巢湖大橋夜景照明設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

方呈林 （上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司合肥分公司，安徽 合肥 230000）

1 引言

近年來，隨著人們物質(zhì)生活的不斷提高，城市夜景照明不僅限于滿足功能性的需求，同時(shí)也具有提高人們居住的舒適性和美化城市環(huán)境的功效。巢湖大橋是巢湖市外環(huán)路跨越巢湖湖口的一座特大型橋梁，為雙塔雙索面鋼混疊合梁斜拉橋，全長1122m，是巢湖“兩環(huán)三橫三縱”的關(guān)鍵性工程和合肥環(huán)巢湖旅游觀光大道貫通重要節(jié)點(diǎn)工程之一，作為城市地標(biāo)性建筑，其夜景照明的打造對樹立城市形象更有著不可或缺的意義。但呈現(xiàn)璀璨夜景的同時(shí)，兼顧節(jié)能減排，減少光污染對周邊環(huán)境的影響，也是當(dāng)今夜景照明類工程的重要課題之一。

2 巢湖大橋夜景照明設(shè)計(jì)理念

2.1 巢湖大橋夜景照明設(shè)計(jì)基本原則

①科學(xué)性與統(tǒng)一性原則：巢湖大橋的夜景照明設(shè)計(jì)不僅需要滿足片區(qū)整體規(guī)劃要求，更應(yīng)該秉承城市、水、人三位一體的原則，充分展現(xiàn)照明科學(xué)與藝術(shù)的完美結(jié)合。

②創(chuàng)新性原則：在充分展現(xiàn)橋梁本身的功能及結(jié)構(gòu)特色基礎(chǔ)之上，突出展現(xiàn)自然景觀與人文景觀的結(jié)合，根據(jù)不同的季節(jié)和節(jié)日來變換不同的燈光模式，打造創(chuàng)造型夜晚新篇章。

③可持續(xù)原則：綜合考慮工程的投入以及運(yùn)營成本合理布設(shè)燈具間距，光源應(yīng)選用長壽命、高光效、節(jié)能的綠色產(chǎn)品，從夜晚照明質(zhì)量、能源消耗、安全運(yùn)用等方面確?？沙掷m(xù)運(yùn)行。

2.2 巢湖大橋夜景照明設(shè)計(jì)基本要素

①藝術(shù)性：把握橋梁整體格局，整體燈光配置應(yīng)明亮雅致而錯(cuò)落有致[1]。巢湖大橋?yàn)殡p塔斜拉索橋梁，選取適當(dāng)?shù)牧炼缺?，從不同方位與角度對橋塔、斜拉索、橋側(cè)及橋墩進(jìn)行照明設(shè)計(jì)，使用高照度投光集中表現(xiàn)大橋雙塔，使用變換燈光手法展示扇形拉索部分，各個(gè)部分具有不同的變化方式，使得橋體從三維的環(huán)境空間呼之躍出。

②質(zhì)量性：橋梁的主要功能是供通行使用，功能照明是橋梁照明的第一位，橋梁上所有燈飾和照明光源都不得對航空、航船、行車和行人的安全產(chǎn)生干擾和影響[2]。因此，應(yīng)合理選擇夜景照明燈具的照明方式及配光曲線，使得光束能有效投射，盡量減少漏光、溢光現(xiàn)象對周邊環(huán)境的影響。

3 巢湖大橋夜景亮化設(shè)計(jì)及控制方案

3.1 巢湖大橋夜景亮化設(shè)計(jì)方案

①亮度分級，主次分明：亮度是衡量光環(huán)境舒適性的一項(xiàng)重要指標(biāo)，巢湖大橋全長2149.66m，其中橋梁長1122m，主跨460m，主塔最高為承臺以上164m，是目前安徽全省最大的市政橋梁，因此，亮度分級對展現(xiàn)大橋宏偉壯觀的外形具有至關(guān)重要的作用，亮度分級的重點(diǎn)在于突出藝術(shù)造型的主體特征，弱化非景觀性結(jié)構(gòu)的照明[5]。本次設(shè)計(jì)采用三級亮度規(guī)劃，整體亮度比控制在1：8 內(nèi)營造舒適高效的光環(huán)境。其中，斜拉索為一級亮度，橋塔為二級亮度，橋側(cè)、橋底、橋墩等為三級亮度，三級不同亮度等級以斜拉索為主體，以橋塔為標(biāo)志，以橋側(cè)、橋底、橋墩為輔助，層層疊進(jìn)，動態(tài)展現(xiàn)出大橋的結(jié)構(gòu)層次和宏偉造型。

圖1 巢湖大橋夜景照明亮度分級示意圖

②光色變換，層次豐富：根據(jù)橋梁的建筑結(jié)構(gòu)特征，本此設(shè)計(jì)重點(diǎn)突出斜拉索及橋塔照明，斜拉索采用LED 七彩像素?zé)糸g隔30cm 陣列，共安裝9萬多個(gè)像素?zé)?，采用鋁合金線槽固定，安裝總長度約3 萬米。斜拉索以點(diǎn)連線、以線成面，遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去，大橋拉索外側(cè)就像一張巨型扇形大屏，既可循環(huán)播映著巢湖地域文化特色的主題夜景畫面，又可閃爍變換不同的色彩，不僅展示了當(dāng)?shù)氐牡赜蛉宋奶厣?，同時(shí)體現(xiàn)了設(shè)計(jì)與藝術(shù)的完美結(jié)合。橋塔及橋墩采用大功率LED 投光燈點(diǎn)亮，突出雄偉壯闊的支柱構(gòu)造。橋側(cè)采用LED 洗墻燈輔以點(diǎn)綴。遠(yuǎn)遠(yuǎn)觀望，在夜色的襯托下，巢湖大橋以“索”做“弦”、以“光”為“韻”，動態(tài)的燈光變換讓光影撥動著巢湖的夜色，呈現(xiàn)出立體多變的視覺效果，宛如一幅“燈光畫卷”絢麗奪目，與巢湖的粼粼波光交相輝映。

圖2 巢湖大橋夜景照明效果圖

3.2 巢湖大橋智能燈控系統(tǒng)

夜景照明應(yīng)依照各建筑的性質(zhì)、面積、人流量及所處地理位置，合理確定照度，分級控制，避免為“求亮”而浪費(fèi)能源[3]，本次設(shè)計(jì)采用智能燈光控制系統(tǒng)，將燈控模式分為重大節(jié)日模式、一般節(jié)日模式、平日模式。其中，重大節(jié)日模式時(shí)開啟全燈，展現(xiàn)巢湖大橋五光十色、色彩斑斕的雄偉景象；一般節(jié)日模式以靜態(tài)燈光為主，可帶緩慢的動態(tài)變換效果，展現(xiàn)巢湖大橋的主體構(gòu)造；平日模式以靜態(tài)燈光為主，以避免長期亮度過高對環(huán)境造成的影響，同時(shí)減少電能損耗。本次設(shè)計(jì)的主控器設(shè)置于橋梁兩側(cè)箱變內(nèi)，可帶12 萬點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了播放片段選擇、速度調(diào)整、燈具亮度調(diào)整、燈具電氣參數(shù)監(jiān)測等功能，可根據(jù)節(jié)日及時(shí)間變換自動控制燈具開關(guān)及色彩變換。分控器安裝于橋塔內(nèi)，采用放射式連接于各個(gè)燈具。

圖3 夜景照明燈具控制拓補(bǔ)圖

圖4 巢湖大橋夜景燈光控制模式

4 巢湖大橋夜景照明工程中重難點(diǎn)分析

4.1 照明節(jié)能措施

①合理布設(shè)燈具，國內(nèi)同類橋梁拉索像素?zé)襞帕虚g距通常為10 cm～15cm，本次巢湖大橋斜拉索燈具設(shè)計(jì)按30cm 間距排列，能耗及造價(jià)僅為國內(nèi)同類橋梁的三分之一，同樣實(shí)現(xiàn)了預(yù)期燈光效果?，F(xiàn)場觀看，大橋燈光亮度適中、圖像字幕清晰，夜景照明效果得到良好的展現(xiàn)。

②采用智能燈光分級控制，分時(shí)段、節(jié)假日開啟不同的控制模式，最大程度地減少不必要的電能損耗及對周邊環(huán)境的干擾，同時(shí)降低峰值電能損耗對變壓器及電網(wǎng)的影響。

③選擇光利用系數(shù)高、光通量維持率高的節(jié)能型LED 燈具，選擇綠色、環(huán)保節(jié)電型照明電器配件，選用高效低耗的照明專用變壓器，減少變壓損耗，選用高品質(zhì)電纜、電線降低自身損耗[3]。

④箱變應(yīng)盡量設(shè)置于負(fù)荷中心，減少電纜線路損耗，單臺箱變供電半徑不宜大于1000m。箱變低壓側(cè)設(shè)置集中無功補(bǔ)償裝置，以降低照明線路電流值，降低線路電壓損失，箱變低壓側(cè)設(shè)置有源濾波裝置，抑制三相不平衡諧波含量。

4.2 避免光污染控制措施

①嚴(yán)格按照城市夜景規(guī)劃設(shè)計(jì)，將照明光線嚴(yán)格控制在被照區(qū)域內(nèi)，合理設(shè)置夜景照明運(yùn)行時(shí)段，防止設(shè)施在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的光污染對人體造成的危害[4]。

②采用半透明的漫反射板改善燈具發(fā)光面、用反射器或格片來遮擋光源來避免直射眩光，合理選擇燈具配曲線，使光的入射方向與觀看方向大致相同或從側(cè)邊入射到反射面上來避免反射眩光[2]，從而減少眩光對人體視覺造成的危害。

4.3 施工技術(shù)難點(diǎn)

①巢湖大橋拉索像素?zé)舻陌惭b高度160m 和長度3萬米，僅次于四川宜賓長江大橋，位列全國第二，是安徽省至今為止安裝難度最大、作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)最高的亮化項(xiàng)目，在斜拉索攀登、設(shè)備吊裝等方面都存在較大的施工技術(shù)難度，施工現(xiàn)場利用相鄰兩根拉索為軌，吊籃兩側(cè)裝設(shè)滑輪以便于吊籃行駛在上百米的高空軌道中，往返進(jìn)行安裝調(diào)試。

②巢湖大橋斜拉索安裝高度較高，長度較長，索上配管配線與LED 像素?zé)艄潭ㄒ约皩魇芰Φ挠绊懘嬖谳^大的施工及技術(shù)難度，施工現(xiàn)場根據(jù)拉索外側(cè)弧度研發(fā)可與大橋拉索緊密貼合的配電線槽，將燈具嵌裝于線槽外側(cè)，拉索被線槽環(huán)抱于內(nèi)側(cè)，使燈具穩(wěn)定地固定于拉索之上，也隱蔽了各類電線與控制線的安裝，完美實(shí)現(xiàn)燈具、管線與主體結(jié)構(gòu)的一體結(jié)合，并最大程度減少對主體拉索結(jié)構(gòu)的受力影響。

③巢湖大橋因施工安裝難度大，對安裝燈具的防水及各項(xiàng)指標(biāo)要求較高，在施工過程中，針對燈具的特殊性，每一燈具安裝完成后，都進(jìn)行反復(fù)調(diào)試直到符合設(shè)計(jì)要求的效果為止，并針對橋兩側(cè)及主塔兩側(cè)燈具安裝完成后，進(jìn)行所有燈具的防水試驗(yàn)，確保安裝燈具可靠有效。

圖5 巢湖大橋施工現(xiàn)場

5 結(jié)語

巢湖大橋因其雄偉的規(guī)模與長度，本身就是一道亮麗的城市風(fēng)景線，對其建筑外形進(jìn)行勾勒展示，突出了橋體本體結(jié)構(gòu)的同時(shí)，也對巢湖社會風(fēng)貌、自然風(fēng)光、人文氣息、現(xiàn)代成就等多方面進(jìn)行展示，對改善城市面貌、提升當(dāng)?shù)匦蜗笃鸬搅酥陵P(guān)重要的作用，為今后同類項(xiàng)目實(shí)施提供了良好的參考價(jià)值。同時(shí)，如何實(shí)現(xiàn)照明與節(jié)能的平衡，在保證綠色節(jié)能的前提下，有效地達(dá)到藝術(shù)觀賞效果，仍是目前橋梁夜景照明的重要目標(biāo)。在今后的橋梁夜景設(shè)計(jì)中，如何合理選擇照明燈具及配光曲線，合理布設(shè)燈具安裝位置，仍是設(shè)計(jì)師的重要課題之一。

圖6 巢湖大橋?qū)嵕罢故?/p>