CIE 180 2007 Road Transport Lighting for Developing Countries

ROAD TRANSPORT LIGHTING FOR DEVELOPING COUNTRIES CIE 180:2007 UDC: 628.971 Descriptor: Exterior lighting 628.971.6 Street lighting ISBN 978 3 901 906 61 9 THE INTERNATIONAL COMMISSION ON ILLUMINATION The International Commission on Illumination (CIE) is an organisation devoted to international co-operation and exchange of information among its member countries on all matters relating to the art and science of lighting. Its membership consists of the National Committees in about 40 countries. The objectives of the CIE are : 1. To provide an international forum for the discussion of all matters relating to the science, technology and art in the fields of light and lighting and for the interchange of information in these fields between countries. 2. To develop basic standards and procedures of metrology in the fields of light and lighting. 3. To provide guidance in the application of principles and procedures in the development of international and national standards in the fields of light and lighting. 4. To prepare and publish standards, reports and other publications concerned with all matters relating to the science, technology and art in the fields of light and lighting. 5. To maintain liaison and technical interaction with other international organisations concerned with matters related to the science, technology, standardisation and art in the fields of light and lighting. The work of the CIE is carried on by seven Divisions each with about 20 Technical Committees. This work covers subjects ranging from fundamental matters to all types of lighting applications. The standards and technical reports developed by these international Divisions of the CIE are accepted throughout the world. A plenary session is held every four years at which the work of the Divisions and Technical Committees is reviewed, reported and plans are made for the future. The CIE is recognised as the authority on all aspects of light and lighting. As such it occupies an important position among international organisations. LA COMMISSION INTERNATIONALE DE L'ECLAIRAGE La Commission Internationale de l'Eclairage (CIE) est une organisation qui se donne pour but la coopération internationale et l'échange d'informations entre les Pays membres sur toutes les questions relatives à l'art et à la science de l'éclairage. Elle est composée de Comités Nationaux représentant environ 40 pays. Les objectifs de la CIE sont : 1. De constituer un centre d'étude international pour toute matière relevant de la science, de la technologie et de l'art de la lumière et de l'éclairage et pour l'échange entre pays d'informations dans ces domaines. 2. D'élaborer des normes et des méthodes de base pour la métrologie dans les domaines de la lumière et de l'éclairage. 3. De donner des directives pour l'application des principes et des méthodes d'élaboration de normes internationales et nationales dans les domaines de la lumière et de l'éclairage. 4. De préparer et publier des normes, rapports et autres textes, concernant toutes matières relatives à la science, la technologie et l'art dans les domaines de la lumière et de l'éclairage. 5. De maintenir une liaison et une collaboration technique avec les autres organisations internationales concernées par des sujets relatifs à la science, la technologie, la normalisation et l'art dans les domaines de la lumière et de l'éclairage. Les travaux de la CIE sont effectués par 7 Divisions, ayant chacune environ 20 Comités Techniques. Les sujets d'études s'étendent des questions fondamentales, à tous les types d'applications de l'éclairage. Les normes et les rapports techniques élaborés par ces Divisions Internationales de la CIE sont reconnus dans le monde entier. Tous les quatre ans, une Session plénière passe en revue le travail des Divisions et des Comités Techniques, en fait rapport et établit les projets de travaux pour l'avenir. La CIE est reconnue comme la plus haute autorité en ce qui concerne tous les aspects de la lumière et de l'éclairage. Elle occupe comme telle une position importante parmi les organisations internationales. DIE INTERNATIONALE BELEUCHTUNGSKOMMISSION Die Internationale Beleuchtungskommission (CIE) ist eine Organisation, die sich der internationalen Zusammenarbeit und dem Austausch von Informationen zwischen ihren Mitgliedsländern bezüglich der Kunst und Wissenschaft der Lichttechnik widmet. Die Mitgliedschaft besteht aus den Nationalen Komitees in rund 40 Ländern. Die Ziele der CIE sind : 1. Ein internationaler Mittelpunkt für Diskussionen aller Fragen auf dem Gebiet der Wissenschaft, Technik und Kunst der Lichttechnik und für den Informationsaustausch auf diesen Gebieten zwischen den einzelnen Ländern zu sein. 2. Grundnormen und Verfahren der Meßtechnik auf dem Gebiet der Lichttechnik zu entwickeln. 3. Richtlinien für die Anwendung von Prinzipien und Vorgängen in der Entwicklung internationaler und nationaler Normen auf dem Gebiet der Lichttechnik zu erstellen. 4. Normen, Berichte und andere Publikationen zu erstellen und zu veröffentlichen, die alle Fragen auf dem Gebiet der Wissenschaft, Technik und Kunst der Lichttechnik betreffen. 5. Liaison und technische Zusammenarbeit mit anderen internationalen Organisationen zu unterhalten, die mit Fragen der Wissenschaft, Technik, Normung und Kunst auf dem Gebiet der Lichttechnik zu tun haben. Die Arbeit der CIE wird in 7 Divisionen, jede mit etwa 20 Technischen Komitees, geleistet. Diese Arbeit betrifft Gebiete mit grundlegendem Inhalt bis zu allen Arten der Lichtanwendung. Die Normen und Technischen Berichte, die von diesen international zusammengesetzten Divisionen ausgearbeitet werden, sind von der ganzen Welt anerkannt. Tagungen werden alle vier Jahre abgehalten, in der die Arbeiten der Divisionen überprüft und berichtet und neue Pläne für die Zukunft ausgearbeitet werden. Die CIE wird als höchste Autorität für alle Aspekte des Lichtes und der Beleuchtung angesehen. Auf diese Weise unterhält sie eine bedeutende Stellung unter den internationalen Organisationen. Published by the COMMISSION INTERNATIONALE DE L'ECLAIRAGE CIE Central Bureau Kegelgasse 27, A-1030 Vienna, AUSTRIA Tel: +43(1)714 31 87 0, Fax: +43(1)714 31 87 18 e-mail: ciecb@cie.co.at WWW: http://www.cie.co.at/ © CIE 2007 – All rights reserved ROAD TRANSPORT LIGHTING FOR DEVELOPING COUNTRIES CIE 180:2007 UDC: 628.971 Descriptor: Exterior lighting 628.971.6 Street lighting ISBN 978 3 901 906 61 9 CIE 180:2007 II This Technical Report has been prepared by CIE Technical Committee 4-37 of Division 4 "Lighting and Signalling for Transport" and has been approved by the Board of Administration of the Commission Internationale de l'Eclairage for study and application. The document reports on current knowledge and experience within the specific field of light and lighting described, and is intended to be used by the CIE membership and other interested parties. It should be noted, however, that the status of this document is advisory and not mandatory. The latest CIE proceedings or CIE NEWS should be consulted regarding possible subsequent amendments. Ce rapport technique a été élaboré par le Comité Technique CIE 4-37 de la Division 4 "Eclairage et signalisation pour les transports" et a été approuvé par le Bureau de la Commission Internationale de l'Eclairage, pour étude et emploi. Le document expose les connaissances et l'expérience actuelles dans le domaine particulier de la lumière et de l'éclairage décrit ici. Il est destiné à être utilisé par les membres de la CIE et par tous les intéressés. Il faut cependant noter que ce document est indicatif et non obligatoire. Il faut consulter les plus récents comptes rendus de la CIE, ou le CIE NEWS, en ce qui concerne des amendements nouveaux éventuels. Dieser Technische Bericht ist von CIE Technischen Komitee 4-37 der Division 4 "Beleuchtung und Signale für den Verkehr" ausgearbeitet und vom Vorstand der Commission Internationale de l'Eclairage gebilligt worden. Das Dokument berichtet über den derzeitigen Stand des Wissens und Erfahrung in dem behandelten Gebiet von Licht und Beleuchtung; es ist zur Verwendung durch CIE-Mitglieder und durch andere Interessierte bestimmt. Es sollte jedoch beachtet werden, daß das Dokument eine Empfehlung und keine Vorschrift ist. Die neuesten CIE-Tagungsberichte oder das CIE NEWS sollten im Hinblick auf mögliche spätere Änderungen zu Rate gezogen werden. Any mention of organisations or products does not imply endorsement by the CIE. Whilst every care has been taken in the compilation of any lists, up to the time of going to press, these may not be comprehensive. Toute mention d'organisme ou de produit n'implique pas une préférence de la CIE. Malgré le soin apporté à la compilation de tous les documents jusqu'à la mise sous presse, ce travail ne saurait être exhaustif. Die Erwähnung von Organisationen oder Erzeugnissen bedeutet keine Billigung durch die CIE. Obgleich große Sorgfalt bei der Erstellung von Verzeichnissen bis zum Zeitpunkt der Drucklegung angewendet wurde, ist es möglich, daß diese nicht vollständig sind. © CIE 2007 – All rights reserved CIE 180:2007 III The following members of TC 4-37, "Road transport lighting for developing countries" took part in the preparation of this technical report. The committee comes under Division 4 "Lighting and Signalling for Transport". Members: S. Almási Hungary M. Bizjak Slovenia E. Burini Brazil D. Coatham UK D. Crawford USA J. Hart USA N. Hodson USA D. Schreuder The Netherlands R. Yates South Africa J. S. Yerrell UK (chairman) CIE 180:2007 IV CONTENTS SUMMARY VI RESUME VI ZUSAMMENFASSUNG VI PREFACE 1 1. INTRODUCTION 2 1.1 Road safety worldwide 2 1.2 Road safety at night 2 1.3 Application and modification of recommendations 3 2. LIGHTING BASICS 5 2.1 Fundamentals 5 2.2 Building blocks of lighting and definitions 5 2.2.1 Lamps 5 2.2.2 Power of light - the lumen 5 2.2.3 Efficacy 5 2.2.4 Intensity - the candela 6 2.2.5 Luminaires and lanterns 6 2.2.6 Illuminance 6 2.2.7 Luminance 6 2.2.8 Reflection characteristics 7 3. MARKINGS, SIGNS AND REFLECTORISATION 9 3.1 Marking the road 9 3.1.1 Materials 9 3.2 Retroreflection 11 3.2.1 Retroreflective materials 11 3.2.2 Performance 12 3.2.3 Application 13 3.2.4 Marking the road user 14 3.2.5 Emergencies 14 4. VEHICLE LIGHTING 16 4.1 Headlamps - lighting for seeing 16 4.2 Aiming of headlamps 18 4.3 Marker lights - lighting for being seen 19 4.3.1 Lights for non-motorised vehicles/road users 20 4.3.2 The light-emitting diode 21 4.4 Temporary marking of non-motorised vehicles 23 5. FIXED ROADWAY LIGHTING 24 5.1 Designing a lighting system 25 5.2 Lighting standards 25 5.3 Choosing the standards 26 5.4 Achieving these standards 26 5.5 Calculations - the actual installation 27 5.6 Open luminaires 30 5.7 Reducing light pollution 31 6. MAINTENANCE 33 6.1 Maintenance of fixed roadway lighting 33 6.1.1 Lamp life and replacement 33 6.1.2 Installation inspection 34 6.1.3 Cleaning of luminaires 34 6.2 Maintenance of vehicle lighting 35 6.3 Maintenance of signs and road markings 36 CIE 180:2007 V APPENDIX. MATERIAL FOR ROAD SAFETY CAMPAIGNS 39 A.1 All drivers 39 A.2 Cyclists and motorcyclists 39 A.3 Pedestrians, non-motorised vehicles, etc. 39 CIE 180:2007 VI ROAD TRANSPORT LIGHTING FOR DEVELOPING COUNTRIES SUMMARY The great majority of the deaths from road accidents happen in the less-motorised developing regions of the world, particularly Asia - and the absolute numbers are growing. As in the highly motorised countries of the world, a significant proportion of accidents occur at night. This report deals with the part that better lighting and visibility can play in reducing the toll of death and injury; it is addressed to those involved in road safety work, not to lighting specialists. Its basic intentions are to guide, inform and encourage. The report starts by explaining the basic "language of light" and defining the terms and quantities it uses. The night-time value of simple road markings and signs is then explained, stressing the importance of retroreflective materials. This leads to the role of vehicle lighting, with particular emphasis on the need for individual drivers to take responsibility for cleaning and aiming. A chapter on fixed roadway lighting deals with the basic design of simple installations and explains the many different factors that need to be considered. Because of its importance, maintenance is considered in a separate chapter. Finally, there is some general lighting-related material for use in road safety campaigns. A consistent message of the report is that it is worth doing something rather than nothing, as long as it is done intelligently and with an understanding of the basic principles involved. ECLAIRAGE ROUTIER POUR LES PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT RESUME La grande majorité des décès dus aux accidents de la route ont lieu dans les régions du monde en développement les moins motorisées, surtout en Asie – et leur nombre ne cesse d’augmenter. Comme dans les pays du monde fortement motorisés, une grande proportion des accidents ont lieu la nuit. Ce rapport montre qu’un bon éclairage et une bonne visibilité peuvent jouer sur la réduction du nombre de morts et de blessés; il s’adresse aux personnes concernées par la sécurité routière, et non aux spécialistes de l’éclairage. Ses buts principaux sont de les guider, les informer et les encourager. Le rapport commence par des explications sur le « langage de la lumière” et les définitions des termes et des quantités utilisés. Il explique l’avantage pendant la nuit des simples marquages et signaux routiers, en insistant sur l’importance des matériaux rétro réfléchissants. Cela conduit au rôle de l’éclairage propre des véhicules, en insistant sur la nécessité pour les conducteurs d’assurer leur nettoyage et leur réglage. Un chapitre sur l’éclairage routier traite des études d’installations de base et détaille les multiples facteurs à prendre en compte. Du fait de son importance, la maintenance est traitée dans un chapitre spécifique. Enfin, en annexe sont donnés des conseils relatifs à l’éclairage général pour mener des campagnes sur la sécurité routière. Le message essentiel de ce rapport est qu’il vaut mieux faire quelque chose plutôt que rien du tout, à partir du moment où on le fait de façon intelligente et avec une bonne compréhension des principes de base concernés. STRASSENBELEUCHTUNG IN ENTWICKLUNGSLÄNDERN ZUSAMMENFASSUNG Die meisten Verkehrsunfälle mit tödlichem Ausgang passieren in den weniger motorisierten Teilen der Erde, in Entwicklungsländern, und hier besonders in Asien – und die absolute Zahl ist im Steigen. Wie in den hochmotorisierten Ländern findet ein wesentlicher Teil der Unfälle bei Nacht statt. Dieser Bericht beschäftigt sich mit besserer Beleuchtung und Sichtbarkeit und ihrer Rolle in der Verminderung der Zahl der Verkehrsopfer. Er richtet sich an Experten für CIE 180:2007 VII Verkehrssicherheit und nicht an Strassenbeleuchtungsspezialisten und möchte vor allem anleiten, informieren und ermutigen. Der Bericht beginnt mit der Bedeutung des Lichtes oder auch der „Sprache des Lichts“ und mit den Definitionen der verwendeten Ausdrücke und Einheiten. Die Wirksamkeit von einfachen Strassenmarkierungen und -zeichen während der Nacht, wird ebenso erklärt, wie die Wichtigkeit von rückstrahlenden Materialien. Danach wird übergeleitet zur Rolle der Fahrzeugbeleuchtung mit besonderer Betonung der individuellen Verantwortung des Fahrers, diese zu reinigen und einzustellen. Ein Kapitel über feste Strassenbeleuchtung nimmt sich der Planung einfacher Anlagen an und erklärt die vielen unterschiedliche Faktoren, die berücksichtigt werden sollten. Wegen ihrer Bedeutung wird die Instandhaltung in einem separaten Kapitel behandelt. Zum Schluss sind einige allgemeine Materialen angeführt, die für Kampagnen zur Erhöhung der Strassensicherheit verwendet werden können. Die durchgängige Botschaft des Berichtes ist, dass wenig tun deutlich besser als nichts tun ist, solange grundlegende Zusammenhänge beachtet werden. CIE 180:2007 VIII CIE 180:2007 1 PREFACE This document has been written to help reduce the growing number of deaths and injuries in developing countries caused by road accidents. More specifically, it is concerned with ways of improving night-time visibility, and hence night-time road safety. Road safety programmes demand the efforts of a wide range of people, with different skills and specialisations. The topics in the following chapters will be of interest to a similarly wide range of disciplines. For example, the chapters on roadway signs and markings, and fixed roadway (public) lighting, will be of most relevance to the highway engineer. The chapter on vehicle lighting will be more appropriate for officials concerned with vehicle standards and road-worthiness. The appendix listing points of good practice for the general public will help those responsible for compiling "Highway Codes" or running safety campaigns. The contents have been written for the technically-literate engineer or decision-maker who can influence activity in any of the areas covered. It should also prove useful to policy- makers in donor countries and organisations who are concerned with road safety technical assistance. It has not been written for the lighting professional, who will (or should) already be familiar with its contents. In compiling this report much time was spent trying to define the term "developing country". Out of context this proved a futile exercise. Suffice it to say that the content is geared towards the lower end of the developing country spectrum, in terms of gross national product, and is aimed more at rural areas and small towns than at the major cities, where there will usually be more financial and technical capability. If the reader recognises something of his/her situation in the remarks in the following introduction, then it is hoped that what follows will be of relevance and some value. A recurring theme in the manual is that it is possible to make some improvements even when resources are tightly stretched, and when the ideal from the point of view of international standards seems unattainable. The stance taken is that "something is better than nothing" - as long as it is done properly and with understanding of the fundamental principles at work. To assist with this, a chapter on the basics of lighting is included. This should improve understanding, not least of the technical jargon involved, and give the non-specialist confidence to experiment and improvise. The information presented here has drawn on many sources, and on the collective wisdom of CIE Technical Committee 4-37. Thanks are due to the members of that committee who contributed their time and expertise, and assisted in shaping the contents of the final document. J Stuart Yerrell Chairman TC 4-37 CIE 180:2007 2 1. INTRODUCTION 1.1 Road safety worldwide A global survey of road safety made at the turn of the century has estimated that between 750 and 880 thousand people die each year in road accidents, and that between 23 and 34 million are injured. Only 14% of these deaths take place in the highly motorised countries of the world in Europe, North America and Japan. The great majority, some 86%, occur outside these regions, with Asia accounting for nearly half the total. Region Fatalities (%) Vehicles (%) Population