基于DIALux模擬試驗(yàn)的小城市道路照明方式探討

黃義賢

(深圳市城市空間規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)有限公司，廣東 深圳 518049)

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基于DIALux模擬試驗(yàn)的小城市道路照明方式探討

黃義賢

(深圳市城市空間規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)有限公司，廣東 深圳 518049)

通過(guò)DIALux軟件在新建道路工程項(xiàng)目的應(yīng)用，對(duì)小城市常見(jiàn)道路照明方式的道路照明評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行研究，提出小城市道路照明方式探討結(jié)論。

DIALux；道路照明方式；評(píng)價(jià)指標(biāo)；優(yōu)化分析

引言

城市道路若具有良好的照明，能在夜間為機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車駕駛員以及行人創(chuàng)造良好的視覺(jué)環(huán)境，達(dá)到保障交通安全，提高交通運(yùn)輸效率，方便人民生活，降低犯罪率和美化城市環(huán)境的目的。道路照明設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響到道路工程的實(shí)際使用效果，而道路照明方式正是道路照明設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。

2016年6月正式實(shí)施的《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJJ 45—2015)中規(guī)定機(jī)動(dòng)車交通道路照明應(yīng)以路面平均亮度維持值Lav、路面亮度總均勻度最小值UO、縱向均勻度最小值UL、眩光限制閥值增量最大初始值TI和環(huán)境比最小值SR為評(píng)價(jià)指標(biāo)，人行道路(包括人行道和非機(jī)動(dòng)車道)照明應(yīng)以路面平均照度Eav和路面最小照度維持值Emin為評(píng)價(jià)指標(biāo)。

由于道路照明評(píng)價(jià)系統(tǒng)各指標(biāo)計(jì)算方法復(fù)雜，不易被設(shè)計(jì)者普遍掌握，因此道路照明設(shè)計(jì)者主要憑借經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定道路照明的主要參數(shù)。近年來(lái)，許多軟件開(kāi)發(fā)公司推出了專業(yè)化的道路照明計(jì)算軟件，其中DIALux軟件能通過(guò)建立道路模型并選用燈具來(lái)進(jìn)行亮度體系、照度體系評(píng)價(jià)指標(biāo)的模擬計(jì)算，為道路照明方式研究提供了模擬試驗(yàn)基礎(chǔ)。

1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象

本文以廣東省深圳鹽田(東源)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移工業(yè)園新建道路工程項(xiàng)目為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，通過(guò)DIALux軟件建立道路模型并進(jìn)行計(jì)算。新建道路按照道路等級(jí)分為主干路、次干路、支路三種類型，其對(duì)應(yīng)的道路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面形式分別有2種(見(jiàn)圖1～圖2)、5種(見(jiàn)圖3～圖7)、1種(見(jiàn)圖8)。

圖1 道路一標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖Fig.1 Road 1,road standard cross-sections

圖2 道路二標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖Fig.2 Road 2,road standard cross-sections

圖4 道路四標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖Fig.4 Road 4,road standard cross-sections

圖5 道路五標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖圖Fig.5 Road 5,road standard cross-sections

圖6 道路六標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖Fig.6 Road 6,road standard cross-sections

圖7 道路七標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖Fig.7 Road 7,road standard cross-sections

圖8 道路八標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖Fig.8 Road 8,road standard cross-sections

2 確定照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值

2.1 機(jī)動(dòng)車交通道路路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值

依據(jù)《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJJ 45—2015)規(guī)定，本新建道路工程項(xiàng)目設(shè)置連續(xù)照明的機(jī)動(dòng)車交通道路照明標(biāo)準(zhǔn)值詳見(jiàn)表1。

表1 機(jī)動(dòng)車交通道路照明標(biāo)準(zhǔn)值Table 1 Motor vehicle traffic road lighting standard

2.2 人行道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值

依據(jù)《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJJ 45—2015)規(guī)定，本新建道路工程項(xiàng)目人行道路照明標(biāo)準(zhǔn)值詳見(jiàn)表2。

表2 人行道路照明標(biāo)準(zhǔn)值Table 2 The pedestrian road lighting standard

2.3 節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)值

依據(jù)《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJJ 45—2015)規(guī)定，在滿足機(jī)動(dòng)車交通道路照明標(biāo)準(zhǔn)值條件下，還需滿足機(jī)動(dòng)車交通道路照明功率密度值主干路不大于1.05、次干路不大于0.7和支路不大于0.55的要求。

3 道路照明方式設(shè)計(jì)

根據(jù)新建道路工程項(xiàng)目確定的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、道路類型，參考典型道路照明方式，擬定本工程項(xiàng)目道路照明方式初步方案，如表3所示。

表3 道路照明方式初步方案Table 3 Road lighting preliminary project

注：①由于本工程項(xiàng)目樹(shù)池間距為6 m，為避免燈桿基礎(chǔ)與樹(shù)池位置沖突，燈桿間距均為6 m的整數(shù)倍；

②本工程項(xiàng)目400 W燈具選用PHILIPS SGP268 GB 1xSON-T400 W型號(hào)；150 W燈具PHILIPS SGP268 GB 1xSON-T150 W型號(hào)；100 W燈具選用PHILIPS SPP202 GB 1xSON-TPP100 W型號(hào)。

經(jīng)過(guò)DIALux軟件模擬計(jì)算，8種類型道路的照明評(píng)價(jià)目標(biāo)模擬結(jié)果見(jiàn)表4。

4 道路照明方式分析

通過(guò)道路照明評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算值與標(biāo)準(zhǔn)值之間、道路照明評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算值之間的對(duì)比分析，探討道路照明方式。

4.1 主干路道路照明方式分析

主干路包括道路一和道路二，道路照明評(píng)價(jià)指標(biāo)均滿足國(guó)家設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。但是，通過(guò)道路照明評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)對(duì)比可知，道路一和道路二的縱向均勻度最小值UL、眩光限制閥值增量最大初始值TI和環(huán)境比最小值SR等三項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)較為接近，而采用的是對(duì)稱布置方式的道路一路面平均亮度維持值Lav、路面亮度總均勻度最小值UO兩項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)優(yōu)于中央對(duì)稱布置方式的道路二。

表4 道路照明評(píng)價(jià)指標(biāo)初步方案Table 4 Preliminary plan of road lighting evaluation index

為探討道路二照明評(píng)價(jià)指標(biāo)與道路一照明評(píng)價(jià)指標(biāo)出現(xiàn)差異的原因，應(yīng)用經(jīng)過(guò)DIALux軟件模擬計(jì)算道路二在雙側(cè)對(duì)稱布置和中央對(duì)稱布置下的道路照明評(píng)價(jià)指標(biāo)，如圖9所示，照明評(píng)價(jià)指標(biāo)結(jié)果見(jiàn)表5。由于雙側(cè)對(duì)稱布置方式的路面有效寬度比中央對(duì)稱布置的路面有效寬度小，在照明設(shè)備參數(shù)一致的情況下，雙側(cè)對(duì)稱布置方式下的路面平均亮度維持值Lav、路面亮度總均勻度最小值UO兩項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)優(yōu)于中央對(duì)稱布置方式下的路面平均亮度維持值Lav、路面亮度總均勻度最小值UO兩項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)。因此建議將道路二布置方式調(diào)整為雙側(cè)對(duì)稱布置，以取得更好的照明效果。

表5 道路二中央對(duì)稱、雙側(cè)對(duì)稱布置道路照明評(píng)價(jià)指標(biāo)值Table 5 Road 2, The central symmetry, bilateral symmetry layout road lighting evaluation index

圖9 道路二中央對(duì)稱、雙側(cè)對(duì)稱布置照明評(píng)價(jià)指標(biāo)分析圖Fig.9 Road 2, The central symmetry, bilateral symmetry layout lighting evaluation index analysis diagram

4.2 次干路道路照明方式分析

次干路包括道路三～道路七，部分道路照明評(píng)價(jià)指標(biāo)不滿足國(guó)家設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。

道路三～道路七次干路機(jī)動(dòng)車交通道路照明眩光限制閥值增量最大初始值TI均不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)小于或等于10%的規(guī)定。相關(guān)文獻(xiàn)顯示，燈桿高度對(duì)照明眩光限制閥值增量最大初始值TI的影響最大[1]，通過(guò)適當(dāng)提高燈桿高度可降低照明眩光限制閥值增量最大初始值TI。因此，建議結(jié)合常用路燈燈桿高度，將次干路燈桿高度往上調(diào)整一個(gè)高度，即調(diào)整為12 m。布置形式仍可采用雙側(cè)對(duì)稱布置或雙側(cè)交錯(cuò)布置。

應(yīng)用經(jīng)過(guò)DIALux軟件模擬計(jì)算，調(diào)整后照明指標(biāo)評(píng)價(jià)值如圖10～圖14所示，通過(guò)對(duì)比可看出，次干路燈桿高度往上調(diào)整一個(gè)高度后，原來(lái)道路三～道路七機(jī)動(dòng)車交通道路照明眩光限制閥值增量最大初始值TI均可符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

圖10 道路三12 m桿高照明評(píng)價(jià)指標(biāo)值Fig.10 Road 3, 12 meters pole high lighting evaluation index

圖11 道路四12 m桿高照明評(píng)價(jià)指標(biāo)值Fig.11 Road 4, 12 meters pole high lighting evaluation index

圖12 道路五12 m桿高照明評(píng)價(jià)指標(biāo)值Fig.12 Road 5, 12 meters pole high lighting evaluation index

圖13 道路六12 m桿高照明評(píng)價(jià)指標(biāo)值Fig.13 Road 6, 12 meters pole high lighting evaluation index

圖14 道路七12 m桿高照明評(píng)價(jià)指標(biāo)值Fig.14 Road 7, 12 meters pole high lighting evaluation index

燈桿高度調(diào)整為12 m后，道路三～道路七機(jī)動(dòng)車交通道路照明評(píng)價(jià)指標(biāo)滿足國(guó)家設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，但調(diào)整前后人行道路照明評(píng)價(jià)指標(biāo)并無(wú)明顯變化。其中，道路三～道路五路面平均照度Eav低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值，主要原因是人行道路較寬。

為了改善行人道路照明條件，道路三～道路五可采用雙臂燈桿形式，在人行道路側(cè)增設(shè)功率為70 W的光源，應(yīng)用經(jīng)過(guò)DIALux軟件模擬計(jì)算，調(diào)整后次干路各項(xiàng)照明評(píng)價(jià)指標(biāo)均符合國(guó)家規(guī)范要求，照明指標(biāo)評(píng)價(jià)值如圖15～圖17所示。

圖15 道路三12 m桿高、雙臂路燈照明評(píng)價(jià)指標(biāo)值Fig.15 Road 3, 12 meters high lever, arms street lighting evaluation indexes

圖16 道路四12 m桿高、雙臂路燈照明評(píng)價(jià)指標(biāo)值Fig.16 Road 4, 12 meters high lever, arms street lighting evaluation indexes

圖17 道路五12 m桿高、雙臂路燈照明評(píng)價(jià)指標(biāo)值Fig.17 Road 5, 12 meters high lever, arms street lighting evaluation indexes

4.3 支路道路照明方式分析

道路類型8為支路，機(jī)動(dòng)車道寬度為8 m，可選用雙側(cè)對(duì)稱、雙側(cè)交錯(cuò)和單側(cè)等布置方式，目前常規(guī)常用道路照明燈具功率最小值為70 W，根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)，最小照明功率密度值LPD=N×P/A，其中P為單光源功率；N為系數(shù)，雙側(cè)對(duì)稱、雙側(cè)交錯(cuò)布置為2，單側(cè)布置為1；A為道路計(jì)算面積=路寬W×燈桿最大間距S。

燈桿最大間距為S=3.5H，燈桿桿高為H=N2×路寬W，其中N2為系數(shù)，雙側(cè)對(duì)稱布置為0.6，雙側(cè)交錯(cuò)布置為0.8，單側(cè)布置為1.2。

通過(guò)計(jì)算可得選用雙側(cè)對(duì)稱、雙側(cè)交錯(cuò)和單側(cè)等布置方式時(shí)，最小照明功率密度值分別為1.04、0.78、0.26。雙側(cè)對(duì)稱、雙側(cè)交錯(cuò)布置方式下，照明功率密度值不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，因此宜采用單側(cè)布置方式。

4.4 小結(jié)

綜上所述，道路照明方式按功能劃分為兩部分，即機(jī)動(dòng)車交通道路照明方式和人行道路照明方式，按先機(jī)動(dòng)車交通道路后人行道路順序進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先，主干路機(jī)動(dòng)車交通道路照明方式推薦采用雙側(cè)對(duì)稱布置方式、次干路機(jī)動(dòng)車交通道路照明推薦采用雙側(cè)對(duì)稱布置或雙側(cè)交錯(cuò)布置方式、支路推薦采用單側(cè)布置方式；其次，在人行道路較寬城市主干路、次干路、支路，可采用雙臂路燈形式，在人行道路側(cè)增設(shè)相應(yīng)的照明燈具，以滿足人行道路照明標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

目前道路工程設(shè)計(jì)中機(jī)動(dòng)車交通道路單車道設(shè)計(jì)寬度為3.75 m～4.5 m，小城市主干路、次干路、支路機(jī)動(dòng)車道數(shù)以6條、4條、2條居多，即機(jī)動(dòng)車交通道路寬度分別為22.5 m～27 m、15 m～18 m、7.5 m～9 m。道路照明燈具配光類型采用半截光型，主干路、次干路、支路燈具懸挑長(zhǎng)度分別取2 m、1.5 m、1 m。根據(jù)燈具的配光類型、布置方式與燈具安裝高度、間距的關(guān)系和機(jī)動(dòng)車交通道路照明標(biāo)準(zhǔn)、人行道路照明標(biāo)準(zhǔn)、節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的照明功率密度值，并應(yīng)用DIALux軟件進(jìn)行模擬計(jì)算，推薦小城市道路照明方式可參考表6進(jìn)行設(shè)計(jì)。

表6 小城市道路照明方式一覽表Table 6 Small city road lighting system schedule

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)應(yīng)用DIALux軟件進(jìn)行模擬計(jì)算，筆者對(duì)典型的道路照明方式進(jìn)行優(yōu)化分析，提出自己對(duì)小城市道路照明方式的見(jiàn)解。同時(shí)，希望通過(guò)分享自己的DIALux軟件使用經(jīng)驗(yàn)，與更多道路照明設(shè)計(jì)工作者進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)交流，讓照明設(shè)計(jì)軟件可以更加廣泛地應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目。

[1] 袁征. 基于田口方法的道路照明精細(xì)化設(shè)計(jì)[J].照明工程學(xué)報(bào)，2014，25(1)：62-66.

[2] 史玲娜，陳偉民，劉顯明，等.道路照明標(biāo)準(zhǔn)比較和節(jié)能分析[J].照明工程學(xué)報(bào)，2014，25(3)：58-63.

[3] 李翊君. DIALux軟件在道路照明設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 [J].城市道橋與防洪，2013(2)：99-101.

[4] 城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn):CJJ 45—2015 [S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2016.

Discussion on the Small City Road Lighting Way Based on Experimental Simulation of DIALux

HUANG Yixian

(UrbanspacePlanningAndArchitecturalDesignCo.Ltd,Shenzhen518049,China)

In this article, through DIALux software in the application of new road engineering project, the lighting evaluation index was researched about the small city roading lighting, and the discussion conclusion was put forward.

DIALux; road lighting way；evaluation index；optimization analysis

TM923

A

10.3969j.issn.1004-440X.2016.04.005