朝陽路綜合桿應(yīng)用與桿件模塊化設(shè)計研究

朱仕卿　張海東

摘 要：以昆山市朝陽路西延改造工程中道路綜合桿設(shè)計和實際應(yīng)用為例，對綜合桿中桿件集成、布置方法、結(jié)構(gòu)計算進(jìn)行研究，分析了城市道路路燈桿件與交通標(biāo)識、信號燈、監(jiān)控等的整合集成方案及模塊化標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，并對智慧城市技術(shù)發(fā)展態(tài)勢下利用綜合桿作為載體推進(jìn)城市道路空間信息化和交互智能化進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：載體;集成;模塊化標(biāo)準(zhǔn)化;智慧城市

0 引言

為迎接2023年亞洲杯開幕，作為中國承辦亞洲杯的主賽場之一，昆山市對交通道路指引標(biāo)識完善、沿街桿體整治等周邊道路交通安全保障方面統(tǒng)一規(guī)劃和部署。本項目（昆山市朝陽路西延改造工程）西起中環(huán)江浦路，向東橫穿主城區(qū)，是亞洲杯場地進(jìn)出的主要路徑，為解決桿體零亂、標(biāo)識排列無序等現(xiàn)象，結(jié)合項目改造對道路桿件進(jìn)行了“多桿合一”的整治工作，進(jìn)一步提升了城市公共設(shè)施服務(wù)質(zhì)量，美化了城市環(huán)境。

項目研究采用“升級版”道路照明燈桿為載體的道路綜合桿，采用高強(qiáng)度鋼材或高強(qiáng)度鋁合金型材，高8米以上，分多層設(shè)置，與交通設(shè)施桿件、監(jiān)控桿件及導(dǎo)向標(biāo)識等進(jìn)行集成和整合，因此也稱為“綜合桿”“多桿合一”。通過綜合桿建設(shè)，實現(xiàn)了城市家具的規(guī)范設(shè)置，完成了智慧城市中重要的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。項目采用的綜合桿具備以下顯著優(yōu)點：1）美觀、安全，滿足多桿合一功能;2）桿體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到抵抗五十年內(nèi)最大強(qiáng)風(fēng)的要求;3）所有設(shè)備與燈桿間均采用結(jié)構(gòu)自防水;4）預(yù)留安裝孔位與信息化接口，兼容性強(qiáng);5）采用模塊化設(shè)計、現(xiàn)場組裝及可拆卸設(shè)計，維修方便。

1 綜合桿集成與布置方案

1.1 載體和集成對象

道路照明燈桿作為城市道路上連續(xù)、均勻和密集布設(shè)的道路桿件，非常適合作為其它各類桿件歸并整合的載體。

在綜合考慮各類桿件布設(shè)要求的前提下，可集成的桿件設(shè)施一般有：路燈桿、交通標(biāo)志標(biāo)牌桿、信號燈桿、監(jiān)控桿、路名牌桿、公共服務(wù)設(shè)施指示標(biāo)志牌桿、公交站牌桿、通信桿和其它桿件。

1.2 集成原則

對城市中心城區(qū)新建或者改擴(kuò)建道路工程中涉及的交通設(shè)施桿件、路燈桿件、監(jiān)控桿件及導(dǎo)向標(biāo)識等進(jìn)行集成和整合時，應(yīng)在滿足合理有序使用道路空間、美化道路環(huán)境的要求前提下，遵循以下原則：

（1）道路桿件平面距離小于10 m時應(yīng)合桿。在滿足規(guī)范、功能要求和結(jié)構(gòu)安全的前提下，各類桿件應(yīng)按照“能合則合”的原則進(jìn)行合桿。

（2）綜合桿布置優(yōu)先級：路口范圍優(yōu)先，路段在后。同時合理調(diào)整桿件間距，整體布局設(shè)計，合桿后桿件布設(shè)應(yīng)同時滿足所搭載設(shè)施的使用要求。

（3）在路口范圍，綜合桿布置應(yīng)以交通信號燈和監(jiān)控的點位為控制點，其他綜合桿的位置，應(yīng)根據(jù)以上控制點進(jìn)行統(tǒng)籌布置。在路段上，綜合桿布置應(yīng)以路燈點位為控制點。

1.3 綜合桿類型

以照明燈桿為載體的綜合桿根據(jù)主要搭載設(shè)施的不同，一般可分為6類，見下表1。

1.4 布置方法

道路綜合桿件布置需滿足點位控制、整體布局、功能齊全、景觀協(xié)調(diào)的總體要求，按照綜合桿所在位置不同，分交叉口范圍和一般路段，共2種布置方法，分別如下。

（1）交叉口范圍的綜合桿布置：1）在進(jìn)口道停止線前或出口道車道邊緣線轉(zhuǎn)角前，在靠近人行橫道線處布置Ⅱ類、Ⅲ類、Ⅳ類、Ⅴ類、Ⅵ類綜合桿，可搭載信號燈、監(jiān)控、路名牌、導(dǎo)向牌等;2）在停止線往后約26 m處布置Ⅲ類綜合桿，可搭載監(jiān)控等;3）有分車道指示牌布置需求時，應(yīng)上述2）Ⅲ類綜合桿后2個路燈桿間距（一般路燈間距為30 m～35 m）處布置Ⅰ類綜合桿，搭載車道指示牌等，并在上述Ⅰ類綜合桿后約3個路燈桿間距處布置Ⅰ類綜合桿，可搭載指路牌等。

（2）一般路段的綜合桿布置：在路燈桿設(shè)計點位布置Ⅰ類、Ⅴ類、Ⅵ類綜合桿，可搭載小型交通標(biāo)志牌、旅游景點指示標(biāo)志牌、監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測和通信基站等。桿件布置在道路行車方向右側(cè)的機(jī)非分隔帶內(nèi)，如果布置在人行道設(shè)施帶內(nèi)時，中心對齊布置，距離路緣石內(nèi)邊線0.5 m。

2 模塊化標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計

以朝陽路西延改造工程采用的綜合桿為例，對其結(jié)構(gòu)設(shè)計和模塊化標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計總結(jié)如下。

2.1 桿件概況

本項目的普通道路照明設(shè)計為雙挑臂路燈，路燈在機(jī)動車道一側(cè)燈高12 m，挑臂長2 m;在非機(jī)動車道與人行道一側(cè)燈高8 m，挑臂長1.5 m。依據(jù)前述綜合桿件類型，主要應(yīng)用的有其中3類，即Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類綜合桿，分別如下：

（1）照明+交通標(biāo)志（Ⅰ類）。該路燈主桿件的材質(zhì)為高強(qiáng)度鋼材，所搭載的交通標(biāo)志牌包括車道指示牌、指路標(biāo)志牌、小型道路指示牌，還有警告、禁令、指示、指路、旅游區(qū)和其他標(biāo)志等，距離路面高度為5.5 m。

（2）照明+機(jī)動車信號燈（Ⅱ類）。搭載的機(jī)動車信號燈采用雙橫桿挑臂，按信號燈組數(shù)和布置差別選用不同挑臂結(jié)構(gòu)，挑臂長度分為6 m、8 m、9 m。

（3）照明+監(jiān)控（Ⅲ類）。依據(jù)搭載的監(jiān)控設(shè)備（智能卡口、違法抓拍、交通監(jiān)測、治安監(jiān)測等）安裝和正常使用要求，綜合桿的監(jiān)控橫桿挑臂長度可分為8 m～13 m、6 m

～8 m、3 m～4 m、2 m，共4種形式，距離路面高度為6 m。

除上述3類外，照明中桿燈布置在交叉口范圍內(nèi)且條件合適時，可考慮與路名牌、公共服務(wù)設(shè)施指示標(biāo)志、4G/5G物聯(lián)網(wǎng)基站、環(huán)境監(jiān)測等進(jìn)行合桿，但不得為了合桿為合桿，導(dǎo)致交叉口范圍的路面照度等受影響。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

桿件結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性驗算要求，在滿足功能和安全性的要求前期下盡可能簡潔美觀。依據(jù)綜合桿類型確定各荷載作用效應(yīng)組合，以最不利組合確定桿件尺寸，同時優(yōu)化截面類型、連接方式、預(yù)留接口等。

考慮到加工、運輸和安裝的便捷性，以及強(qiáng)度、外觀，杠體采用鋼結(jié)構(gòu)或鋁合金結(jié)構(gòu)，杠體涂色選用深空灰，與道路環(huán)境融合較好。

主要設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)如下：

（1）設(shè)計荷載：按國標(biāo)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》取值，結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限50年，結(jié)構(gòu)安全等級為一級;基礎(chǔ)按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》設(shè)計。

（2）道路照明：按《城市道路照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》設(shè)計，推薦采用LED光源。

（3）結(jié)構(gòu)尺寸：控制綜合桿桿體的截面最大直徑，不大于35 cm，采用高強(qiáng)度鋼與高強(qiáng)度鋁合金型材等材料制作。

（4）桿體連接：綜合桿桿體設(shè)施搭載采用法蘭連接，預(yù)留接口。

2.3 構(gòu)件的模塊化標(biāo)準(zhǔn)化

本項目的綜合桿設(shè)計以路燈桿件為通用單元，將與路燈桿件進(jìn)行組裝成型的各類桿件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，主要分5個標(biāo)準(zhǔn)模塊：模塊A（即12 m燈桿上部：燈高12 m、挑臂2 m

的一體成型單頭桿模塊）、模塊B（8M燈桿上部：燈高8 m、挑臂1.5 m的一體成型單頭桿模塊）、模塊C（12M-8M燈桿上部：雙挑臂普通路燈桿組合模塊）、模塊D（信號燈雙橫桿挑臂模塊）、模塊E（F型標(biāo)志橫桿模塊），提高了綜合桿的模塊化加工比例，見圖1。

下面以本項目應(yīng)用最多的兩種組合形式為例，對模塊選用和安裝說明如下：

（1）Ⅱ類綜合桿：除路燈主桿件外，組合構(gòu)件數(shù)為2。信號燈橫桿挑臂模塊D距路面的安裝高度為6 m，與路燈主桿件橫向連接;主燈桿頂部的雙挑臂普通路燈組合模塊C與主桿結(jié)構(gòu)豎向連接。按連接部位不同，各標(biāo)準(zhǔn)模塊與主體鋼桿采用法蘭或螺栓連接，提高了加工、運輸和現(xiàn)場安裝的便捷性。

（2）Ⅰ類綜合桿：除路燈主桿件外，組合構(gòu)件數(shù)為3。F型標(biāo)志牌版面模塊E底緣距路面的安裝高度為5.5 m，與路燈主桿件橫向連接;受版面高度影響，主燈桿頂部的路燈采用獨立的12 m模塊A和8 m模塊B，其中模塊A與主桿豎向連接、模塊B與主桿橫向連接。

3 智慧城市建設(shè)的展望

在國內(nèi)不少大城市的地方標(biāo)準(zhǔn)里，將多種模塊搭載集合到一個路燈桿件上稱之為多功能桿，但普通燈桿搭載各種功能模塊后，沒有自動根據(jù)信號反饋提供解決方案的功能，因此智慧燈桿才應(yīng)該是終極發(fā)展目標(biāo)。

智慧城市建設(shè)通過先進(jìn)的控制系統(tǒng)實現(xiàn)物聯(lián)，自動采集數(shù)據(jù)并分析，自動提供解決方案并予以警示。隨著智慧燈網(wǎng)控制平臺的發(fā)展，多功能燈桿升級的空間必然存在。利用燈桿電源，可以避免地下管線重復(fù)敷設(shè)對道路和環(huán)境的破壞，具有一次投資成本低的優(yōu)點，隨著多種智能設(shè)備的不斷發(fā)展，綜合桿將成為關(guān)注焦點，屆時將能通過各種配件成套組合的技術(shù)整合過程，推進(jìn)城市道路空間信息化和交互智能化水平。

4 結(jié)語

（1）以朝陽路改造工程的綜合桿設(shè)計和應(yīng)用為例，對桿件集成、合桿類型和布置方案進(jìn)行研究，達(dá)到了桿件空間利用率提高和使用功能復(fù)合的預(yù)期目標(biāo)。

（2）依據(jù)綜合桿組成單元的拆裝分析和結(jié)構(gòu)計算，提出了綜合桿主要構(gòu)件（如路燈桿、信號燈橫桿、3F標(biāo)志橫桿、單/雙燈頭挑臂桿等）的模塊化標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計方案，加快了制造效率和安裝速度。

（3）對智慧城市建設(shè)浪潮下的綜合桿智能化發(fā)展方向進(jìn)行了遠(yuǎn)景展望。

參考文獻(xiàn)：

[1]《上海市道路合桿整治技術(shù)導(dǎo)則》（征求意見稿）.上海市城市綜合管理事務(wù)中心，上海市政工程設(shè)計研究總院（集團(tuán)）有限公司.

[2]臧鋒，黃李奔，等.基于城市綜合桿件的物聯(lián)感知網(wǎng)絡(luò)及交互體系[J].照明工程學(xué)報，2019，30（1）：88-91+120.