昆明環(huán)湖南路照明設(shè)計(jì)分析

王白石 WANG Bai-shi

（云南省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，昆明 650041）

1 工程概況

昆明環(huán)湖南路道路等級(jí)為城市次干道，設(shè)計(jì)速度為40km/h，紅線寬為26m（路基段）、31m（橋梁段），道路起點(diǎn)位于太史村老塘嘴南約400m的環(huán)湖南路，樁號(hào)為K0+000，終點(diǎn)位于高海高速公路止點(diǎn)，樁號(hào)為K11+763.208，路線總體為南北走向，沿線經(jīng)過(guò)太史村、大河尾村、馬家溝村、亮溝村、四家村、石牌村，下穿安晉高速公路，道路全長(zhǎng)11783.508m，其中橋梁段長(zhǎng)4.2km。

2 設(shè)計(jì)思路

2.1 調(diào)查研究

設(shè)計(jì)前先調(diào)查研究道路及其周圍環(huán)境，包括道路橫斷面形式、相交道路照明情況、沿線立交或橋梁與道路路線關(guān)系、道路兩側(cè)的環(huán)境布局情況、道路所經(jīng)過(guò)區(qū)域的性質(zhì)（是否與河流、鐵道、機(jī)場(chǎng)、天文臺(tái)等毗鄰）。在選取光源類型、燈具標(biāo)準(zhǔn)、燈桿尺寸等基本要素時(shí)，在充分遵守設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的前提下考慮不同區(qū)域的需求，比如生活休閑區(qū)要考慮燈光與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)；居住區(qū)考慮基本照明需求外，還要減少燈光直射居住區(qū)窗戶。在考慮燈桿外形時(shí)，將城市文化特點(diǎn)融合到燈型設(shè)計(jì)中，以彰顯城市特點(diǎn)、提升城市整體形象。

2.2 合理布置路燈

燈桿布置方式是體現(xiàn)照明設(shè)計(jì)質(zhì)量的關(guān)鍵要素。常見的方式有單側(cè)布置、對(duì)稱布置、交錯(cuò)布置，以及中央對(duì)稱布置等。①單側(cè)布置：適用比較窄的道路斷面上，一般車行道不超過(guò)10m的單塊板道路。此種方式特點(diǎn)是只占用一側(cè)道路，節(jié)約斷面空間，但總均勻度會(huì)差些?？捎迷谡彰餍Ч蟛惶叩闹飞稀＂趯?duì)稱布置：在道路兩側(cè)對(duì)稱布燈，均勻度較好，用在照明效果要求比較高的道路上，比如主干路、次干路。③交錯(cuò)布置：是道路兩側(cè)布燈的另一種方式。其優(yōu)點(diǎn)是均勻度比較高，主要用于綠蔭大道（樹枝茂密遮擋燈光）或者道路開口較多無(wú)法保證對(duì)稱布置的道路。④中央對(duì)稱布置：適用于道路中央有隔離帶的道路，比如綠化帶、護(hù)墻。此種方式需要選擇雙臂路燈，適合用在道路兩側(cè)設(shè)施帶缺乏，僅能將燈桿布置于中央隔離帶的道路，或兩側(cè)人行照明需求較少或沒(méi)有人行照明需要的干道上，特點(diǎn)是誘導(dǎo)性好，節(jié)省燈桿數(shù)量。

2.3 選擇合適的光源類型

目前可以選擇的光源主要有：高壓鈉燈、LED光源或陶瓷金屬鹵化物燈等。道路照明宜采用高壓鈉燈、LED光源或陶瓷金屬鹵化物燈。高壓鈉燈具有高光效、壽命長(zhǎng)、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，顯色性雖然偏低但不影響道路照明的基本要求。金屬鹵化物燈具有光效較高、壽命長(zhǎng)、性能穩(wěn)定、顯色性好等特點(diǎn)，使其在中心區(qū)或商業(yè)區(qū)等對(duì)顏色識(shí)別度要求高的道路上更有優(yōu)勢(shì)。LED光源在光效、節(jié)能、壽命等方面具有潛在優(yōu)勢(shì)，特別是近年來(lái)LED散熱問(wèn)題逐步解決、成本下降，使得LED照明產(chǎn)品成了照明行業(yè)的主要材料，在市政路燈節(jié)能改造或新建項(xiàng)目中的應(yīng)用愈發(fā)普及。

2.4 選擇合理的照明控制系統(tǒng)

在道路照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)與照明設(shè)施的維護(hù)管理部門提前交流，建立良好的溝通關(guān)系，全面明確管轄道路中照明設(shè)備的控制要求。其次要了解項(xiàng)目所在區(qū)域特點(diǎn)，考慮到居住區(qū)、商業(yè)區(qū)和活動(dòng)區(qū)的特點(diǎn)，以及所在位置的經(jīng)緯度情況、氣候特征和影響控制系統(tǒng)節(jié)能的各種要素。結(jié)合這種特性，以節(jié)能減排為目標(biāo)，設(shè)計(jì)適合的道路照明控制系統(tǒng)。比如晚上車流人流交小的次干路、支路采用全半夜“品字形”熄燈的節(jié)能措施，交通量較大的主干路，路燈后半夜關(guān)閉雙光源燈具其中一個(gè)光源、關(guān)閉人行道側(cè)輔光源或者采用智能光源調(diào)光技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能。總之，從工程實(shí)際出發(fā)，以提高照明設(shè)施的綜合利用率為目的，提升照明工程的經(jīng)濟(jì)效益。

3 照明布置方案

照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)參照《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》次干路標(biāo)準(zhǔn)值，以及《LED城市道路照明應(yīng)用技術(shù)要求》縱向配光要求，中配光燈具的安裝間距不宜大于4H[1]。

3.1 路基段行車道照明布置方案及計(jì)算值如圖1及表1、表2

表1 照明布置方案表

表2 照明標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比表

圖1 路基段照明標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖

路燈安裝在非機(jī)動(dòng)車道上，燈桿中心距離立緣石0.6m，直線段桿距40m，半徑小于1000m曲線段桿距28m。

3.2 橋梁段行車道照明布置方案及計(jì)算值如圖2及表3、表4

表3 照明布置方案表

表4 照明標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比表

圖2 橋梁段照明標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖

路燈安裝在橋梁護(hù)墻上。直線段桿距40m，半徑小于1000m曲線段桿距28m。

3.3 燈具燈桿技術(shù)要求

①光源采用高效LED燈，燈具采用中配光型燈具，效能大于120lm/W，燈具功率因素不應(yīng)小于0.9。燈具的防護(hù)等級(jí)不低于IP65。本工程推薦光源色溫3500K。②橋梁等易發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)的場(chǎng)所，采用的燈具應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB 7000.1、GB 7000.203）所規(guī)定的防振要求，并應(yīng)加設(shè)防墜落裝置[2]。③路燈采用特制金屬燈桿，壁厚≥4mm，鋼件經(jīng)熱鍍鋅后表面聚酯粉體涂裝；燈桿采用的固定螺帽宜采用不銹鋼制品并對(duì)螺栓做防銹處理；檢修孔蓋板為合頁(yè)式防盜門蓋板（豎向雙合頁(yè)結(jié)構(gòu)，檢修門下緣距地面50cm，防止雨水浸泡）。

4 供電系統(tǒng)

根據(jù)照明規(guī)范，道路照明負(fù)荷為三級(jí)負(fù)荷。全路段共設(shè)置雙挑高低臂路燈（160W+90W）480套，雙挑等臂路燈（2×200W）106套，照明負(fù)荷共計(jì)162kW。多方單位現(xiàn)場(chǎng)踏勘之后，考慮全路段設(shè)置10臺(tái)80kVA路燈專用箱變，每臺(tái)箱變供電半徑約700m，其中1、2號(hào)橋梁箱變供電半徑約1200m。每臺(tái)箱變照明負(fù)荷約16kW，同時(shí)預(yù)留交警設(shè)施、遠(yuǎn)期景觀亮化用電40kW。同時(shí)，在每座箱變附近設(shè)置1套照明控制柜。

5 配電及控制系統(tǒng)

本工程設(shè)置10套控制柜，控制系統(tǒng)具備遠(yuǎn)程電腦控制、本地自動(dòng)控制及手動(dòng)控制三種工作模式，本地自動(dòng)控制器能裝入365天晨昏時(shí)間表，并具有兩路以上控制能力，控制系統(tǒng)能夠控制全、半夜燈，具備失壓、開門、過(guò)電流、過(guò)壓、電流、電壓檢測(cè)等基本功能?？刂乒窬哂泻髠潆娫矗稍谕獠侩娫磾嚯娗闆r下維持控制系統(tǒng)持續(xù)工作不低于12小時(shí)。環(huán)湖南路位于城市郊區(qū)，晚上車流人流較小，同時(shí)結(jié)合養(yǎng)護(hù)單位要求，采用后半夜關(guān)閉部分路燈的方式實(shí)現(xiàn)節(jié)能。有多種方式實(shí)現(xiàn)半夜燈控制，主要有以下兩種。

①關(guān)閉一側(cè)路燈。這是最簡(jiǎn)便易行的方法，但這種方法僅對(duì)車行道寬度不大于13m的道路后半夜照明效果較好，而對(duì)于較寬的道路，會(huì)導(dǎo)致關(guān)燈一側(cè)照度及均勻度太低，影響行車安全。②交錯(cuò)關(guān)燈。采用此方法后，后半夜路燈由對(duì)稱布置變?yōu)榻诲e(cuò)布置，雖然照度、均勻度都逐漸降低，但“斑馬效應(yīng)”較少，效果較為理想。

本項(xiàng)目推薦采用交錯(cuò)關(guān)燈、“品字形”熄燈的方法節(jié)約能源，該方法有以下兩種接線方式。1）每側(cè)路燈敷設(shè)2根5芯三相電纜，1根電纜接全夜燈，1根電纜接半夜燈，路燈采用ABC—ABC三相跳躍式接線。該方法容易實(shí)現(xiàn)路燈三相平衡，但每側(cè)路燈需要敷設(shè)2根電纜，經(jīng)濟(jì)性較差。2）每側(cè)路燈敷設(shè)1根4芯兩相電纜，全夜燈、半夜燈分兩相接線，電源節(jié)點(diǎn)位置選在供電范圍約三分之一處，以確保三相平衡。該方法僅需每側(cè)敷設(shè)1根電纜，即可實(shí)現(xiàn)路燈的全半夜控制，較為經(jīng)濟(jì)。接線方式如圖3所示。

圖3 全半夜燈接線示意圖

本工程采用4芯兩相電纜的接線方式，實(shí)現(xiàn)全半夜控制。路燈主線選用YJV-0.6/1kV-電纜，穿1根Φ75PE保護(hù)，非機(jī)動(dòng)車道下埋深不小于0.7m，人行道下埋深不小于0.5m，每檔電纜安裝3個(gè)防盜夾；穿越車道、路口時(shí)，穿DN100鍍鋅鋼管保護(hù)，埋深不小于1.0m。橋梁段路燈主線穿1根Φ75PE管暗敷于防撞護(hù)欄內(nèi)，并預(yù)留接線手孔。

上述方案燈具末端壓降小于10%，LED燈能正常點(diǎn)亮。每套燈具均配置熔斷器保護(hù)[3]，避免路燈發(fā)生短路故障時(shí)大范圍停電事故?？刂乒?jié)點(diǎn)的配電設(shè)施采用兩套交流接觸器，分別控制全夜燈和半夜燈，在后半夜時(shí)關(guān)閉半夜燈，以節(jié)約能源。

6 路燈基礎(chǔ)

路基段燈桿布置于非機(jī)動(dòng)車道，為盡量保證行車安全，燈桿中心距離立緣石外側(cè)0.6m，且燈桿基礎(chǔ)頂?shù)陀诘孛?0cm，避免螺栓和法蘭外露。燈桿基礎(chǔ)尺寸800mm×800mm×1500mm，螺栓距離為300mm×300mm?；A(chǔ)采用C20混凝土澆筑?；A(chǔ)旁設(shè)置尺寸為500mm×500mm的分線盒。橋梁段燈桿安裝于橋梁護(hù)墻燈座上，由于護(hù)墻頂寬度較小，因此需局部擴(kuò)大護(hù)墻基礎(chǔ)尺寸，加寬部分尺寸為850mm（長(zhǎng)）×340mm（寬）×650mm（高），邊緣倒角半徑100mm（確?；A(chǔ)美觀）?；A(chǔ)上預(yù)埋鋼板尺寸為300mm×300mm?；A(chǔ)旁設(shè)置接線箱，以便主線與支線T接?；A(chǔ)及預(yù)埋件均與護(hù)墻一次澆筑完成。（圖4）

圖4 橋梁段燈桿基礎(chǔ)圖

7 接地保護(hù)

①采用TN-S接地形式，N線與PE線在變壓器處接地后完全分開。②燈具外殼、燈桿、法蘭螺栓整體接觸良好。路基段路燈基礎(chǔ)內(nèi)埋地敷設(shè)一根40×4熱鍍鋅扁鋼，1.0m長(zhǎng)，與地腳螺栓可靠焊接。并且設(shè)重復(fù)接地極，接地極采用L50×50鍍鋅角鋼，2.5m長(zhǎng)，埋深不小于0.8m。接地電阻要求不大于4Ω。③橋梁段路燈接地保護(hù)采取與橋體做等電位聯(lián)接的方式，燈桿就近作接地處理，利用護(hù)墻內(nèi)的鋼筋作為下線，利用橋梁基礎(chǔ)鋼筋作接地極。電氣裝置的金屬部分，均應(yīng)與PE干線可靠連接。

8 總結(jié)

環(huán)湖南路全線較長(zhǎng)，既有路基段，又有特大橋梁。設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)實(shí)地調(diào)查、路燈樣式進(jìn)行比選、照明參數(shù)的模擬計(jì)算、及電源接入點(diǎn)位置的準(zhǔn)確定位，并多次進(jìn)行方案匯報(bào)、專項(xiàng)評(píng)審，才確定了具體的照明設(shè)計(jì)方案，可為類似工程項(xiàng)目提供參考。本項(xiàng)目于2014年5月開工，2018年7月20日完成竣工驗(yàn)收并投入運(yùn)行。曾被廣大網(wǎng)友譽(yù)為“最美環(huán)湖路”。既是滇池流域水環(huán)境治理“十二五”規(guī)劃建設(shè)六大工程中“環(huán)湖截污和交通工程”的重要組成部分，也是昆明打造國(guó)際知名旅游城市的重要景觀環(huán)節(jié)，而且還是云南省獲得的第一個(gè)市政園林工程魯班獎(jiǎng)工程。