ve sağ taraftaki armatürlerin toplam Lö değerleri toplanır ve böylece ilk hesap noktası için gözlemcide oluşan toplam Lö değeri hesaplanmış olur [18]. İlk hesap noktasından itibaren bütün armatürler için gözlemcideki Lö değerleri hesaplanırken S açılarıda hesaplanır. Herhangi bir armatürün S açısı S>20 0 ise o armatürün gözlemcide meydana getirdiği Lö değeri dikkate alınmaz. Bir sonraki armatüre geçilerek işleme devam edilir [18]. S h S T N P G Şekil S açısının yeri Kuzey Amerika Aydınlatma Mühendisleri Birliğinin (IESNA) standartlarında fizyolojik kamaşma; tanımlanan eşdeğer örtü parıltısı değeriyle belirtilirken, CIE fizyolojik kamaşmayı bağıl eşik artışı değeriyle açıklamaktadır. Bu nedenle CIE

113 93 önerileri uygulanırken eşdeğer örtü parıltısı hesaplandıktan sonra bağıl eşik artışının da hesaplanması gerekmektedir. Yüzde olarak bağıl eşik artışı değeri (%TI) C th ,0 10,0 3,00 CİSİMLERİN GÖRÜLEBİLİR ALANI 1,00 0,30 C 0 0,10 0,03 0,01 C 1 0,0003 0,0010 C İSİMLERİN GÖRÜLEMEZ ALANI 0,0030 0,0100 0,0300 0,1000 0,3000 1,0000 L f 3, ,000 30,000 L f+lö 100,00 L f Şekil Kontrast eşiği ile Fon (zemin) parıltısı arasındaki değişim [5] C 0 kontrastı kamaşma olduğu anda C 1 değerine düşer. C o Lc L f = (10.32) L f ( L + L ) ( L + L ) c ö f ö Lc L f C1 = = (10.33) L + L L + L f ö f ö C 1 < C o (10.34) Bu son parıltı değerinde cismin tekrar görülebilir hale gelmesi için C 1 in C 0 kontrast eşiğine kadar artırılması gerekir. Bu eşik artışının yüzdesi ise;

114 94 % TI C C 0 1 = (10.35) C 1 Gerçek uygulamalarda kontrast artmaz ve eşik artışı fizyolojik kamaşmanın oluşturduğu performans kaybını gösterir. Bağıl eşik artışı CIE de aşağıdaki formülle hesaplanır. 65 % TI = L 0, 8 ö (10.36) ( L ) ort %TI lambanın en temiz olduğu durum için hesaplanır. Bu durum BF=1 olduğu durumdur. %TI değeri; 0,05<Lort<5 cd/m 2 yapılmaz [18]. durumunda hesaplanır. Aksi halde %TI hesabı %TI hesabı bütün gözlemciler için ayrı ayrı hesaplanır. En kötü değer hangisi ise o dikkate alınır. Yani bütün %TI değerlerinin standartlarda verilen değerleri sağlaması beklenir.

115 TEKNİK OPTİMİZASYON Teknik Optimizasyon; Aydınlatılacak yol için hesaplanan aydınlık düzeyi, parıltı v.b. değerlerin uluslar arası standartlarca kabul gören minimum veya maksimum değer aralıklarında bulunması anlamına gelmektedir. Teknik Optimizasyon işlemi için TEDAŞ tarafından yazılımı yapılan Yol Aydınlatma Programı kullanılmıştır. Resim Yol aydınlatma programı kapak Hesap için eklerde verilen 9 numaralı armatür seçilmiştir. söz konusu armatürün özellikleri (Çizelge 11.1.) de verilmektedir. Çizelge Denek armatür katalog değerleri Armatür No 9 Lamba Gücü 250W Armatür Tipi YB SB ŞT Balast Gücü 26 W Işık Akısı Lamba Ömrü h

116 96 IŞIK DAĞILIM EĞRİSİ (cd/klm) C0-C180 C90-C270 C (Max) Şekil ARM9 ün ışık dağılım eğrisi Şekil Yol parametreleri

117 97 Şekil Aydınlatma parametreleri Şekil Armatür parametreleri

118 98 Şekil Hesaplanacak değerler Şekil Hesaplama sonuçları Hesaplama sonuçları Şekil 11.6'da görülmektedir. Kutuların yeşil renkli olması değerlerin uluslar arası kriterleri sağladığı anlamına gelmektedir.

119 99 Şekil 11.2'de yol parametreleri bölümünde tanımlanan aydınlatılacak yol için, bu sonuçların elde edilmesini sağlayan, Şekil 11.3'te aydınlatma parametreleri ile Şekil 11.4'te armatür parametreleri bölümlerinde tanımlanan değişken değerlerinin teknik olarak optimum değerler olduğu Şekil 11.6'da görülmektedir. Aşağıda teknik olarak optimum olan bu çözümün yol üzerinde aydınlık ve parıltı düzeyi bakımından dağılımı grafik olarak verilmiştir Şekil Aydınlatma alan eğrileri (lüx) Çizelge Aydınlatma sonuçları 1,500 4,500 7,500 10,500 13,500 16,500 19,500 22,500 25,500 28,500 0,500 55,020 44,046 35,248 31,389 27,775 28,286 32,624 37,429 49,525 54,917 1,500 65,468 52,293 43,584 40,240 36,192 36,830 42,034 47,587 59,889 67,253 2,500 73,405 60,345 49,426 45,713 43,526 44,197 48,614 54,861 67,224 74,108 3,500 77,607 66,221 52,285 48,735 44,443 45,215 52,691 58,952 72,630 78,977 4,500 78,932 68,560 51,997 46,475 43,716 44,614 50,983 59,108 73,980 79,314 5,500 73,171 65,960 49,302 42,326 41,192 42,288 47,386 54,464 70,057 73,286

120 Şekil Şerit 1 için parıltı alan eğrileri (cd/m 2 ) Çizelge Şerit 1 için parıltı sonuçları 1,500 4,500 7,500 10,500 13,500 16,500 19,500 22,500 25,500 28,500 0,500 4,302 4,104 4,065 3,945 3,733 3,746 3,697 3,427 3,699 3,909 1,500 4,370 4,233 4,292 4,387 4,319 4,422 4,253 3,870 3,929 4,068 2,500 4,021 3,978 4,007 4,228 4,368 4,459 4,080 3,859 3,818 3,779 3,500 3,605 3,519 3,508 3,855 3,874 3,854 3,845 3,717 3,694 3,584 4,500 3,289 3,276 3,056 3,130 3,263 3,354 3,348 3,344 3,374 3,249 5,500 2,870 2,847 2,578 2,540 2,705 2,795 2,815 2,755 3,020 2,917

121 Şekil Şerit 2 için parıltı alan eğrileri (cd/m 2 ) Çizelge Şerit 2 için parıltı sonuçları 1,500 4,500 7,500 10,500 13,500 16,500 19,500 22,500 25,500 28,500 0,500 3,970 3,894 3,921 3,832 3,623 3,627 3,559 3,300 3,568 3,779 1,500 4,754 4,594 4,657 4,751 4,587 4,682 4,493 4,077 4,156 4,342 2,500 4,720 4,647 4,667 4,855 4,883 4,937 4,565 4,224 4,224 4,239 3,500 4,219 4,227 4,169 4,394 4,334 4,254 4,159 3,972 3,968 3,904 4,500 3,687 3,610 3,445 3,540 3,602 3,650 3,592 3,596 3,629 3,570 5,500 3,127 3,119 2,835 2,835 2,964 3,045 3,009 2,956 3,168 3,062 Yol Parametreleri, Aydınlatma Parametreleri ve Armatür Parametreleri bölümlerinde tanımlanan değişkenlerin farklı değerler alması durumunda hesaplama sonuçlarının nasıl bir değişim sergilediği ve değişen bu değerlerin uluslar arası kriterleri sağlayıp sağlamadığı, dolayısıyla da bu sonuçları veren söz konusu değişken değerlerinin optimum çözüm aralığından uzaklaşıp uzaklaşmadığının görülebilmesi amacıyla Çizelge 11.5, Çizelge 11.8 ve Çizelge 11.11'de üç adet karşılaştırma tablosu verilmiştir.

122 102 Çizelge 11.5'te direkler arası mesafe 30m den 45 m ye çıkartıldığında ortalama parıltının düştüğü lakin optimum çözüm aralığında kaldığı görülmektedir. Ancak %TI değeri maksimum sınırı geçtiği için bu çözümün optimum bir çözüm olmadığı anlaşılmaktadır. Çizelge 11.8'de direk yüksekliği 10m den 14m ye yükseltilmiştir. Bu durumda ortalama parıltı ve %TI değerleri düşmesine rağmen opimum aralıktadır. Bu çözümde teknik anlamda optimum bir çözümdür. Ancak bir sonraki bölümde ekonomik optimizasyon bölümünde de görüleceği üzere bu çözümün uygun bir çözüm olmadığı anlaşılacaktır. Çizelge 11.11'de ise yolun şerit sayısının 2 den 3 e çıkartılması, yani yolun genişletilmesi durumunda hesap sonucunun özellikle aydınlık düzeyinin nasıl değiştiğinin anlaşılması amacıyla bu karşılaştırma verilmiştir. Çizelge Karşılaştırma 1 değişkenler ve değerleri Değişkenler 1. Tasarım 2. Tasarım Aydınlatma Düzeni Soldan tek taraflı Soldan tek taraflı Yol Sınıfı R3 R3 Şerit Sayısı 2 2 Şerit Genişliği 3 3 Aydınlık Sınıfı M1 M1 Direkler Arası Mesafe Direk Yüksekliği Direğin Yola Mesafesi 1 1 Konsol Boyu 1 1 Konsol Tilti Bakım İşletme Faktörü 0,83 0,83 Armatür Arm9 Arm9

123 103 Çizelge Karşılaştırma 1 parıltı sonuçları 1. Tasarım 2. Tasarım 1. Şerit 2. Şerit 1. Şerit 2. Şerit Lort 3,65 3,93 2,44 ( ) 2,62 ( ) Uo 0,7 0,72 0,53 0,54 Ul 0,88 0,93 0,53 0,58 %TI 9 7,8 11,9 ( ) 10,4 ( ) Çizelge Karşılaştırma 1 aydınlık sonuçları 1. Tasarım 2. Tasarım Emin 27,78 13,05 Emax 79,31 72,26 Eort 53,40 35,61 ( ) Uoa 0,52 0,37 Ula 0,35 0,18 SR 0,63 0,63 Çizelge Karşılaştırma 2 değişkenler ve değerleri Değişkenler 1. Tasarım 2. Tasarım Aydınlatma Düzeni Soldan tek taraflı Soldan tek taraflı Yol Sınıfı R3 R3 Şerit Sayısı 2 2 Şerit Genişliği 3 3 Aydınlık Sınıfı M1 M1 Direkler Arası Mesafe Direk Yüksekliği ( ) Direğin Yola Mesafesi 1 1 Konsol Boyu 1 1 Konsol Tilti Bakım İşletme Faktörü 0,83 0,83 Armatür Arm9 Arm9 Çizelge Karşılaştırma 2 parıltı sonuçları 1. Tasarım 2. Tasarım 1. Şerit 2. Şerit 1. Şerit 2. Şerit Lort 3,65 3,93 2,74 ( ) 2,94 ( ) Uo 0,7 0,72 0,83 0,81 Ul 0,88 0,93 0,91 0,94 %TI 9 7,8 5,7 ( ) 5,5 ( )

124 104 Çizelge Karşılaştırma 2 aydınlık sonuçları 1. Tasarım 2. Tasarım Emin 27,78 23,77 Emax 79,31 49,50 Eort 53,40 37,29 ( ) Uoa 0,52 0,64 Ula 0,35 0,48 SR 0,63 0,81 Çizelge Karşılaştırma 3 değişkenler ve değerleri Değişkenler 1. Tasarım 2. Tasarım Aydınlatma Düzeni Soldan tek taraflı Soldan tek taraflı Yol Sınıfı R3 R3 Şerit Sayısı 2 3 Şerit Genişliği 3 3 Aydınlık Sınıfı M1 M1 Direkler Arası Mesafe Direk Yüksekliği Direğin Yola Mesafesi 1 1 Konsol Boyu 1 1 Konsol Tilti Bakım İşletme Faktörü 0,83 0,83 Armatür Arm9 Arm9 Çizelge Karşılaştırma 3 parıltı sonuçları 1. Tasarım 2. Tasarım 1. Şerit 2. Şerit 1. Şerit 2. Şerit 3. Şerit Lort 3,65 3,93 3,05 3,27 3,45 Uo 0,7 0,72 0,40 0,39 0,39 Ul 0,88 0,93 0,88 0,93 0,8 %TI 9 7,8 10,4 9,1 4,8 Çizelge Karşılaştırma 3 aydınlık sonuçları 1. Tasarım 2. Tasarım Emin 27,78 25,36 Emax 79,31 79,31 Eort 53,40 49,20 ( ) Uoa 0,52 0,52 Ula 0,35 0,32 SR 0,63 0,41

125 EKONOMİK OPTİMİZASYON Ekonomik Optimizasyonun Aydınlatmadaki Önemi Mühendislik disiplininin temelinde güvenilir, uygun ve ekonomik çözümlerin bulunması yatmaktadır. Bu nedenle bir aydınlatma tesisatında teknik optimizasyon sonuçlarının tam olarak uygun çözüm anlamına gelmediği ve bu tesisatların ekonomik anlamda da bir optimizasyona tabi tutulması gerekliliği kaçınılmaz bir gerçektir. Aydınlatma kullanıcının ekonomik ihtiyaçları dahil bütün isteklerine karşılık vermelidir. Mali kaygılar genellikle estetik ve görsel hesaplamaların rakibi olarak düşünülür. Genelde başlıca ihtiyaçlar ve kriterler listelendikten sonra öncelikleri belirleme işlemi yapılır, bütçeye göre yer verilebilecekler ise son listeye eklenir. Aydınlatma tesisatlarında çok yönlü bir ekonomik analizde; Alternatif sistemler karşılaştırılmalı, Bakım tekniği ve prosedürü değerlendirilmeli, Enerji yönetim teknolojisi ve stratejileri değerlendirilmeli, Diğer sistemlere etkisi belirlenmeli, Bütçe ve para akışı değerlendirilmeli, Aydınlatma sistem karakteristikleri fiyat ölçüsüne indirgenmeli, Aydınlatmanın maliyetine göre karı belirlenmelidir Maliyet Hesabı Aydınlatma tesisatlarında maliyet hesabı yapılırken en önemli kalemler ilk tesis kurulum masrafı, tüketim maliyeti ve işletme maliyetleridir. TM = İTM + TkM + İM (12.1)

126 106 Maliyet hesabı yapılırken bir baz mesafesi seçilmelidir. Burada baz mesafesi olarak 1km lik bir aydınlatma tesisatı göz önünde bulundurulmaktadır. 1 km lik bir tesisat için ilk tesis maliyeti hesaplanırken; bu uzunluktaki bütün malzemelerin miktarları belirlenir. Akabinde malzeme ve montaj birim fiyatları ile malzeme miktarları çarpılmak suretiyle ilk tesis maliyeti hesaplanabilir. ( dmalbf + dmonbf ) + ks ( kmalbf + kmonbf ) + ( ) ( ) ( ) amalbf + amonbf + ls lmalbf + lmonbf + kbmalbf + kbmonbf ds İTM = as (12.2) kbu Bu çalışmada 2006 yılı TEDAŞ birim fiyatları kullanılmıştır. 1 km lik bir tesisatın Tüketim Maliyeti hesaplanırken 1 yıllık bir süre baz süre olarak dikkate alınmıştır. Hesaplarda armatür sayısı tüketim güçleri ile çarpılarak toplam tüketim gücü hesaplanır. Bu değer armatürlerin 1 yılda kullanıldığı saat cinsinden kullanım süresi ile çarpılarak toplam kaç kwh lik eneji harcandığı tespit edilir. 1kwh enerji bedeli ile tüketim çarpılmak suretiyle tüketim maliyeti hesaplanır. TkM = as 3 ( lg+ bg) ( kwhb) ( ksür) (12.3) TEDAŞ Sistem İşletme Dairesi Başkanlığı ile yapılan görüşmede lambaların kullanım sürelerinin ortalama 10 saat olduğu şifahen bildirilmiştir. İşletme maliyetleri, genel bakım ve lamba değişim maliyetlerinden oluşmaktadır. İM = BkM + LdM (12.4) Genel bakım maliyeti hesaplanırken; Bir ekibin 1 km lik tesisatta bulunan armatürlerin bakımını kaç günde yaptığı hesaplanır. Bu değer bir ekibin bir günlük masrafı ile çarpılarak bakım maliyeti hesaplanır.

127 107 BkM as = ( eps gy yb) (12.5) bas egçs TEDAŞ Sistem İşletme Dairesi Başkanlığı ile yapılan görüşmede; Bir bakım ekibinin bir saat içerisinde bakımını yapabildiği armatür sayısının (bas) ortalama 10 adet, ekibin günlük çalışma süresinin (egçs) 8 saat, bakım ekibindeki personel sayısının (eps) ortalama 3 kişi, bir işçinin günlük yevmiyesinin (gy) 2006 yılı için ortalama 50 YTL, ekibin kullandığı aracın günlük yakıt bedelinin (yb) ortalama 50 YTL olduğu şifahen bildirilmiştir. Lambalar ekonomik ömürleri tamamlandığında değiştirilmelidir. Bu ise tesisata ilave bir maliyet getirir. Lamba değişim maliyeti hesaplanırken; 1 km lik tesisatta bulunan lambaların sayısı tespit edilir. Lamba sayısının malzeme ve montaj birim fiyatları ile çarpılması sonucu lamba değişim maliyeti hesaplanır. ( lmalbf lmonbf ) LdM = ls + (12.6) Yol aydınlatma tesisatlarında lamba değişim maliyeti tesis maliyetine 3-4 yıl gibi süreler sonunda ilave edilmektedir. Bakım maliyeti ise bakım periyoduna bağlı olarak 2-3 yıl gibi sürelerde tesis maliyetine ilave edilmektedir. Buradan da görüleceği üzere tesis maliyeti hesaplanırken 10 yıl gibi bir periyodun dikkate alınması daha doğru gözükmektedir. Bu durumda ilk tesis dönemine göre hesaplanan maliyetlerin ileriki yıllara, yıllık faiz oranı dikkate alınarak irca edilmesi gerekir. TM n n yfo TM = (12.7) 100 Örneğin; Bakım periyodu 2 yıl, lamba değişim süresi 3 yıl olan bir tesisat için 10 yıllık tesis maliyeti aşağıdaki gibidir. TM 0 = İTM (12.8)

128 yfo yfo TM 1 = TM o TkM (12.9) yfo yfo yfo TM 2 = TM TkM BkM (12.10) yfo yfo yfo TM 3 = TM TkM LdM (12.11) yfo yfo yfo TM 4 = TM TkM BkM (12.12) yfo yfo TM 5 = TM TkM (12.13) TM yfo yfo yfo yfo = TM TkM BkM LdM (12.4) yfo yfo TM 7 = TM TkM (12.15) yfo yfo yfo TM 8 = TM TkM BkM (12.16) yfo yfo yfo TM 9 = TM TkM LdM (12.17) yfo yfo yfo TM 10 = TM TkM BkM (12.18) Programın Algoritması Ekonomik analiz işleminde; tesis maliyetlerinin 10 yıllık bir süreç sonunda nasıl bir duruma geldiği hesaplanmaktadır. Burada amaç mali açıdan en iyi çözümün tespit edilmesidir. Bu amaçla kullanılacak olan programın algoritması aşağıdaki gibidir.

129 109 Basla Aydınlatma Düzenini Seçin Yansıtma özelliğine göre Yol Sınıfını Seçin Yolun Şerit Sayısını Girin Yolun Şerit Genişliğini Girin Varsa Refüj Genişliğini Girin Yolun Aydınlatma Sınıfını Seçin Armatürün IP Koruma Sınıfını Seçin Yolun Kirlilik Katagorisini Seçin Armatürün Temizleme Periyodunu Seçin Direk Cinsini Seçin Min ve Maks Direkler Arası Mesafeyi Girin 1 Şekil Ekonomik optimizasyon program algoritması

130 110 1 Direğin Yola Olan Mesafesini Girin Armatürün Markasını Seçin 1. Sıradaki Armatür Tipini Seçin En Kısa Direk Boyunu Seçin En Kısa Konsol Boyunu Seçin En Küçük Konsol Tiltini Seçin En Küçük Armatür Titini Seçin Elektriğin 1kWh'lik Bedelini Girin Armatürün Günlük Kullanım Süresini Girin Bakım Ekibinin Günlük Yakıt Bedelini Girin Bakım İşçisini Günlük Yevmiyesini Girin 2 Şekil (Devam) Ekonomik optimizasyon program algoritması

131 111 2 Yıllık Faiz Oranını Girin Lo, Uo, Ul, TI, SR Değerlerini Hesapla Hesaplanan Değerler Uygunmu H E Yıl=0 TM10=0 Armatür, Direk, v.b. Malz. ve Mon. BF İTM Hesapla TM=İTM Yıl=Yıl+1 Bkm Pry=Yıl E TM=TM+BkM*(1+(yfo/100))^Yıl H Lmb Değ Sür=Yıl E TM=TM+LdM*(1+(yfo/100))^Yıl H TM yi yaz TM=TM*(1+(yfo/100))^1 H Yıl=10 E Şekil (Devam) Ekonomik optimizasyon program algoritması

132 Optimum TM <TM10 E H Optimum TM=TM10 Direkler Arası Mesafe=Maks E H Direkler Arası Mesafeyi 1m Artır Direk Boyu =Maks E H Direk Boyunu Bir Kademe Artır Konsol Boyu =Maks E H Konsol Boyunu Bir Kademe Artır Armatür Tilti =Maks E H Armatür Tiltini 5 Derece Artır Konsol Titi =Maks E Uygun Çözümleri ve Optimum Çözümü Yaz H Konsol Tiltini 5 Derece Artır Son Şekil (Devam)Ekonomik optimizasyon program algoritması

133 113 Çizelge 12.1 Maliyet hesabı formüllerinde kullanılan değişkenler ve birimleri Sembol Açıklama Birim TM Tesis maliyeti (1km lik bir tesis için hesaplanmaktadır.) YTL İTM İlk tesis maliyeti YTL TkM Tüketim maliyeti YTL İM İşletme maliyeti YTL ds Direk sayısı Adet dmalbf Bir direğin malzeme birim fiyatı YTL dmonbf Bir direğin montaj birim fiyatı YTL ks Konsol sayısı Adet kmalbf Bir direğin konsol malzeme fiyatı YTL kmonbf Bir direğin konsol montaj birim fiyatı YTL as Armatür sayısı Adet amalbf Bir armatürün malzeme birim fiyatı YTL amonbf Bir armatürün montaj birim fiyatı YTL ls Lamba sayısı Adet lmalbf Bir lambanın malzeme birim fiyatı YTL lmonbf Bir lambanın montaj birim fiyatı YTL kbu Kablo uzunluğu (1 km lik tesisin kablo uzunluğu dikkate alınmaktadır.) Metre kbmalbf Bir metre kablonun malzeme birim fiyatı YTL kbmonbf Bir metre kablonun montaj birim fiyatı YTL lg Lamba gücü Watt bg Balast gücü Watt kwhb Bir kwh elektriğin bedeli YTL ksür Bir günlük Lambaların kullanım süresi Saat BkM Bakım maliyeti YTL LdM Lamba değişim maliyeti YTL bas Bir ekibin 1 saatte bakımını yapabildiği armatür sayısı (10 Ad alınmıştır) Adet egçs Bir ekibin günlük çalışma süresi (8 saat alınmıştır.) Saat eps Bir ekipteki personel sayısı (3 kişi alınmıştır) Adet gy Ekipteki bir işçinin günlük yevmiyesi (50 YTL alınmıştır) YTL yb Ekibin bir günlük çalışmada kullandığı yakıt bedeli (50 YTL alınmıştır) YTL yfo Yıllık faiz oranı --- n n. yıl YIL

134 UYGULAMA Bir örnek yolun aydınlatma tesisatının tasarımı için teknik ve ekonomik optimizasyon işlemi yapılacaktır. Söz konusu yolun Şekil 13.1 ve Şekil 13.2'de özellikleri verilmiştir. Şekil Yol parametreleri Aydınlatma tesisatında kullanılacak direğin cinsi Şekil 13.2'de belirtilmiştir. Optimizasyon işlemi; direkler arası mesafe minimum 25m maksimum 35m aralığı için yapılacaktır. Bu uygulamada daha hızlı çözüme ulaşılması bakımından konsol boyu 1,5m, konsol tilti 15derece (Bkz. Şekil 13.2) ve armatür tilti 0 derece olarak sabitlenmiştir (Bkz. Şekil 13.3). Eğer söz konusu değerler sabitlenmemiş olsaydı program bu değişkenlerinde bütün varyasyonlarını değerlendirmeye tabi tutacaktı.

135 115 Şekil Aydınlatma parametreleri Bu örnek yol için EK-3'te verilen TEZ markalı 15 adet armatürün tamamının denenmesi amacıyla Şekil 13.3'te armatür markası TEZ olarak seçilmiştir. Armatür tipinin seçilmesine gerek yoktur. Şekil Armatür parametreleri

136 116 Şekil Optimizasyonu başlat Şekil 13.4'te görüldüğü gibi optimizasyon işlemi başlatıldığında, EK-4'te verilen sonuçları rapor olarak elde ederiz. Raporda görüldüğü üzere teknik optimizasyon işlemi sonucu olarak 569 adet uygun çözüm bulunmuştur. Bu çözümler 15 adet denek armatürden; 5, 6, 8, 9, 10, 11, 12, 14, 15 no'lu toplam 9 adet armatür için bulunmuştur. Söz konusu örnek yol için diğer 6 armatürün uygun çözümlerinin olmadığı görülmektedir. Teknik optimizasyon işleminde bilgisayar programı yüzlerce varyasyon için on binlerce hesap yapmış ve belirtilen aralıklardaki uygun çözümleri elde etmemizi sağlamıştır. Bulunan 569 adet uygun çözüm içerisindeki en uygun çözüm ise ekonomik optimizasyon işlemi ile elde edilir. Ekonomik optimizasyon sonucunda ise 95 sıra no'lu çözümün en uygun çözüm olduğu EK-4'te görülmektedir.

137 117 EK-4'teki sonuçlardan 10. yıl maliyeti ,93 YTL lik bir değerle minimum olan 95 no'lu varyasyonun değişken parametre bilgileri ve maliyet grafiği aşağıdadır. Şekil no'lu çözümün yol parametreleri Şekil no'lu çözümün aydınlatma parametreleri

138 118 Şekil no'lu çözümün armatür parametreleri Şekil no'lu çözümde hesaplanacak parametreler

139 119 Şekil no'lu çözümün teknik hesap sonuçları Şekil no'lu çözümün 10 yıllık ekonomik analiz grafiği