Projet de norme belge

prNBN L 18-003 Début de l’enquête 24-01-2018

Fin de l’enquête 24-06-2018

Code de bonne pratique de l'éclairage des tunnels et passages routiers souterrains

Regels van goed vakmanschap voor verlichting van wegtunnels en ondergrondse doorgangen

Code of good practice for tunnel lighting

Valable à partir du 24-01-2018

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Vous êtes titulaire de brevets sur les produits ou services traités dans ce projet de norme ? N’oubliez pas de le préciser dans vos commentaires et de joindre les documents appropriés.

Important : vous désirez utiliser ce document comme référence ? Dans ce cas, n’oubliez pas de préciser qu’il s’agit d’un projet de norme.

Cette norme remplacera la NBN L18-003 :2001

ICS : nn.nnn.nn; nn.nnn.nn

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Sommaire

Page

Avant-propos ...................................................................................................................................................... 4

Introduction ......................................................................................................................................................... 5

1 Domaine d’application .......................................................................................................................... 6

2 Références normatives ......................................................................................................................... 6

3 Termes et définitions............................................................................................................................. 6 3.1 Point de référence ................................................................................................................................. 6 3.2 Distance d’arrêt ...................................................................................................................................... 6 3.3 Luminance dans la zone d’accès ......................................................................................................... 6 3.4 Tunnel ..................................................................................................................................................... 6 3.5 Vitesse de référence .............................................................................................................................. 6 3.6 Zone d'accès .......................................................................................................................................... 6 3.7 Zone d'approche .................................................................................................................................... 6 3.8 Zone d'entrée ......................................................................................................................................... 7 3.9 Zone de transition .................................................................................................................................. 7 3.10 Zone de seuil .......................................................................................................................................... 7 3.11 Zone de sortie ........................................................................................................................................ 7 3.12 Zone intérieure ....................................................................................................................................... 7

4 Symboles et termes abrégés ................................................................................................................ 7

5 Eclairage d’un tunnel routier ................................................................................................................ 8 5.1 Objectif ................................................................................................................................................... 8 5.2 Problématique ........................................................................................................................................ 8 5.3 Zones, vitesse et point de référence ................................................................................................... 9 5.3.1 Zones d’un tunnel .................................................................................................................................. 9 5.3.2 Vitesse de référence ............................................................................................................................ 10 5.3.3 Point de référence ............................................................................................................................... 10

6 Exigences photométriques ................................................................................................................. 10 6.1 Eclairage de jour .................................................................................................................................. 10 6.1.1 Détermination des luminances .......................................................................................................... 10 6.1.2 Détermination des régimes d’éclairage du tunnel ........................................................................... 20 6.2 Eclairage de nuit .................................................................................................................................. 20 6.2.1 Section de route avec éclairage public ............................................................................................. 20 6.2.2 Section de route sans éclairage public ............................................................................................. 20 6.2.3 Tronçon de route qui suit la sortie du tunnel ................................................................................... 21

7 Exigences relatives à l'installation et à sa maintenance ................................................................. 21 7.1 Régimes d'éclairage et leur commande ............................................................................................ 21 7.2 Maintenance ......................................................................................................................................... 21 7.3 Éclairage de secours ........................................................................................................................... 22 7.3.1 Généralités ........................................................................................................................................... 22 7.3.2 Information sur le défaut .................................................................................................................... 22 7.3.3 Alimentation énergétique ................................................................................................................... 22

Annexe A (informative) Distance d’arrêt ....................................................................................................... 23 A.1 Distance d’arrêt .................................................................................................................................... 23

Bibliographie ..................................................................................................................................................... 24

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Avant-propos

Ce document a été élaboré par la commission de normalisation belge compétente E169 Lumière et Eclairage agissant comme commission-miroir nationale du Comité technique européen CEN TC 169 Lumière et Eclairage et du Comité technique international ISO TC 274 Light and Lighting. Cette commission belge est active au sein de l’Institut Belge de l’Eclairage qui, en exécution de l’arrêté royal du 21 octobre 2004, a été reconnu comme opérateur sectoriel de normalisation pour les travaux de cette commission.

Les membres du groupe de travail ‘Eclairage des tunnels’ qui a rédigé ce document au sein de l’Institut Belge de l’Eclairage sont :

M. Dirk Eelen, Président Vlaamse Overheid, Agentschap Wegen en Verkeer.

M. Jerome Dehon R-Tech

M. Guido Heremans Hilec

M. Tom Heymans Schréder Uitrusting

M. Johan Huysmans Philips

M. Nicolas Leroy Service Public de Wallonie

M. Raoul Lorphèvre asbl ANPI vzw

M. Stefan Vanthillo Zumtobel group

M. Jef Vercammen Vlaamse Overheid, Agentschap Wegen en Verkeer

L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. Le NBN ne saurait être tenu pour responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.

La présente norme remplace la NBN L18-003 :2001 - Code de bonne pratique de l'éclairage des tunnels et passages souterrains.

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Introduction

Beaucoup de facteurs conditionnent les exigences relatives à l'installation d'éclairage d'un tunnel destiné au trafic routier. Non seulement les conditions de visibilité à satisfaire sont éminemment variables et dépendent des aptitudes, de l’âge et des habitudes de conduite des conducteurs, des conditions d'accès au tunnel et de sa longueur, des caractéristiques des routes, des conditions atmosphériques, de la densité et du volume du trafic, de la vitesse et de l'état d'entretien et de la nature des véhicules,... mais il y a lieu aussi de prendre en considération d'autres éléments comme l'importance attribuée à la contribution qu'apporte l'éclairage à l’aspect architectural du pertuis, à la guidance optique, au confort, à la consommation en énergie, la maintenance des installations.

De nombreuses études ont été publiées sur ces différents aspects et ce n'est pas le lieu ici de les résumer. Comme c'est le cas pour toutes les installations d'éclairage, la qualité de celles réalisées dans les tunnels peut être plus ou moins grande, mais les exigences minimales à satisfaire aussi bien de jour que de nuit pour assurer des conditions de visibilité suffisantes pour permettre aux usagers du tunnel d'y pénétrer et d'y circuler avec le même niveau de sécurité que sur la route en dehors du tunnel doivent être respectées.

La présente norme vise à définir un code de bonne pratique destiné aux maîtres d'ouvrage et aux auteurs de projet devant opérer en Belgique et devrait leur permettre de choisir, en connaissance de cause, parmi les différentes options qui doivent être prises aux différents stades du projet, celles qui correspondent le mieux á leurs besoins et la manière de les transformer en prescriptions de cahier des charges applicables aux installateurs. Sans en reprendre toutes les possibilités, elle est basée sur les travaux d'experts internationaux travaillant au sein de la Commission Internationale de l'Éclairage (CIE) ou du Comité Européen de Normalisation (CEN) et en particulier sur la Publication CIE 88-2004: "Guide for the Lighting of Road Tunnels and Underpasses" et sur certains travaux menés au sein du groupe de travail CEN TC169/WG6 Tunnel Lighting. Les bases théoriques et expérimentales des prescriptions photométriques pour l'éclairage de la zone de seuil des tunnels sont reprises de la Publication CIE 61 -1984: "Tunnel entrance lighting - a survey of fundamentals for determining the luminance in the threshold zone" et sur des communications ultérieures développant certaines considérations reprises dans cette publication. Pour la méthode de calcul la publication CIE 140" Road light calcutions" a été prise comme référence.

La présente norme rappelle également les principales règles applicables à l'installation d'éclairage proprement dite: possibilité de contrôle des régimes d'éclairage, maintenance, exigences relatives aux luminaires etc.

Ce code de bonne pratique s'inscrit naturellement dans les possibilités techniques du moment et est donc susceptible d'être revu selon l'évolution de celles-ci. Comme dit ci-dessus, les prescriptions énoncées doivent être considérées comme représentant les conditions minimales à remplir pour obtenir une installation de qualité suffisante tant en ce qui concerne la sécurité que le confort. Lorsque les moyens le permettent et, lorsque pour des raisons particulières le parachèvement du tunnel en cause doit être particulièrement soigné, des exigences plus strictes peuvent être imposées et certaines informations à ce propos sont données explicitement.

Pour respecter les prescriptions minimales de la présente norme tout en minimisant la consommation énergétique de l’installation (puissance installée), il y a lieu de tenir compte de l’influence de la conception architecturale du tunnel sur l’éclairage et ce dès le début du projet d’étude du tunnel.

Les facteurs qui influencent l’éclairage sont de type structurels. L’étude du fronton du tunnel, la limitation de vitesse, le matériau des parois, le revêtement de la voirie, le type de luminaires, la télégestion sont autant de facteurs à prendre en compte dans le dimensionnement de la puissance de l’installation d’éclairage pour atteindre une même luminance.

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1 Domaine d’application

La présente norme spécifie spécifie les exigences photométriques relatives à l’éclairage des tunnels.

Elle donne des exigences quant à la maintenance de ces installations.

La présente norme est applicable pour tout tunnel ou passage couvert de plus de 200 m quelle que soit la longueur ou la nature de la couverture.

2 Références normatives

Les documents ci-après, dans leur intégralité ou non, sont des références normatives indispensables à l’application du présent document. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence (y compris les éventuels amendements) s'applique.

IEC 60598-1, General requirements and tests

3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.

3.1 Point de référence Point situé au milieu de la chaussée de droite de la route, à 1,5 m de hauteur et à une distance de l'entrée du tunnel égale à la distance d'arrêt pour la vitesse de référence.

3.2 Distance d’arrêt Distance nécessaire pour arrêter le véhicule roulant à la vitesse considérée en toute sécurité.

3.3 Luminance dans la zone d’accès Moyenne des luminances dans un cône d’un angle d’ouverture de 20 degrés vues parr un observateur situé au point de référence et dirigeant son regard vers un point centré à une hauteur égale à un quart de la hauteur de l’ouverture du tunnel

3.4 Tunnel Tout passage couvert de plus de 200 m, quelle que soit la longueur ou la nature de la couverture.

3.5 Vitesse de référence Vitesse de référence à prendre en considération pour l'étude de l'éclairage d'un tunnel.

3.6 Zone d'accès La zone d'accès est la portion de la route comprise entre le point de référence et l'entrée du tunnel.

3.7 Zone d'approche La zone d'approche est la portion de la route de quelques centaines de mètres qui précède le tunnel et se termine au point de référence.

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3.8 Zone d'entrée La zone d'entrée est constituée de la zone de seuil et de la zone de transition.

3.9 Zone de transition La zone de transition est la portion du tunnel qui suit immédiatement la zone de seuil.

3.10 Zone de seuil La zone de seuil est constituée par la portion du tunnel qui suit directement son entrée.

3.11 Zone de sortie La zone de sortie est la portion terminale du tunnel dans laquelle la vision du conducteur approchant de la sortie est influencée par la luminosité régnant à l'extérieur du tunnel

3.12 Zone intérieure La zone intérieure est constituée par la partie du tunnel suivant la zone de transition et se terminant au début de la zone de sortie.

4 Symboles et termes abrégés

γ = Pourcentage de ciel dans le champ de vision conique à 20 degrés

ρ = Pourcentage de route dans le champ de vision conique à 20 degrés

ε = Pourcentage d’environnement dans le champ de vision conique à 20 degrés

τ = Pourcentage d’entrée du tunnel dans le champ de vision conique à 20 degrés

t = Temps (s)

k = Fraction de la luminance dans la zone d’accès

B = Valeur de luminance basse

H = Valeur de luminance haute

L20 = Luminance dans la zone d’accès dans un champ de vision conique à 20 degrés

Lave = Luminance moyenne

LC = Luminance du ciel

LE = Luminance de l'environnement

Lmax = Luminance maximale

Lmin = Luminance minimale

LO = Luminance de la face verticale d’un objet orientée vers l’observateur

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LR =Luminance de la route

Lth = Luminance de la zone de seuil

LV = Luminance de voile [CIE 88 :2004]

SD = Distance d’arrêt

TI = Seuil de contraste

V/j = Véhicule par jour

5 Eclairage d’un tunnel routier

5.1 Objectif

L'éclairage d'un tunnel destiné au trafic routier a pour but essentiel d'assurer des conditions de visibilité telles que les véhicules qui l'empruntent, puissent y circuler, aussi bien de jour que de nuit et à une vitesse de référence donnée, dans des conditions de sécurité, de confort et de confiance au moins équivalentes à celles qui existent, au même moment, le long des routes qui y donnent accès.

Pour atteindre ce but, il est indispensable que les usagers de la route disposent, à l'intérieur du tunnel, de suffisamment d'informations visuelles quant à la géométrie de la portion de la route qui s'étend devant eux, ainsi qu'a la présence et au mouvement d'obstacles éventuels, ceux-ci comprenant notamment les autres usagers de la route. Mais il est aussi nécessaire que les automobilistes s'approchant de l'entrée du tunnel conservent le même sentiment de confiance que celui qu'ils éprouvent le long de la portion de route donnant accès à cette entrée; faute de quoi, un grand nombre d'entre eux ralentiront plus ou moins brusquement, créant ainsi une situation potentiellement dangereuse.

Les caractéristiques photométriques de l'installation d'éclairage d'un tunnel qui permettent de définir la qualité de l'éclairage réalisé sont les suivantes:

le niveau de luminance du revêtement routier et de la partie inférieure des parois du tunnel;

l'uniformité de la distribution de la luminance du revêtement routier et des parois;

la limitation de l'éblouissement;

la limitation de l'effet de papillotement;

le niveau de visibilité des obstacles possibles;

l'effet de guidance.

Toutes les valeurs spécifiées dans le présent Code de Bonne Pratique sont des valeurs à maintenir durant toute la durée d'exploitation du tunnel. Pour obtenir les valeurs réalisées à l’état neuf, il est donc nécessaire d'augmenter les valeurs spécifiées afin de tenir compte des conditions de maintenance de l'installation, lesquelles, à leur tour, dépendent de la qualité du matériel utilisé, de la fréquence de l'entretien et des conditions d'ambiance du site.

Pour maintenir tous les avantages de l'éclairage d'un tunnel, il est souhaitable que son facteur de maintenance reste supérieur à 0,85.

5.2 Problématique

Les exigences relatives à un éclairage de tunnel sont totalement différentes de jour et de nuit. Si, de nuit, le problème est relativement simple et consiste à prévoir des luminances du même ordre de grandeur à l'extérieur et à l'intérieur du tunnel, la conception de l'éclairage durant la journée est particulièrement critique, parce que le système visuel humain ne peut percevoir simultanément les détails de la route sous des niveaux d'éclairage aussi différents que ceux qui existent, respectivement, dans un environnement extérieur fortement éclairé et à l’intérieur d'un tunnel relativement obscur (par exemple : adaptation spatiale).

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Bien que le système visuel puisse s'adapter à des diminutions rapides de l'éclairage ambiant, comme cela se produit lors du passage de la lumière du jour à l'obscurité d'un tunnel, le processus prend un certain temps, fonction de l'ampleur de la diminution: plus la différence est grande, plus le temps d'adaptation est long.

Pour une vitesse donnée, ceci signifie que plus grande est la différence entre le niveau d'éclairage extérieur et celui à l’intérieur du tunnel, plus grande sera la distance sur laquelle le système visuel du conducteur fonctionne en dessous de sa sensibilité normale (par exemple : adaptation temporelle).

5.3 Zones, vitesse et point de référence

5.3.1 Zones d’un tunnel

La pratique a conduit à distinguer différentes zones pour la détermination de la répartition longitudinale de l'éclairage de jour d'un tunnel suffisamment long: la zone d'approche, la zone d'accès, la zone de seuil, la zone de transition, la zone intérieure et la zone de sortie.

La Figure 1 illustre les différentes zones.

Figure 1 – Coupe longitudinale typique dans un tunnel à circulation unidirectionelle

Les définitions sont des différentes zones sont données au point 3 Termes et définitions.

La longueur de la zone de seuil est conventionnellement prise égale à la distance d'arrêt (SD).

La longueur de la zone de transition est variable.

La zone de sortie est la portion terminale du tunnel dans laquelle la vision du conducteur approchant de la sortie est influencée par la luminosité régnant à l'extérieur du tunnel. Sa longueur est égale à 60 m.

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5.3.2 Vitesse de référence

La vitesse de référence à prendre en considération pour l'étude de l'éclairage d'un tunnel doit être spécifiée par le maître de l'ouvrage. Cette vitesse de référence est en principe la vitesse des véhicules pour laquelle le tunnel est construit. On admet généralement que cette vitesse est la vitesse maximale autorisée sur les voies d'accès au tunnel. Certains considèrent cependant qu'une réduction de la vitesse lors de l'approche et de la traversée du tunnel est acceptable. Celle-ci doit alors évidemment être convenablement signalée en amont du tunnel.

5.3.3 Point de référence

Le point de référence est le point situé en principe, au milieu de la chaussée de droite de la route, à 1,5 m de hauteur et à une distance de l'entrée du tunnel égale à la distance d'arrêt (SD) pour la vitesse de référence. Cette distance d'arrêt est la distance nécessaire pour arrêter le véhicule roulant à la vitesse considérée en toute sécurité. Elle comprend la distance parcourue pendant le temps de réaction et la distance parcourue pendant le temps de freinage [CIE. 88 : 2004].

Cette distance d'arrêt est extrêmement variable et dépend du conducteur, de son véhicule, de la vitesse de ce dernier, de l'état et de la déclivité de la route et des conditions atmosphériques.

Comme la vitesse de référence, la distance d'arrêt doit être spécifiée par le maître de l'ouvrage. En l'absence d'autres éléments on peut admettre, à titre d'information, la correspondance conventionnelle entre la vitesse de référence et la distance d'arrêt.

6 Exigences photométriques

6.1 Eclairage de jour

6.1.1 Détermination des luminances

La détermination des luminances s’applique aux différentes zones d’un tunnel d’une longueur supérieure à 200 m.

6.1.1.1 Remarques préliminaires

Les conditions de visibilité dépendant sensiblement de la géométrie du tunnel, il est souvent souhaitable de commencer par les définir dans le cas le plus simple d'un tunnel, qu'on désignera sous le nom de "tunnel de référence", et qui serait long, rectiligne et horizontal, aussi bien dans sa partie couverte que dans sa zone d'accès.

Sauf spécification contraire, les luminances définies dans le présent document sont exprimées en cd/m² et s'entendent dans la direction de l'œil d'un observateur situé au milieu de la chaussée de droite de la route, à une hauteur de 1,5 m et sous un angle de 1° par rapport au plan de la chaussée.

Sauf spécification contraire, le terme luminance de la route doit être compris, dans ce qui suit, comme la luminance moyenne du revêtement routier mesurée le long d'une ligne transversale à l’axe de la route.

6.1.1.2 Luminance dans la zone d’accès

La luminance L20 dans la zone d'accès est définie comme la moyenne des luminances dans un cône d'un angle d'ouverture de 20° (2 x 10°), pour un observateur situé au point de référence et dirigeant son regard vers un point centré à une hauteur égale à un quart de la hauteur de l’ouverture du tunnel (Figure 3).

Cette luminance est conventionnellement considérée comme représentative de l'état d'adaptation de l'œil d'un automobiliste s'approchant de l'entrée du tunnel lorsqu'il se trouve au point de référence et sert de base au calcul de la luminance dans la zone de seuil. De préférence, elle doit être calculée ou alors mesurée au moyen d'un luminancemètre d'ouverture de 20°.

Le calcul est souvent le seul procédé applicable lorsque, comme c'est le cas le plus fréquent, l'installation d'éclairage doit être conçue au moment où le tunnel n'est pas encore entièrement construit. Selon le degré de précision exigé, l'une des méthodes suivantes peut être utilisée.

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6.1.1.2.1 Méthode 1 – Méthode approchée

La méthode approchée aussi appelée méthode par approximation donne uniquement une indication grossière, et doit être utilisée seulement si on ne dispose pas suffisamment de données détaillées sur l'environnement immédiat de la tête du tunnel. Pour le dimensionnement de l’éclairage du tunnel, il est nécessaire de connaitre la plus haute valeur de L20 survenant au cours de l'année avec une fréquence suffisante [CIE 88 :2004].

Cette valeur dépend fortement des conditions atmosphériques et saisonnières. Pour utiliser cette méthode, les valeurs de L20 (en cd/m²) utilisées sont choisies dans le Tableau 1 en tenant compte des commentaires des différentes notes (1) à (4).

Tableau 1 – Luminance moyenne L20 dans le champ de vision conique à 20° (cd/m2)

Pourcentage de

ciel dans le

champ de vision

conique à 20°

35 % 25 % 10 % 0 %

Conditions de

luminance du

champ de vision

Normal

(NOTE 1)

Neige

(NOTE 1)

Normal

(NOTE 1)

Neige

(NOTE 1)

Normal

(NOTE 2)

Neige

(NOTE 3)

Normal

(NOTE 2)

Neige

(NOTE 3)

B H B H B H B H B H B H B H B H

Distance d’arrêt

de 60 m (4) (4) 4000 5000 4000 5000 2500 3500 3000 3500 1500 3000 1500 4000

Distance d’arrêt

≥ 100 m 4000 6000 4000 6000 4000 6000 4000 6000 3000 5000 3000 5000 2500 5000 2500 5000

NOTE 1 : Valeur dépendant essentiellement de l'orientation du tunnel:

B : valeur basse : entrée sud;

H : valeur haute : entrée nord;

Pour les entrées est et ouest, une valeur intermédiaire entre la valeur basse et la valeur haute doit être

choisie.

NOTE 2 : Valeur dépendant essentiellement de la luminosité de l'environnement:

B : valeur basse : environnement lumineux faible;

H : valeur haute: environnement lumineux élevé.

NOTE 3 : Valeur dépendant essentiellement de l'orientation du tunnel:

B : valeur basse : entrée nord;

H : valeur haute : entrée sud;

Les valeurs moyennes entre la valeur haute et la valeur basse doivent être calculées par interpolation.

NOTE 4 : Pour une distance d'arrêt de 60 m, on ne rencontre pas des pourcentages de ciel de 35% dans la pratique.

"Entrée nord" signifie un trafic vers le sud;

"Entrée sud" signifie un trafic vers le nord ;

Lorsqu'il n'est pas possible de déterminer avec précision le pourcentage de ciel, il est possible de

s'inspirer des données de la Figure 2.

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Distance d’arrêt = 160 m γ = 35 % Distance d’arrêt = 100 m γ = 27 %

Distance d’arrêt = 100 m γ = 16 % Distance d’arrêt = 100 m γ = 18 %

Distance d’arrêt = 160 m γ = 16 % Distance d’arrêt = 100 m γ = 3 %

Distance d’arrêt = 160 m γ = 18 % Distance d’arrêt = 100 m γ = 6 %

Figure 2 – Distance d’arrêt et pourcentage de ciel

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6.1.1.2.2 Méthode 2 – Détermination de L20

La méthode 2 qui est plus précise doit être utilisée si on dispose d'une image prise à la distance d'arrêt, de la tête du tunnel. Dans cette méthode, l'évaluation de L20 est obtenue à partir d'un croquis de l'environnement de l'entrée du tunnel et est calculée à l'aide de la formule suivante:

𝐿20 = 𝛾 ∙ 𝐿𝐶 + 𝜌 ∙ 𝐿𝑅 + 𝜀 ∙ 𝐿𝐸 + 𝜏 ∙ 𝐿𝑡ℎ (1)

avec:

γ Pourcentage de ciel dans le champ de vision conique à 20 degrés

ρ Pourcentage de route dans le champ de vision conique à 20 degrés

ε Pourcentage d’environnement dans le champ de vision conique à 20 degrés

τ Pourcentage d’entrée du tunnel dans le champ de vision conique à 20 degrés

LC Luminance du ciel

LR Luminance de la route

LE Luminance de l'environnement

Lth Luminance de la zone de seuil

et

𝛾 + 𝜌 + 𝜀 + 𝜏 = 1 (2)

Dans la formule (1), la valeur de Lth est l'inconnue à déterminer. Pour les distances d'arrêt supérieures à 100 m, la

valeur de τ est basse (inférieure à 10%) et, étant donné que Lth est déjà basse par rapport aux autres valeurs de

luminance, la part de Lth peut être négligée.

Pour une distance d'arrêt de 60 m, on peut écrire:

𝐿20 =𝛾∙𝐿𝐶+𝜌∙𝐿𝑅+𝜀∙𝐿𝐸

1−𝜏∙𝑘 (3)

Comme k ne peut jamais être supérieur à 0,1 le produit τ.k est négligeable et on peut écrire l’ expression sous la

forme :

𝐿20 = 𝛾 ∙ 𝐿𝐶 + 𝜌 ∙ 𝐿𝑅 + 𝜀 ∙ 𝐿𝐸 (4)

Avec : 𝛾 + 𝜌 + 𝜀 < 1 (5)

Si on ne dispose pas des valeurs concernant l'environnement, les données pour LE, LR, LE (exprimées en kCd/m²) données dans le Tableau 2 peuvent être utilisées.

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Tableau 2 – Luminance typique de surfaces

Sens de circulation

LC

(kCd/m2)

LR

(kCd/m2)

LE

(kCd/m2)

Rocher Construction Neige Végétation

Nord 8 3 3 8 15 (V, H) 2

Est – Ouest 12 4 2 6 10 (V)

2 15 (H)

Sud 16 5 1 4

5 (V)

2 15 (H)

NOTE 1 V se rapporte aux surfaces verticales.

NOTE 2 H se rapporte aux surfaces verticales.

Pour estimer les pourcentages des composantes de L20, il convient de prendre une photo de l’entrée du tunnel à partir du point de référence, l'axe de prise de vue étant orienté conformément à 6.1.1.2, vers un point au centre du portail à une hauteur égale au quart de la hauteur de l’ouverture du tunnel.

Le cercle d'intersection du cône d'observation avec le plan vertical du portail est ensuite reporté sur la photo; les zones des composantes sont délimitées, leur surface étant calculée en pourcentage de la surface du cercle. Le rayon de ce cercle peut être calculé, à l'échelle de la photo, à partir d'une dimension connue de l'image; par exemple la hauteur du portail du tunnel. Voir Figure 3.

Exemple:

Distance d'arrêt : SD = 100 m

Hauteur du portail = 5 m (13,7 mm sur la photo).

Le rayon recherché : 𝑅 = 𝑆𝐷 ∙ tan(10°) = 0,176 ∙ 𝑆𝐷 (6)

A l'échelle du plan du portail : 𝑅 =𝑆𝐷∙13,7𝑚𝑚

5= 247 𝑚𝑚 (7)

Donc 𝑅 = 0,176 ∙ 274 𝑚𝑚 = 48,3 𝑚𝑚 (8)

Une photo peut également être utilisée si, le tunnel n'étant pas construit, la méthode par approximation (voir 6.1.1.2.1) s'impose.

La ligne de ciel ne doit pas dans ce cas être modifiée pendant la construction. Sinon, il convient de recourir à un dessin à l'échelle. La photo ou le dessin peut alors être comparé au croquis le plus ressemblant de la Figure 2, dont le pourcentage spécifique de ciel est connu. Si ce pourcentage ne correspond pas à l’une des valeurs duTableau 1, la valeur de L20 doit être calculée par interpolation.

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Figure 3 – Vue en perspective de l'entrée du tunnel avec le cercle d'intersection du cône d'ouverture de 20° avec le plan vertical du portail

6.1.1.3 Luminance dans la zone de seuil

Afin d'éviter la sensation de trou noir et de créer des conditions de luminance minimales pour obtenir une visibilité suffisante des objets pouvant exister dans la zone d'entrée, la luminance de la route dans la zone d'entrée doit atteindre certaines valeurs minimales, fonction de la luminance dans la zone d'accès. En pratique, on est amené à distinguer dans la zone de seuil, une première moitié où la luminance de la route est constante et est appelée luminance seuil (Lth) .

Lth peut s'exprimer comme une fraction k de L20 :

𝐿𝑡ℎ = 𝑘 ∙ 𝐿20 (9)

Comme la proportion prise par la vue de l'entrée d'un tunnel est fonction de la longueur de la zone d'accès, la valeur de k minimale à respecter est aussi fonction de cette distance d'arrêt selon le Tableau 3.

Tableau 3 – k en fonction de la distance d’arrêt

Distance d’arrêt SD k

60 m 0,05

100 m 0,06

≥ 160 m 0,10

NOTE Dans le Tableau 3., les valeurs intermédiaires sont calculées par interpolation.

Dans la seconde moitié de la zone de seuil, la luminance de la route peut décroître tout en restant à la fin de la zone de seuil au-dessus de 40 % de Lth. Cette décroissance peut être continue ou discontinue par paliers. Dans ce dernier cas, le rapport des luminances de 2 paliers consécutifs ne peut être inférieur à 60 %. La luminance du premier palier sera donc au moins égale à 0,6 Lth, les paliers suivants se situant obligatoirement au-dessus de la courbe de la Figure 5.

Les luminances moyennes des parois sont, jusqu'à une hauteur de 2 m, au moins égales aux 80% des luminances de la route dans la même coupe du tunnel.

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Remarque : La visibilité d'objets dans la zone de seuil ne dépend pas uniquement de la luminance dans cette zone mais aussi du contraste que ces objets présentent par rapport au fond sur lequel ils se détachent. Plus précisément dans la zone seuil, si LO est la luminance de la face verticale d'un objet orientée vers l'observateur, la visibilité de l'objet est fonction du rapport C (voir Figure 4) :

𝐶 =𝐿𝑂−𝐿𝑡ℎ

𝐿𝑡ℎ∙ 100 (10)

Figure 4 – LO et Lth

Il s'ensuit que cette visibilité dépend non seulement du niveau de luminance Lth mais aussi de l'orientation de l'éclairage.

Pour une même valeur de Lth, la valeur de LO peut être rendue sensiblement inférieure à Lth, et donc la visibilité augmentée, en utilisant des luminaires dits à contre-flux (souvent appelé CBL, Counter Beam Lighting) qui émettent une partie importante de leur flux lumineux dans la direction opposée à celle du sens de déplacement des véhicules. Certains estiment que, de ce fait, Lth peut être réduit.

Cette possibilité n'a pas été retenue par suite notamment de l'influence de la lumière du jour sur la luminance verticale des objets situés dans la zone seuil, particulièrement pour les tunnels orientes E-O, ce qui réduit l’efficacité de l'éclairage par contre-flux, par l'augmentation de l'effet du trou noir qui en résulte, son efficacité moindre dans le cas de tunnels dont le trafic est constitué par une proportion importante de véhicules lourds et par diminution de la visibilité des marquages routiers diffusants.

Les effets de la fumée avec un éclairage par contre flux ont un impact d’autant plus négatif qu’avec un éclairage symétrique.

L'utilisation de luminaires à contre-flux ne doit cependant pas être écartée car elle permet souvent, dans le cas de revêtements spéculaires, d'obtenir la même luminance avec des puissances lumineuses plus faibles. Une étude d’éclairage optimale passe par un choix optimal des facteurs d'influence. Un revêtement clair (réflectance ≥ 0,1) et des murs blancs (réflectance ≥ 0,6) augmentent l'efficacité du système d'éclairage. Cet effet bénéfique est avéré pour l'éclairage symétrique mais l’est moins pour un éclairage par contre-flux pour des raisons d’éblouissement. Cet effet bénéfique se manifeste dans l'ensemble du tunnel. L’éclairage par contre flux a seulement un effet bénéfique dans la zone d'entrée. Il n’est pas autorisé dans la zone du tunnel. Les gains d'énergie sont par ailleurs limités.

La consommation d'énergie de l’éclairage de la zone d’entrée (renforts) est diminuée de par la limitation de la vitesse autorisée. Une distance d’arrêt SD plus petite couplée à un fronton du tunnel bien conçu limite la proportion de ciel dans le calcul du L20.

6.1.1.4 Luminance dans la zone de transition

La réduction de la luminance de la route dans la zone de transition s'effectue, en principe, selon la courbe de la Figure 5.

L'abscisse de départ de la zone de transition se situe à la fin de la zone de seuil (t = 0).

Cette courbe peut être remplacée par une courbe en paliers ne se situant jamais en-dessous de la courbe continue. Le rapport maximal permis lors du passage d'un palier à l’autre est de 3/1. La fin de la zone de transition est atteinte lorsque la luminance atteint le triple de la luminance dans la zone intérieure.

La luminance moyenne des parois du tunnel est jusqu'à une hauteur de 2 m, au moins égale à 80% de la luminance de la route dans la même section transversale du tunnel.

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Figure 5 – Représentation schématique du niveau de luminance dans les différentes zones

6.1.1.5 Luminance dans la zone intérieure

La luminance moyenne de la route dans la zone intérieure du tunnel est donnée ci-dessous en fonction de la distance d'arrêt SD et du volume moyen du trafic journalier, exprimé en nombre de véhicules par jour (V/j) ,compté par tube de tunnel.

Tableau 4 – Valeurs de luminance (Cd/m2) dans la zone intérieure

Distance d’arrêt SD

Densité de trafic

Faible Moyenne Dense

< 5.000 V/j ≥ 5.000 V/j

< 20.000 V/j ≥ 20.000 V/j

≤ 60 m 1 2 3

100 m 2 4 6

≥ 160 m 5 10 12

NOTE 1 La luminance de jour ne peut être inférieure à celle de nuit le long des routes d'accès. Les luminances moyennes des parois sont, jusqu'à une hauteur de 2 m, au moins égales aux 80% de luminances de la route dans la même coupe transversale du tunnel.

NOTE 2 Cette luminance dans la zone intérieure correspond au régime d'éclairage jour effectif sur toute la longueur du tunnel.

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6.1.1.6 Luminance dans la zone de sortie

D'une manière générale, un renforcement de l'éclairage dans la zone de sortie n'est pas requis, mais peut être utile pour :

améliorer la vision et la visibilité de petits véhicules eux-mêmes précédés de véhicules de grandes

dimensions;

permettre aux véhicules venant de quitter le tunnel de distinguer dans leur rétroviseur les véhicules

éventuellement présents dans la zone de sortie.

Lorsqu'un tel éclairage est installé, il assure un niveau de luminance de la route égal à 5 fois celui de la zone intérieure.

6.1.1.7 Uniformités de luminances

Une bonne uniformité dans les répartitions des luminances doit être assurée aussi bien sur la route que sur les parois.

On considère que cette condition est réalisée dans la zone intérieure lorsque le rapport entre la luminance minimale Lmin et la luminance moyenne Lave de la route et des parois (prises séparément), jusqu'a une hauteur de 2 m, est, dans toute section transversale du tunnel, au moins égal à 0,4 et que le long de la ligne centrale de chaque chaussée le rapport entre la luminance minimale Lmin et la luminance maximale Lmax est au moins égal à 0,7 (uniformité longitudinale).

Si on travaille dans les autres zones avec des paliers bien définis, les mêmes niveaux des uniformités de luminance sont d'application.

La moyenne des luminances des zones d'arrêt d'urgence doit au moins être égale à la moyenne des luminances de la route.

6.1.1.8 Éblouissement

L'éblouissement dû aux luminaires est évalué à partir de l'accroissement du seuil de contraste (TI) calculé par l'une des formules suivantes:

𝑇𝐼 =65∙𝐿𝑉

𝐿𝑅0,8 si LR ≤ 5 cd/m² (11)

𝑇𝐼 =95∙𝐿𝑉

𝐿𝑅1,05 si LR > 5 cd/m² (12)

où

LR est la luminance de la route

LV est la luminance de voile [CIE 88 :2004]

La valeur de TI est inférieure à 15% (dans toutes les zones du tunnel à l'exception de la zone de sortie).

6.1.1.9 Effet de papillotement

L'effet de papillotement se manifeste lorsque le champ de vision du conducteur d'un véhicule est soumis à des variations périodiques de luminance provoquées principalement par un espacement inadéquat des luminaires.

L'inconfort dû à l'effet de papillotement dépend:

a) du nombre de variations de la luminance par seconde (fréquence de papillotement);

b) de la durée totale de l'exposition du conducteur au phénomène;

c) du gradient de changement de luminance dans un même cycle;

d) du rapport entre les luminances maximale et minimale dans un même cycle.

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a), b) et c) dépendent de la vitesse du véhicule et de la distance entre luminaires;

c) dépend également des caractéristiques photométriques des luminaires.

d) dépend des caractéristiques photométriques des luminaires et de leur espacement.

En général l'effet de papillotement est négligeable pour des fréquences de papillotement inférieures à 2,5 Hz ou supérieures à 15 Hz. La Figure 6 définit la zone de papillotement gênant en fonction de la vitesse V des véhicules et de l’espacement des luminaires.

Figure 6 – Zone de papillotement gênant en fonction de la vitesse V des véhicules et de l’espacement d des luminaires

Lorsque la distance entre la fin de la zone lumineuse d'un luminaire et le début de la zone lumineuse du luminaire suivant est inférieure à la longueur de cette zone lumineuse, l'effet de papillotement est généralement négligeable.

La fréquence de papillotement (Hz) peut être calculée en divisant la vitesse de déplacement (en m/s), par la distance entre luminaires (m).

6.1.1.10 Guidance optique

Il est souhaitable d'assurer une guidance optique pour les conducteurs des véhicules en matérialisant, par une disposition linéaire des luminaires dans le tunnel, le tracé géométrique de celui-ci. Cette guidance est optimale lorsque les appareils d’éclairage du régime d’éclairage de base forment une ligne continue. Dans l'éclairage de la ligne est la distance entre deux luminaires consécutifs ou moins d'une longueur du luminaire, éclairage de ligne continue, ils sont placés consécutivement. L'éclairage de base comprend un mode nuit et en mode jour sur toute la longueur du tunnel. En cas d'implantation discontinue, il faut veiller particulièrement à éviter l'effet de papillotement décrit au paragraphe précédent.

Il est souhaitable que le régime jour-nuit soit effectué comme un éclairage linéaire continu à partir d'une longueur de tunnel de 125 m.

6.1.1.11 Cas particuliers

Les considérations qui précèdent supposent implicitement que l'on se trouve dans le cas d'un tunnel dont les dimensions géométriques et les conditions d'accès répondent à la définition donnée au point 6.1.1.1. d'un tunnel de référence.

Cette guidance est optimale lorsque les appareils d’éclairage assurent l’éclairage de base.

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Ceci pourrait ne pas être le cas si l'entrée du tunnel est décentrée par rapport à la direction suivie par le véhicule lorsque celui-ci atteint le point de référence. Les considérations des paragraphes précédents restent cependant valables à condition de toujours conserver l'axe du cône définissant L20 dirigé vers l'entrée du tunnel. Notons que le cas où l'entrée du tunnel ne serait pas vue du point de référence ne peut être admis pour des raisons évidentes de sécurité. La vitesse limite autorisée doit alors être adaptée en conséquence.

Si la longueur du tunnel est telle que les distances définies dans les diverses zones ne peuvent être respectées, le tunnel est dit "court" et fait l'objet du paragraphe suivant.

6.1.2 Détermination des régimes d’éclairage du tunnel

Le niveau de luminance d'un tunnel est déterminé conformément à l'arbre de décision de la figure 7.

Figure 7 – Arbre de décision pour la détermination des régimes d’éclairage du tunnel

6.2 Eclairage de nuit

6.2.1 Section de route avec éclairage public

Si le tunnel fait partie d'un tronçon routier doté d'un éclairage public, les niveaux de l'éclairage à l'intérieur du tunnel sont au moins égaux à ceux de l'éclairage des routes d'accès; les uniformités sont au moins égales à celles à l'extérieur du tunnel.

Remarque : Il est recommandé de doubler le niveau de luminance dans les tunnels comprenant des dérivations.

6.2.2 Section de route sans éclairage public

Si le tunnel fait partie d'un tronçon routier qui n'est pas éclairé, l'intérieur du tunnel est équipé d'un éclairage qui répond aux exigences suivantes :

la luminance moyenne de la route (et de la partie inférieure des parois) est au moins égale à 1 cd/m² ;

l'uniformité générale de la route (et de la partie inférieure des parois) Lmin/Lave est au moins égale à 0,40;

L’uniformité longitudinale de la route Lmin/Lmax est au moins égale à 0,70 pour chaque chaussée,

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Ces conditions s'appliquent également aux tunnels courts même si ceux-ci ne sont pas éclairés durant la journée.

6.2.3 Tronçon de route qui suit la sortie du tunnel

Le tronçon de route qui suit la sortie du tunnel doit être éclairé sur une distance qui correspond à au moins 5 secondes de trajet pour la vitesse de référence. La luminance moyenne de ce tronçon doit être au moins égale au tiers de la luminance dans la zone de sortie du tunnel, avec un niveau minimal de 0,5 cd/m².

7 Exigences relatives à l'installation et à sa maintenance

7.1 Régimes d'éclairage et leur commande

La luminance dans la zone d'accès suit les variations de l'éclairage naturel. Comme les luminances dans les zones de seuil et de transition du tunnel doivent lui rester proportionnelles, une régulation automatique de l'éclairage artificiel doit être prévue. Le niveau minimum de luminance à réaliser dans la zone de seuil (L th) peut être évalué de manière continue en multipliant la valeur réelle de L20 par le facteur k du tunnel. Cette valeur actuelle de L20 peut être déterminée par un luminancemètre approprié qui doit théoriquement se trouver au point de référence. Ce point se situe cependant dans le gabarit réservé au trafic et est donc inaccessible. Le problème peut alors être résolu en installant le luminancemètre à proximité du point de référence, tout en visant autant que possible l'entrée du tunnel. Ses indications doivent ensuite être ajustées par utilisation d'un facteur de correction approprié. L'alignement de l'appareil de mesure de luminance doit être vérifié tous les ans.

Le rôle du système de régulation est de veiller à ce que le régime des lampes réellement en service soit celui qui doit théoriquement assurer la luminance Lth nécessaire. Cette régulation peut se faire par sauts ou de manière continue. Une régulation continue est évidemment idéale mais est difficilement envisageable dans le cas d’utilisation de lampes à décharge. C'est la raison pour laquelle la régulation par paliers est souvent utilisée. Bien qu'il serait souhaitable que le rapport entre paliers successifs ne dépasse pas 3, des rapports plus élevés, allant jusque 5 sont acceptables. Mais il faut remarquer que les économies faites lors de l'installation peuvent être compensées par une augmentation de la consommation énergétique puisque, pour des conditions de sécurité, le niveau de luminance à réaliser dans une installation discontinue doit toujours être supérieur à celui donné par une régulation continue. Il est donc nécessaire de faire un bilan économique pour chaque cas particulier. Une attention spéciale doit aussi être accordée à la réponse dynamique des systèmes de régulation. Ceux-ci doivent être à même de répondre aux fluctuations des conditions d'éclairage à prendre en considération. Ceci afin d'éviter les fluctuations gênantes pour l'usager de la route.il n'est pas nécessaire de tenir compte de variations rapides dans l'éclairage extérieur, comme celles dues par exemple au passage d'un nuage. Par contre, des ombres créées par le passage du soleil derrière un obstacle (bâtiment par exemple) doivent provoquer la réaction du système. Le système de commande doit afficher, et si possible enregistrer, les valeurs instantanées de L20 et Lth. Le choix d’une commande de type CLO (constant lumen output) évite une premier surdimensionnement de l'éclairage.

NOTE 1 Pour une longueur du tunnel comprise entre 25 et 75m, le régime jour est contrôlé au moyen d’une horloge astronomique (ou gestion temporelle).

NOTE 2 Pour les tunnels de longueur comprise entre 75 et 125 m, le niveau du régime jour sombre est géré par minuterie ou par un capteur photovoltaïque (luxmètre). Le niveau de régime jour clair est géré par luxmètre.

7.2 Maintenance

En dehors de l'entretien de l'installation électrique et du remplacement d’auxiliaires vétustes ou défaillants, la maintenance comprend principalement un nettoyage périodique des luminaires et des parois.

Le nettoyage des luminaires est nécessaire si l'on veut éviter des pertes importantes de flux lumineux et donc, pour une même consommation en énergie électrique, une réduction importante des luminances dans le tunnel. Si les luminaires sont suffisamment hermétiques (degré de protection au moins égal à IP 66 selon la norme NBN IEC 60598, ce nettoyage peut se limiter à un nettoyage externe.

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L'effet de la pollution des parois du tunnel en termes de la contribution de la réflexion sur les performances est considérable. Un nettoyage des parois est essentiel. Le maintien de parois claires améliore la guidance optique et les contrastes et donc la visibilité des objets se détachant sur les parois.

Les luminaires sont en un matériau qui, après le nettoyage, ne présente pas de dégradation ni déformation du flux lumineux sortant (efficacité du luminaire) ou une dégradation ou déformation négligeable.

Les luminancemètres utilisés pour la régulation automatique des régimes d'éclairage doivent également être vérifiés et nettoyés. Leur étalonnage s'effectue au moins une fois par an.

La fréquence des nettoyages dépend des conditions de trafic et de la nature des revêtements des parois et doit être déterminée par l'expérience.

Une attention spéciale est accordée à la vérification mécanique des fixations des luminaires ainsi qu'à leurs systèmes de fermeture et à l’absence de corrosion.

7.3 Éclairage de secours

7.3.1 Généralités

Une installation d'éclairage de tunnel est toujours alimentée au moyen de l'énergie électrique. Par conséquent, le fonctionnement de l'éclairage dépendra de la présence de la tension normale du réseau au niveau de l'équipement électrique.

Il faut donc prendre en considération les conséquences d'une interruption brusque de l'alimentation électrique et donc de l'éclairage et de la visibilité dans le tunnel. Les moments les plus critiques apparaissent lors de la disparition brusque de l'éclairage normal. Il est alors nécessaire que l'éclairage de secours intervienne le plus vite possible (en pratique en moins d'une demi-seconde) dès cette disparition. La réaction instinctive du conducteur sera de freiner plus ou moins fort et par la suite d'allumer ses phares. Une telle situation peut provoquer des collisions en chaîne.

En pratique, cela implique que les circuits électriques d'au moins une partie de l'installation d'éclairage soient alimentes par un réseau de secours En règle générale, le circuit correspondant au régime d’éclairage de base est raccordée au réseau de secours.

7.3.2 Information sur le défaut

Afin de pouvoir avertir le conducteur approchant le tunnel d'une déficience de l'installation d'éclairage, un panneau de signalisation est monté quelques mètres en amont du portail du tunnel. Ce panneau indiquera que la vitesse dans l’intérieur du tunnel est temporairement limitée à un niveau réduit, Normalement, ce panneau sera de type à visibilité conditionnée afin que le message ne soit délivré uniquement qu'en cas de nécessité.

7.3.3 Alimentation énergétique

Le choix du type d'alimentation de secours dépendra des conditions locales. II faut également prendre en considération les caractéristiques de démarrage et de rallumage des lampes installées dans les circuits de secours. Le choix du système d'alimentation de secours peut aussi être influencé par la nécessité de mettre en œuvre des systèmes de secours pour les installations de ventilation, de pompage, de détection et de signalisation de trafic, etc.

Il est à noter qu'un système d'éclairage de secours n'est généralement pas nécessaire en cas de tunnels courts non-éclairés.

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Annexe A (informative)

Distance d’arrêt

A.1 Distance d’arrêt

Figure 8 – Distance d'arrêt pour un conducteur en fonction de la vitesse du véhicule et de la déclivité (montée ou descente) de la route (pour chaussées humides et propres et des pneumatiques

moyennement usés) [CIE88 :2004]

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Bibliographie

[1] CIE 31 Glare and uniformity in road lighting installations, Vienne, 1976

[2] CIE 61 Tunnel entrance lighting - A survey of fundamentals for determining the luminance in the threshold zone, Vienne, 1984

[3] CIE 88, Guide for the Lighting of Road Tunnels and Underpasses, Vienne, 2004

[4] CIE 140, Road Light Calculation, Vienne, 2000