市政道路照明设计

市政道路照明设计

岳鹏1周群荣2

1、中国市政工程西北设计研究院有限公司浙江分公司浙江嘉兴314000；2、丽水市供排水有限公司浙江丽水323000

摘要：现如今，城市夜晚的道路照明，不仅仅可以用来照明，还可以起到美化城市的作用，这直接反映了一个城市的文明程度，同时也顺应了科学、美观的各项要求。完善的市政道路照明系统可以有效提高整个城市的品味、增加城市魅力。目前，城市亮化工程也就显得刻不容缓。鉴于此，本文主要分析市政道路照明设计的方法。

关键词：市政道路；路灯；照明设计

引言

随着我国社会经济的持续发展，市政道路建设规模不断扩大，人们对市政道路照明设计质量提出了更高的要求。为了确保驾驶人的安全，提高交通运输效率，美化城市夜晚环境，为行人提供舒适和安全的视觉环境，需要在道路上设置路灯照明。同时，道路照明的设计以安全可靠、技术先进、经济合理、节能环保、维修方便为原则。

一、光源及灯具的选择

1、光源选择

目前国内道路照明普遍采用的光源为高压钠灯和LED灯。前些年PHILIPS公司推出了一种Cosmo光源，在欧美发达国家道路照明中多有应用，Cosmo光源与传统高压钠灯相比，具有光效高、显色性好、距高比大，寿命长等优势，考虑到在国内道路照明工程中，Cosmo光源基本没有应用，本文仅考虑高压钠灯和LED灯的比选。

（1）光效和光利用率

①光效：

LED灯光源的光通量≥90lm/W，目前外国进口品牌LED灯的光效可达150lm/W；

高压钠灯的光通量在100lm/W左右。

②光利用率

LED灯是半空间发光光源，其方向性好，光利用率在85%左右，发出的光线可有效照射到工作面（路面）上；高压钠灯是全空间发光光源，需要将一个半空间的出射光线改变方向投向另一半空间内反射器，由于光源自身的挡光和光线反射过程中的损失，其光利用率较低，在45%左右。

（2）色温和显色指数

LED灯——色温2500～5000K，显色指数≥80。

高压钠灯——色温2000～2800K，显色指数为25左右。

通过以上对比可看出，高压钠灯显色指数低，显色性差，对物体本身色彩的还原性差，但其光透雾能力强；LED光源显色指数高，显色性好，能很好的还原物体的实际色彩，通过选择中低色温光源，其透雾能力也较强。

（3）开启及调光

高压钠灯的开启需要一定的启动时间，且不能频繁开启；LED灯瞬时启动，可频繁开启。

高压钠灯不能实现连续调光的功能，只能利用双功率镇流器实现两种功率的转换；LED灯可以用脉冲宽度调节的方法来实现调光，通过调节电压的占比和工作频率，能够有效调节LED灯的发光强度。

（4）使用寿命

LED灯是一种半导体二极管，它的光源理论寿命非常长，其总光通量下降到初始值的70%时，使用寿命50000小时左右，高压钠灯的使用寿命为20000小时左右。

（5）节能与环保

LED灯光效高、光利用率高，LED灯的能耗大约为高压钠灯的35%~45%。目前情况下，道路照明采用LED灯，按每天点亮11小时计算，三年后通过照明节能其成本和高压钠灯持平。此外，LED灯后续维护费用较低。

LED灯的光源不含金属汞等有害物质，原材料可回收循环再利用，不污染环境，符合现在提倡的节能减排的环保理念。

高压钠灯光源中含金属汞、金属钠（通电后变成汞蒸气和钠蒸气），寿命短（相对于LED来讲），后续废品处理对环境污染大。

从以上的对比中，可以看出LED灯具有使用寿命长，显色性强，维护费用低，节能，环保等优势，同时LED灯抗震性好，固态封装，运输及安装便捷。并且近年来LED灯在发光效率及光衰方面的改进非常明显，整灯光效提高了20%，价格同时下降了15%，在配光、散热方面也日益完善，其逐渐成为道路照明中的首选光源。另外，由于LED路灯的输入为低压直流，能与太阳能结合起来，使得太阳能LED路灯成为了未来道路照明方式的一种可能。

同时光源的选择和营造的视觉效果、灯具节能等相关，所以在进行光源及其功率设计时，也要充分考虑道路使用功能，同时根据现行技术标准，结合有关绿色照明的总体规划要求[1]。

后续的道路照明分析皆以选用LED光源为前提进行——

2、灯具选择

道路照明设计中选用的LED灯应符合下列规定：

（1）灯具的功率因数不应小于0.9；

（2）灯具效能满足限值（Tc≤3000K，灯具效能≥90lm/W；3000＜Tc≤4000K，灯具效能≥95lm/W；4000＜Tc≤5000K，灯具效能≥100lm/W）；

（3）灯具在连续正常工作3000h的光通量维持率不低于96%，连续工作6000h的光通量维持率不应低于92%。

（4）灯具的电源模组应符合现行国家标准GB19510.14的要求，且可现场替换，替换后防护等级不应降低；

（5）灯具的无线电骚扰特性应符合现行国家标准《电气照明和类似设备的无线电骚扰特性的限制和测量方法》GB17743的要求，谐波电流限值应符合现行国家标准《电磁兼容限值谐波电流发射值（设备每相输入电流≤16A）》GB17705.1的要求，电磁兼容抗扰度应符合现行国家标准《一般照明用设备电磁兼容抗扰度要求》GB/T18595的要求；

（6）灯具的防护等级不低于IP65；

（7）灯具电源应通过国家强制性产品3C认证；

（8）灯具应具有耐腐蚀性能和耐候性能。

二、路灯布置方式

常规路段路灯布置方法有以下几种：单侧布置、双侧交错布置、双侧对称布置、横向悬索布置与中心对称布置。在渠化段，要想满足路面照度设计值，可采用减小杆距或增大灯具功率。考虑到路灯功率规格各异会增加后期路灯采购及维护的难度，所以一般在渠化段采取减小杆距的方法来处理。

根据规范要求，交叉口的照度较高于普通路段照度。在市政道路系统中，道路交叉口为交通事故高发段，交叉口的照明设计尤为重要。随着道路容量、交通运输量逐渐变大，道路的宽度及路口转径也随之变大，因此交叉口路的照明设计难度也较普通路段难。交叉口的照明需根据实际面积，经计算确定适宜的功率密度、照度与均匀度，并选择合适的灯具种类和布置方法。通常情况下，在转弯处的半径中心点布置中杆泛光照明较为合理。由于灯具散热是大功率LED灯实际使用过程中的一个较大难点，所以我们在交叉口布置的泛光灯单灯功率不宜过大，可以采用多盏较小功率泛光灯按类似扇形的型式进行布置。

路灯是一种具有功能性特点的照明，其在设计过程中的选型必须严格遵循以照明为核心的基本原则，同时考虑必要的装饰效果。

三、道路照明负荷及供配电系统

道路照明负荷大多为三级负荷，采用路灯专用变压器供电，供电半径一般为700~800m。

道路照明的低压配电方式一般采用三相配电，路灯接线时应按照A、B、C三相从主干线上间隔取电，以尽量达到三相负荷平衡。各相回路分别进行单独控制和保护，避免采用三相断路器时由于一相故障引起三相全部停电，扩大故障影响范围。

由于道路照明供电线路较长，若线路末端发生短路故障，短路电流很小，可能难以起动短路保护。故在道路照明设计中，必须进行单相接地短路校验，确保发生故障时保护开关能及时动作，同时应合理配置单灯保护装置，避免单个路灯故障造成整条干线跳闸，造成大面积路灯失电。

四、接地及防雷工程

道路照明低压配电系统一般采用TT或TN-S接地制式。采用TT接地型式时必须采用剩余电流保护器做间接接触防护。根据以往经验，由于路灯安装于户外，若采用TT接地系统，剩余电流保护器容易误动作造成路灯供电系统不稳定。因此本文推荐采用TN-S接地系统，接地电阻≤4Ω。金属灯杆及构件、灯具外壳、配电及控制箱屏等的外露可导电部分，均应进行保护接地。每盏路灯打一根接地极做重复接地，重复接地电阻≤10Ω。

高低压系统均设置避雷器，路灯利用灯杆作为防雷接闪器，同时利用路灯基础钢筋作为防雷接地极予以泻流。

五、道路照明节能

随着社会经济不断发展，国家提倡建设绿色城市，节能降耗作为绿色城市建设过程中的重要一环。作为一项系统工程，城市路灯照明应坚持以人为本，创建以功能性照明为主，努力建立适宜、和谐、友好的城市照明环境，切实改善人居环境质量，构建资源节约型、环境友好型的和谐社会。

道路照明节能主要从灯具配置及路灯控制、运行管理两方面考虑。

1、灯具配置

《城市道路照明设计标准》采用照明功率密度（LPD）作为机动车道照明的节能评价指标，其单位为W/m2。需注意的是，安装功率应将镇流器和驱动电源所消耗的功耗包括在内。因此，我们在进行道路照明设计时，灯具功率等指标的选用除了需考虑计算照度外，还必须校验照明功率密度值。

2、路灯控制

道路照明节能的另一方面是路灯运行期间的控制方式。道路照明运行期间，在“后半夜”普遍降低路面照度是节能效果最为明显的一项措施。因为深夜车流量小，发生事故的概率较小，一般可在原正常照度和均匀度的标准下降低一个照明等级。目前国内外很多城市也都采用这种措施实现节能的目标。但是这种措施不宜在居住区、交叉口采用，因为居住区夜间行人和住户的安全极为重要，且居住区的照度设计值本身就小，即使降低照度，节能效果也不甚明显；交叉口正好相反，作为事故易发段、多发段，交叉口照度即使在深夜也不宜降低。

在深夜降低路面照度的措施主要有以下三种：

（1）通过单相控制在后半夜关闭一相路灯实现节能：

①“双光源”型路灯：人行道侧路灯+车行道侧路灯、车行道侧

双光源。运用该种方式控制路灯，需在路灯安装时将深夜准备关的一支光源全部接在单独一相，且交叉口路灯不能接在此相，后半夜只需关掉该相路灯即可。此方法简便易行且不影响路面均匀度，但是在路灯配电接线时由于双光源功率配置不当，可能引起三相负荷偏差较大。

②除交叉口路灯外的所有路灯由A、B、C三相间隔取电，交叉口路灯由固定两相取电（如A、B相），深夜只需将C相路灯关掉即可。该方法功能实现简单，但在深夜关掉一相路灯后路面均匀度会有所降低。

（2）通过双回路供电在后半夜关闭部分路灯实现节能：

照明采用双管双线铺设，每条线路所带路灯采用隔杆接线方式，且每条线路所带路灯由A、B、C三相间隔取电。深夜节能可通过以下关闭一路或两路中一相或多相路灯来实现。采用此方法时需注意关闭灯具数量不能超过一半且不应同时关闭沿道路纵向相邻的两站灯具，同时交叉口灯具在深夜也不应关闭。该方法在节能运用上更加灵活简便，但由于采用了双回路供电，加大了初期投入。

（3）通过使用节能控制器实现节能：

近年来随着技术不断提高，智能型路灯控制器也越来越先进，可

以实现照明节能、保护灯具、智能控制、安全保护等多种功能。路灯控制器大致分为两类：集中控制器和单灯控制器。相对集中控制器，单灯控制器可实现的功能更加丰富、灵活，可实现单灯控制，但是单灯控制器的使用会增加投资以及后期运维难度。

在路灯节能设计时，我们应该根据照度计算所要求的路灯功率配置、项目所处区位以及当地路灯运行管理习惯做法等因素，并结合节能效果、经济分析选择合适的节能措施。

六、结束语

总之，市政道路照明以前仅仅只是用来照明，但现如今，其已经被赋予了新的含义，市政道路照明也是一种城市景观。在现在物质生活水平不断提高的形势下，人们也愈发的重视市政道路照明设计。其不仅仅可以将属于一个城市的品味展现出来，还可以体现出来城市人文环境。因此，本文的研究也就显得十分的有意义。

参考文献：

[1]宋艳红，滕正礼.浅谈市政道路照明设计[J].才智，2010（28）：57.宅产业，2017（05）：59-61.