城市道路照明设计概述

　　摘要：随着城市建设的发展，城市道路照明工程已成为城市的一个重要窗口。如何节省运营管理费用，最大限度地发挥路灯的社会、经济效益，选择经济合理的供配电方式，灵活准确的控制管理模式，找到一种行之有效的节能方法是目前路灯系统设计中的一个重点和难点。本文在综合分析了城市道路照明系统的功能、设计原则和标准的基础上，提出道路照明的总体设计思路与节能设计方法。

　　关键词：城市道路;路灯;照明;设计

　　随着城市化进程的不断加快，全国许多城市都在大量地修建城市道路，以解决交通堵塞的问题，城市道路的规划设计中照明设计就是其中一个重要内容，城市公共道路照明工程已经成为了代表一个城市形象的重要标志之一，同时也是城市建设不可缺少的公用设施之一。如何节省运营管理费用，最大限度地发挥路灯的社会、经济效益，选择经济合理的供配电方式，灵活准确的控制管理模式，是目前城市道路照明系统设计中的一个重点和难点。本文在综合分析了城市道路照明系统的功能、设计原则和标准的基础上，提出道路照明的总体设计思路与设计方法。

　　1城市道路照明的功能性和装饰性

　　城市道路照明作为功能照明，其目的是在夜间为驾驶人员和行人提供一个良好的视觉条件和光环境，能清晰地看清路上的障碍物、行人及车辆等，让司乘人员和行人安全，舒适通行。因此，城市道路照明的功能性是主要的。

　　城市道路照明作为景观照明，是照明工程中的一种形式、灯饰艺术的一个分支，也是环境美化艺术不可替代的组成部分之一。它是景观环境设计的主要手段之一。因为灯饰和灯光的设计和选材处理等都能有效的体现和发挥时代的特征和美的旋律。景观照明最能演染环境气氛、提高喜庆氛围。它是人类进步和现代文明发展的体现。城市道路照明的装饰性是次要的。

　　2城市道路照明的设计原则和标准

　　城市道路照明设计必须满足城市电力规划规范等国家现行的有关标准和规范的要求;使城市道路照明技术先进、科学合理、节省能源。能为驾驶员及行人提供安全、舒适、经济、节能的良好环境。在道路照明的设计中，我们一般遵循以下原则：(1)应突出城市特色。每一个城市都有一个定位：或是现代繁华，富含现代意识;或是古朴典雅，富含历史文化;或是异域风光，富含民族风情等。根据城市定位确定该地区的灯光定位，形成一个整体规划，这是一个城市灯光环境规划设计的前提。(2)应按城市区域功能的划分来确定各灯光景区的表现主题：如商业区要灯光变幻、气氛热烈;行政中心区则要庄重大方、高雅严肃;旅游区要温馨祥和、绚丽多彩。(3)合适的光特性，如光强分布、灯具表面亮度，遮光角等。应要求灯光与自然环境、建筑环境、人文环境和城市片区功能的和谐一致，不同的环境、不同的载体要有不同的主题思想、表现手法和实现方法。(4)、符合使用场所的环境条件。应注重白天景观的美化和保持，并有效控制光污染现象的发生。(5)、经济性，如灯具光输出比、电气安装容量、初投资及维护运行费用。(6)、符合防触电保护要求。

　　3城市道路照明的设计方法

　　3.1确定道路状况

　　目前城市道路状况评价指标主要包括以下几个方面：(1)道路宽度(2)中央隔离带宽度(3)非机动车道及人行道宽度(4)道路表面材料及表面反射系数。

　　3.2根据道路状况，确定道路等级及相应标准

　　通常情况下，可将城市道路照明分为机动交通道路照明和人行交通道路照明两类，机动交通道路又可划分为快速路、主干路、次干路、支路四个等级，快速路红线宽度60-70米，一级主干路红线宽度50-60米，二级主干路红线宽度40-50米，次干路红线宽度25-40米，支路红线宽度15-25米。表一给出了机动交通道路照明标准值，包括路面平均亮度、总均匀度、纵向均匀度、眩光限制、环境比等机动交通道路照明的评价指标。

　　表一机动交通道路照明标准值

　　道路级别平均亮度Lav(cd/m2)维持值总均匀度U0最小值纵向均匀度UL最小值眩光限制TI(%)最大初试值环境比SR最小值

　　快速路 1.5/2.0 0.4 0.7 10 0.5

　　主干道 1.5/2.0 0.4 0.7 10 0.5

　　次干道 0.75/1.0 0.4 0.5 10 0.5

　　支路 0.5/0.75 0.4 -- 15 --

　　注：①若交通控制系统和道路分隔系统较好者选低挡值，反之宜选高档值。

　　②大城市和旅游城市可选高档值，而一般中小城市可选低档值。

　　③选择指标要符合当地具体要求和实际情况。

　　从表1中可看出，根据道路级别、交通密度、交通复杂程度、交通分隔状况、交通控制设施及城市大小与是否是旅游城市等选择适宜的照明标准值，但是对诱导性这个影响驾驶员舒适性的定性指标，不能用光度参数进行表示，所以只能采用数字照明设计方法

　　3.3选择布灯方式：

　　道路照明应根据道路和场所特点、照明要求，选择单侧布置、双侧交错布置、双侧对称布置、中心对称布置和横向悬索布置，也可以采用高杆照明的方式布灯。布灯方式与道路宽度、灯的间距、灯具安装高度、灯具仰角、灯具配光类型以及路面、周围环境有很大关系。根据道路所需的照度和亮度标准要求。城市快速路、主干路一般选择双侧对称或中心对称方式，次干路、支路可选择单侧或双侧交错布灯，以利于节能。当然，每一条道路都有出入口、交叉口、人行横道等特殊区域(即交会区)，道路交会区对照明的要求比较高，在考虑节能的同时，应重点考虑对机动车的眩光抑制和良好的诱导性，照明设计标准规定交会区的平均照度值比平常路段高出50%-100%。一条道路照明的布灯方式往往是以一种方式为主，其他方式作为补充，不能简单呆板地处理。

　　灯具布置的基本规律为：高级别道路采用对称布置，灯杆高度较高;低级别道路采用交错或单侧布置，灯杆高度较低。同时，为保证照度、照度均匀度和眩光控制要求，灯具安装高度、路面有效宽度、灯具安装间距之间必须保持适当比例。(1)对称布灯(2)交错布灯(3)单侧布灯(4)中央布灯。路灯的布局，取决于规划的要求、路面宽度及路面型式。对特殊地点的路灯布置可参照《城市道路照明指南》内的路灯布置方式。

　　3.4选择灯具及光源功率

　　城市道路照明应采用高强气体放电灯具，如高压汞灯、高压钠灯和金属卤化物灯。高压汞灯具有光效高、耐震、耐热、寿命长、用电省的特点。但显色性差。适用于道路、广场、车站、码头、工地等场所使用。高压钠灯具有光效高、紫外线辐射小，环境温度影响小、可在任意位置点燃，耐震、寿命长等优点，特别是它具有较强的透雾能力。因此特别适用于道路照明等较大空间照明。金属卤化物灯具有光效高、显色性好，尺寸小、功率大，所需启动电流小。抗电压波动稳定性比较高等特点，是比较理想的第三代光源，适用于要求照度高。显色性好的繁华街道和立交桥的照明。

　　在进行道路照明规划设计时，还要对道路照明的灯具类型选择原则作出规定，这是因为不同的灯具类型对节能、控制及光污染均要产生影响，根据道路照明设计标准规定，半截光型灯具的安装间距S可在安装高度H的3.5倍内选取，而截光型灯具的安装间距仅在安装高度的3倍内选取，所以道路照明灯具布置就与节能和投资多少有关;此外，在一般情况下，光污染的1/3左右是由道路照明造成的，而且不同的灯具类型对光污染的贡献大小亦不同，

　　在进行城市道路照明设计时，光源的节能要综合考虑：在没有特殊要求的一般城市道路上照明光源还是选用光效高、造价低、寿命长的高压钠灯;在道路交叉口、广场、大型建筑及公园人口和一些需要明显改善视觉环境的场合，着重考虑使用金卤灯。

　　3.5选择灯杆规格

　　为了减弱眩光，提高照明质量，避免路边树木遮挡灯光，应考虑安装高度、间距以及悬臂长度。道路照明的设计中，都选用拔梢钢杆，内外热镀锌表面喷塑，灯杆壁厚不小于4mm，具有较强的抗弯能力。

　　(1) 灯杆高度

　　普通灯具安装高度一般在15m以下，随着灯具安装高度的增加，眩光越来越少，整个照明的快适应性增加，道路的照度均匀度逐渐提高，但灯具利用率下降，道路平均照度降低。根据以往的经验，气体放电灯的安装高度一般在l0-l5m比较合适的(高杆灯除外)，如果灯具安装高度不妥，将会引起眩光。

　　(2)灯杆间距

　　灯杆的间距和道路平均照度有关，可按下列公式计算出灯杆的平均间距：

　　S=2×Ф×N×U(K×W×E)

　　S---灯杆间距(m)(单侧排列灯杆间距为S/2);

　　Ф---光源光通量(lm);

　　N----灯具光源数;

　　U-----灯具利用系数(可查表);

　　K-----维护系数(一般取1.4);

　　W----道路宽度(m);

　　E----路面平均照度(lx)。

　　3.6节能设计

　　目前电力能源的紧张已对我同经济的发展和人民生活的便利造成了影响，很多地方不得不拉闸限电，实行错峰用电，以缓解用电紧张的局面。作为城市道路照明工程设计，在保证照度和均匀度以及良好诱导性等满足要求的前提下，节能也是必须考虑的问题之一。

　　3.6.1道路照明水平的确定

　　目前国内设计行业在进行道路设计时，一般多参考两本标准规范进行设计，即《城市道路设计规范》CJJ377—90和《城市道路照明设计标准》CJJ45—9l。近年来，随着城市化进程的加快，城市道路建设飞速发展，道路建设标准也有了很大的提高，道路宽度由原来的两车道、四车道到今天的六车道，八车道甚至更宽敞，而路面材料也由原来的传统的柏油马路到SMA改性沥青路面，立交桥，交通枢纽也与日俱增。一般道路照明水平的确定主要包括以下两个方面：(1)选择合理的照度水平;主行车道一般都不低于双向四车道，中间设有隔离带，若按照规范要求，这些道路的照明设计标准应为：平均照度(维持值)15—20lx，照度均匀度不低于0.35-0.4，而实际上这些道路最终的照明设计标准均远远大于该标准，多为原标准的1.5-2.5倍。而通过调查以及相关人员的亲身体验，这些道路均具有较好的行车视看质量和舒适度。(2)采用新型的节能光源及照明器。为了获得经济合理的路面照度(亮度)分布、均匀度和限制眩光，一般说来，在合理的间距和安装高度下，采用较大功率和较高的安装高度，比较小的功率和较小的安装高度更为经济合理，更能得到满意的均匀度和眩光指标，灯具效率也更高。这就要求设计者根据实际情况恰当地确定照明器的安装高度、间距、仰角及灯的排列方式。此外，高杆照明在广场照明、立交桥照明等大面积照明的场合具有明显的不可替代的优势，在这样的场合下考虑选择高杆照明。

　　3.6.2采用新型的节能光源及照明器

　　采用新型的节能光源及照明器包括：(1)合理选用优质高效节能的电光源;在一般的道路照明通常使用的光源有高压钠灯、金卤灯。一般情况下，多数设计人员愿选择高压钠灯，因为在相同的电功率下，高压钠灯光通量要比金卤灯大4O%左右，且它的透雾性能比较好，而在相同的道路照明要求下，金卤灯光源的电耗多于高压钠灯。(2)选用优质高效的灯具;灯具的利用系数越高，光源发出的光的利用率越大。利用系数主要决定于灯具的控光能力，也和路宽、灯高、臂长以及灯具的仰角等有关。(3)提高灯具维护系数;，灯具的维护工作是影响照明质量持续的一个重要因素。照明光通量衰减原因有两个：一是光源自身点燃时间较长，光通量逐渐衰减;另一是随工业化发展，使灯具内反射器及透光表面受到严重污染和腐蚀，引起照度值下降。为提高灯具的维护系数，可改进对反射面的处理，如采用玻璃铝膜代替原来电解抛光的阳极氧化的传统铝反射器表面，它可延长使用寿命，估计l0年效率只降低10%左右。(4)城市道路照明供电系统的设计。为了节约能耗，目前我国绝大多数的城市和地区仍然采用了路灯隔盏关灯的省电方法，其中的弊病不言而喻——不仅导致了路面亮度分布不匀，给治安及交通安全埋下了隐患，而且不能避免后半夜电网电压的升高对路灯寿命的减损，因此不能做到真正意义上的节能。而智能光源降压一稳压一凋光技术是一项能让路灯亮起来，同时又消耗帚少能源的道路照明控制系统。

　　4结论

　　城市道路照明涉及的电气技术知识范围相当广泛，设计对照明工程的实施及其效果起着非常关键的作用，应在充分理解相关规范、标准的前提下，对个案进行深入研究，采用切合实际的照明方案、配电方案，才能作出经济技术指标先进的成果。此外，在进行城市道路照明设计时，要提出符合照明标准的多套方案，经综合技术性、经济性分析比较后，选取最佳的方案。要坚持以人为本，创建以功能性绿色照明为主，建立适宜、舒适的城市照明环境。不能简单地通过降低照明效果来实现节能。应在确保符合照明设计标准，通过多种技术、管理措施来实现节能降耗，实现真正意义上的节能。

　　参考文献：

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