道路交會區(qū)照明解決方案選擇

鄧云塘 昕諾飛（中國）投資有限公司 (200233上海)

0 引言

道路交會區(qū)是指道路的出入口、交叉口、人行橫道等區(qū)域[1]。在這種區(qū)域，機動車之間、機動車和非機動車及行人之間、車輛與固定物體之間的碰撞有增加的可能，故該區(qū)域的照明水平比與之連接的常規(guī)路段照明水平要求更高。交會區(qū)道路寬度通常比常規(guī)路段更寬，因而常規(guī)路燈的配光通常不能滿足這類區(qū)域的照明。通常，交會區(qū)采用中桿（半高桿）安裝泛光燈的形式，以滿足這類大面積、長縱深區(qū)域的平均照度和照度均勻度等要求。但這種方式如果采用的配光不合適，往往會帶來眩光大、桿后照度不足、上射光通比高、路面光利用率不高等問題。

文章通過采用照明計算軟件模擬的方式，對幾種常見泛光燈具配光用于交會區(qū)的效果進行分析，希望對交會區(qū)照明解決方案的選擇提供設計參考。部分 T型路口和小型交叉口可以使用普通路燈實現(xiàn)照明標準的情形不在文章討論范圍內。

1 泛光燈具配光分類

泛光燈是指光束擴散角大于 10°、作泛光照明用的燈具，通?？赊D動并將照射方向指向任意方向。泛光燈具采用笛卡爾坐標系來表達燈具在水平和垂直方向上的光強分布特性，根據(jù)光束在空間各個方向的對稱性，可分為 (a)完全對稱（旋轉對稱）、(b)二維對稱（即在水平和垂直方向分別對稱）和(c)非對稱（水平和垂直最少有一個方向不對稱）三種，如圖1所示[2]。

圖1 泛光燈具配光分類

圖1 中，K-J曲線為泛光燈具垂直方向（與光源光軸走向垂直，一般與燈具安裝支架垂直）的光強分布，其峰值光強大小代表燈具向前方的投射能力；LM曲線為泛光燈具水平方向（與光源光軸平行，一般與安裝支架平行）的光強分布，其寬度代表燈具在左右方向的覆蓋范圍。泛光燈具光束角由上述兩個平面內峰值光強的1/10光強的夾角定義，旋轉對稱的光束角在兩個水平和垂直平面是相等的，其他兩種配光一般不相等，所以會用如 50°×80 °、100°×30°等形式來表達泛光燈具的光束角大小。

泛光燈根據(jù)光束角的大小，可分為窄光（10°～46°）、中光（46°～100°）和寬光（＞100°）三種[3]。交會區(qū)由于區(qū)域面積大、燈桿和燈具數(shù)量少，為滿足區(qū)域照度均勻度要求，需要采用在水平方向寬光束和垂直方向中、寬光束的泛光燈。圖1中的三種配光光束角可以由圖2中的等光強曲線讀取。其中，圖2(a)光束角為24°，圖2(b)光束角為114°×58°，圖 2(c) 光束角為 118°×98°。

圖2 旋轉對稱、二維對稱和非對稱配光泛光燈具等光強曲線

2 大型交會區(qū)照明

為了更有效地說明問題，首先選擇一個大型路口來做不同配光燈具的照明效果比較。圖3為兩條40m寬道路的十字交叉口，其中機動車道寬32m，雙向八車道。直線路段路燈功率為240 W（機動車道）和70 W（人行道），安裝高度12 m，路口兩端的路燈間距90m。為了提升路口區(qū)域的照明水平，需要在四角各補充一基13m高中桿燈，每基安裝功率為240W的泛光燈3套。

圖3 大型路口交會區(qū)照明

模擬計算中，為更直觀地比較，在同一中桿上安裝了1～4號燈4種不同配光泛光燈各3套，并根據(jù)各自的配光特點調整了不同安裝仰角以實現(xiàn)均勻度要求。4種泛光燈具分別設置為不同的開關組，計算時單獨計算每一組的照明效果。計算結果參見表1，維護系數(shù)0.7。

若單純比較照度均勻度，2號燈和3號燈數(shù)值更高。若研究等照度圖，則1號燈的交會區(qū)照度分布更均勻，沒有明顯的暗區(qū)，反而2號燈和3號燈在交會區(qū)有大塊區(qū)域屬于低照度，桿下附近照度很高，4號燈則桿下暗區(qū)明顯。無論是交會區(qū)全局還是重點區(qū)域，1號燈得到的平均照度更高，特別是重點區(qū)域比其他3個燈高10%以上。水平面以上，1號燈完全無上射光通，其余3個燈2%～7%不等，這也是1號燈平均照度更高的原因，同時還說明1號燈完全沒有直接光污染（路面反射引起的光污染除外）。

同時，模擬計算了幾個車道行進在交會區(qū)區(qū)域不同位置的駕駛員感受的眩光值，見表2。從表2中發(fā)現(xiàn)，1號燈除了在一個觀察點位置眩光較大外，其余所有觀察點位置的不舒適眩光GR都遠遠小于其他燈具，四個車道在剛進入重點區(qū)域時GR值僅為10，幾乎察覺不到眩光。

由上述分析得出，相比較其他燈具，1號燈用于大型路口交會區(qū)照明無論在哪個照明指標上都有明顯優(yōu)勢。

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表2 1～4號燈具在大型路口的眩光GR計算

3 中型路口交會區(qū)照明

從大型路口的應用看出，1號燈用于交會區(qū)有明顯優(yōu)勢，不需要大的安裝高度和安裝仰角即可滿足交會區(qū)的照度和均勻度標準要求。那么，對中小型路口，是否可以取消四角中桿燈，而把泛光燈和路口的路燈合桿，從而更好地配合道路交通信號和照明合桿的趨勢[4]？

合桿的原則是泛光燈與路口的路燈安裝位置一致，安裝高度一致，投射方向接近垂直。因此，用軟件采用兩種安裝方式模擬了一個2條雙向6車道相交的交會區(qū)照明，一種方式是路燈兩側布燈，另一種方式是路燈在中央隔離帶布燈。同一條路上路口兩端燈桿間距60m，常規(guī)路段采用200W路燈，路口燈桿（僅一條路方向）加裝240 W 1號泛光燈，安裝高度11 m，仰角18°。模擬計算結果見表3。由此可見，對中小型路口交會區(qū)，取消四角中桿燈而采取合桿方式實現(xiàn)交會區(qū)照明是完全可行的。

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4 結論

文章從泛光燈具不同配光特性、交會區(qū)照明標準和安裝習慣及合桿趨勢，綜合分析了道路交會區(qū)多種照明解決方案的不同效果，發(fā)現(xiàn)大偏光角度的非對稱配光泛光燈具用于交會區(qū)可實現(xiàn)更高的平均照度、更好的照度分布、低眩光、無直接光污染等效果，同時在中小型路口交會區(qū)實現(xiàn)泛光燈具和路燈合桿是完全可行的。