根据道路照明设计标准论道路照明的设计

　　摘要：城市道路是解决城市及城市周边交通的重要手段，其通行能力和效率远远高于普通公路，是社会繁荣、经济发展的表现。在白天自然光的照射下，若无特殊天气影响，驾驶员能够正常行驶。但在夜晚，为了安全行驶，道路照明非常必要。道路照明的目的就是使驾驶员在夜间行驶时，能辨清道路上的障碍物、行人、车辆及其他情况，以保证行车安全。
　　关键词：道路照明；标准；设计
　　1评价道路照明设计好坏的标准
　　1．1照明水平
　　路面上的照度取决于路面或物体的表面亮度。路面上的物体能被看清楚，主要取决于物体的反射光线，反射光线越多，视感觉越强，物体看得越清楚。平均亮度高，驾驶员易分辨物体的形状和颜色，即视功能强。欲使夜间照明与自然光线质量一致很不经济，但可在能够实现的设计限度内尽量提高夜间照明的视觉效果。
　　1．2照明均匀度
　　根据邦森一罗斯科定律，在一定条件下，物体越亮，察觉它的时间越短。人由亮人暗或由暗人亮，光强发生变化，需要适应过程，照明均匀度直接影响驾驶员判断事物的时间，关系着交通安全，因此公路上良好的照明均匀度至关重要。照明设计必须考虑驾驶员的视觉要求，若环境亮度变化过大，一定要设置过渡空间，使眼睛有足够的视适应时间，保证驾驶员能、准确地获得道路交通信息，并能在夜间驾驶时有良好的安全感和舒适感。
　　1．3眩光限制
　　在一个照明环境中，视野中的极高亮度物体或强烈亮度对比物使观察者产生不舒适感或视功能下降的现象，称为眩光。夜间行车时，驾驶员间断地受到对面车辆前灯的强光照射。光线在眼睛内散射导致视功能下降，眼睛灵敏度降低，产生失能眩光。户外照明器向水平方向和上方射出的光线也会造成眩光。影响驾驶员观察前方路况，甚至对天空造成光污染。因此公路应采用截光型灯具以严格限制水平光线来避免眩光，这样还可使路面获得较高的亮度。
　　1．4道路照明的诱导性
　　视觉诱导性依靠公路沿线交通提示标志、防碰撞栏杆和照明设施等来实现，以使行车更安全、舒适。增强诱导性措施如添加路面中线，给驾驶员提供道路的走向、坡度，不同路段设置不同效果的灯光，主干线采用杆柱式常规照明，交叉路I21采用高杆照明等。
　　2公路照明设计
　　2．1主线照明器的布置
　　常规照明布灯方式有：
　　单侧布置：诱导性好，造价低，但不设灯的一侧路面亮度较低。
　　双侧交错布置：总的亮度均匀度好，但诱导性不如单侧布灯效果好。
　　双侧对称布置：适合于双向双车道以上的公路，路面平均亮度增加，诱导性良好。
　　横向悬索布置：较高的照度和均匀度，眩光较少；杆柱数量少，事故率降低。
　　中心对称布置：灯具在中间隔离带上用Y形或T形杆安装，对紧急停车带、行车道侧都有光通照亮，效率高、诱导性好。
　　道路主线布灯还应考虑照明器排列的诱导性，灯杆的排列要与地形相结合，避免出现灯杆林立的混乱状态。道路弯曲部分照明灯具要沿弯曲部分的外侧布置。以上五种布灯方式还可结合使用。
　　2．2灯具的安装高度、悬挑长度、仰角等
　　主线照明广泛采用杆柱式常规照明。一般沿道路一侧、两侧或中间带布置，在灯杆上安装1—2盏路灯，根据行车视觉要求，照明器不宜安装得过低，否则会增加眩光。灯具至不设灯一侧的水平距离称为路面有效宽度Weff。灯具安装高度取决于路面有效宽度，一般灯具安装高度在10—15m最经济。灯具的纵向间距一般为30—80m，合理设计纵向间距，以便产生良好的视觉效果，见表1。
　　表1截光型灯具布灯方式与安装高度、间距的关系
　　布灯方式 安装高度H(m) 间距S(m)
　　单侧布置 H≥Weff S≤3H
　　交错布置 H≥0.7Weff S≤3H
　　对称布置 H≥0.5Weff S≤3H
　　灯具悬挑长度不宜超过安装高度的1／4，一般为12m。不平整的地面，为获得好的视觉诱导性，悬挑长度可适当调整，使灯具排列在一条线上。灯具的仰角不宜超过15°，仰角增大虽可增加路面的照射范围，但也会增加眩光。
　　城市道路的进出口常采用高杆照明。高杆照明具有良好的路面亮度和均匀度，使驾驶员在较远的地方就能预知将要到达汇合点或交叉点，提前做好心理准备。高杆照明是将多个大功率光源的照明器安装在15—40m高的灯杆上进行大面积照明。高杆多安装在车道以外，易于维护。这种照明方式应用范围广、均匀度高、经济性好，适用于公路的进出口、立体交叉点、停车场、广场、收费站、码头等场所。
　　2．3灯具及光源的选择
　　我国新世纪城市道路照明要求实施绿色照明工程，节约用电，既满足城市道路照明要求又减少环境污染。因此要采用高光效、低能耗的光源，且灯饰的造型要美观、简洁，与周围景观相协调。公路普遍采用高性价比的高压钠灯。高压钠灯利用高压钠蒸气放电发光，这种灯具寿命长、发光效率高、耗电少、透雾性强、不诱蚀，主要有普通型、高显色型、高光效型、低汞型、农用型等几种类型。大面积的金黄色灯光更能显示出高贵、典雅的气势，因此高压钠灯在道路、广场、车站、体育馆、高大厂房等场所广泛使用。
　　2．4路面平均照度计算
　　路面的平均照度计算公式：
　　式中：——光源光通量(lm)；
　　N——1系数，单侧或交错布灯N=1，双侧对称布灯N=2；
　　U——利用系数，可查专业的利用系数曲线图获得，与灯具的安装高度、路面宽度、仰角、悬挑长度等有关；
　　K——维护系数，见表2；
　　W——路面宽度(m)；
　　S——灯杆间距(m)。
　　表2道路照明的维护系数K
　　灯具防护等级 维护系数
　　＞IP54 0.70
　　≤IP54 0.65
　　
　　2．5路面平均亮度计算
　　采用利用系数法，公路路面的平均亮度计算公式：
　　式中，M是平均照度换算系数，沥青路面M=15[lx/(cd/m2)]，混凝土路面M=10[1x/(cd/m2)]；其余各参数同路面平均照度计算公式。[!--empirenews.page--]
　　2．6反光膜
　　公路车流量大，速度快，需要全线照明，但由于经济因素，有些路段并不设照明。不设照明的路段目前普遍采用由直径约为0．03cm的玻璃微珠贴在金属膜上制成的反光膜，将这种反光膜贴在路边的交通标志、路面标线或其他交通设施上，就成为有效的辅助照明器件。反光膜一旦受到车前灯的照射，光线便通过玻璃微珠的折射和金属膜的反射到达驾驶员的视野中，具有很好的诱导性，为安全行车提供了极大的方便。
　　3公路实例
　　某道路全长5km，沥青路面，处于城市范围内，采用双臂灯杆双侧对称布置，灯杆高13．6m，提供机动车道照明的灯具高14m，提供非机动车道照明的灯具高12m，挑臂2m。路灯在两侧绿化隔离带中央栽设。机动车道灯具采用飞利浦600W截光型高光效高压钠灯，光通量为90000lx，非机动车道采用飞利浦400W截光型高光效高压钠灯，光通量为55000lx。为防眩光，灯具仰角调为8°，并加防眩光灯罩。在路口、桥梁端头及城市规划路口处设14m高投光灯，上部设三套200W非对称投光灯具，光源采用高光通高压钠灯，安装时应注意调整角度以达到最理想的照明效果。现将为何机动车道选用600W灯具、非机动车道选用400W灯具的计算方法介绍如下：查表2，取K=0．65。灯杆间距定为40m。
　　3．1机动车道
　　机动车道取600W(光通量90000lm)计算：机动车道路面宽41m，双侧对称布灯，N取2。不同厂家、不同型号、不同功率的灯具的利用系数曲线图是有差别的，在利用系数曲线图中路面有效宽度与灯具安装高度的比值对应着u值，读者可从厂家提供的灯具选型手册中获得各种灯具的利用系数曲线图。
　　
　　路面平均照度
　　由于是机动车道，按《城市道路照明设计标准》，路面平均照度应维持在20lx，该道路属新安装光源，路面的初始照度应提高30％～50％，按最大值50％提高，初始设计时路面的平均照度应为30lx，符合照度要求。
　　路面平均亮度
　　按《城市道路照明设计标准》，路面平均亮度应维持在1.5cd/m2。该道路属新安装光源，路面的初始亮度应提高30％～50％，按最大值50％提高，初始设计时路面的平均亮度应为2．25cd／m2，符合亮度要求。所以机动车道照明可取600W灯具。
　　3．2非机动车道
　　非机动车道取400W(光通量55000lm)计算：非机动车道路面宽19m，单侧布灯，N取1。
　　
　　虽是非机动车道，但该道路为新建公路，车流量大，速度快，要求照明效果好，按《城市道路照明设计标准》，路面平均照度应维持在15lx，该道路属新安装光源，路面的初始照度应提高30％～50％，按最大值50％提高，初始时路面的平均照度应为22.5lx，符合照度要求。
　　路面平均亮度=
　　《城市道路照明设计标准》中对非机动车道亮度并未明确规定，结合机动车道亮度及工程特点，对非机动车道路面平均亮度按1cd/m2进行核算，该道路属新安装光源，路面的初始亮度应提高30％～50％，按最大值50％提高，初始设计时路面的平均亮度应为1．5cd/m2，符合亮度要求。
　　所以非机动车道照明可取400w灯具。
　　4公路照明供配电系统
　　公路供配电系统是指电能由电力部门输电网提供的输电线路(10kV或35kV)，经由变压器将电压降为公路机电设备用电电压(380W220V)，再由低压线路直接为公路沿线设施提供符合标准的电能。照明供电线路常采用电缆埋于地下，通过保护管等将照明供电线路接在灯具上。上例公路的高压电源由供电局提供10kV高压架空线路引入，采用电力电缆穿碳素波纹管敷至箱变内。箱变在向路灯供电的同时，在大型路口向交通监控、信号指示等设施供电。本段道路处于城市范围，后半夜电压较高，车流量较少，为节约能源，且避免午夜电压过高对灯具的损毁，路灯箱变内采用7级有载调压油浸式变压器，配新型高性能有载调压开关和综合控制器，在夜间不同时段，根据供电电压的不同相应降低电压。
　　5结束语
　　目前我国道路照明尚在发展中，一些道路只是在沿线的重要场所才设置照明设施。但随着道路发展需求的增长和经济水平的提高，我国道路照明系统也定会日臻完善，达到令人满意的效果。
　　参考文献：
　　[1]杨博，孙荣芳．《建筑装饰工程照明》[M]．安徽：安徽科学技术出版社，l996
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　　[3]中国建筑东北设计研究院．JGJ16—2008中华人民共和国行业标准《民用建筑电气设计规范》[S]．北京：中国建筑工业出版社，2008
　　[4]中国建筑科学研究院．CJJ45—2006《城市道路照明设计标准》[S]．北京：中国建筑工业出版社，2006

《根据道路照明设计标准论道路照明的设计》

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