道路照明設計

道路照明設計主要內容1)概述2)道路照明標準3)光源與燈具4)道路照明系統(tǒng)布局5)道路照明設計與計算6)特殊場所照明26.1概述照明與交通安全道路照明的目的相關概念36.1.1照明與交通安全（1）車輛前照燈局限性縱向：標準車輛遠光燈照射范圍100～120m，近光燈30～50m。側向：遠光燈通常向正前方照射，近光燈有些偏左/右。4照明與交通安全（2）一些研究結論：照明設施設計不好或維護很差的道路上，事故率明顯上升。道路照明可以使夜間交通事故數量降低30%以上。道路照明使事故量降低20～70%不等。5道路照明的目的提供良好的夜間交通環(huán)境。為長的地下道或隧道提供全日照明。減少夜間街上的犯罪活動。美化城市環(huán)境。6相關概念（1）視覺可靠性：指司機為了安全地控制汽車，對呈現(xiàn)在眼前的部分視覺信息進行選擇和處理的能力。本能的，因人而異。視覺可靠性能夠改善，事故率一定會降低。由兩個影響照明參數的部分組成：視功能；視舒適：7概念關系8（2）光一種可為肉眼察覺，產生視感的輻射能。光是一種能量；不是光源的全部輻射能；而是其中能產生視感的部分；電磁波的可見范圍為280nm～770nm。9（3）光通量（F）光源在單位時間內向四周空間發(fā)射的產生視感的輻射能（光）值。單位：流明（lm—lumen）。只與光源本身特性有關；表示輻射的可見能量的大小。10（4）發(fā)光強度（I）（光強）光源在指定方向單位立體角內輻射的光通量。單位：坎德拉（cd—candela）;立體角用sr表示，球的立體角為4π，1cd=1lm/sr光源的平均光強I=F/4π只與光源本身特性有關，表示光通量在光源四周的分布11（5）照度（E）被照面單位面積上的光通量。面積A上的平均照度Eav=F/A單位：勒克斯（lx—lux）1lx=1lu/m2。0.1lx—能大體看清周圍的物體；20～30lx—工作場所的適宜照度；200lx—感覺最舒適，視覺不易疲勞，相當于太陽光不直接照射的露天地面上的照度。12（6）亮度（L）發(fā)光表面在一定方向的發(fā)光強度（反射光強度）與沿該方向的投影面積之比。L=I/Scosα。單位：cd/m2。反映了人眼主觀視覺強烈程度，與照明器特性、被照點幾何位置和路面的反射特性有關。13（7）照度E與亮度L的關系L=Eqq—被照面亮度系數；反映被照面朝觀察者方向反射光數量多少的一個系數，表示路面的反光性能；相關因素：道路表面特性；觀察者、光源相對于考察點的位置，即q=q(β,γ)β—光的入射平面和觀察平面之間的角度；γ—入射光線的垂直角。14（8）反射率ρ被照表面反射出來的光通量與發(fā)射到該表面的光通量之比。與道路表面特性、觀察角度有關。ρ=Mv/EE—表面照度；Mv—光出射度，即被照表面在所有方向（2π立體角）反射總光通量除以被照面面積。ρ=[0,1]瀝青路面，～；水泥路面，～。15（9）發(fā)光效率η（光效）通常，電光源消耗的電功率只有很小一部分轉變成光能，相當大一部分轉變成了熱能。發(fā)光效率指光源發(fā)出的全部光通量與其消耗的電功率之比，η=F/P（lm/W）。16(10)配光曲線在極坐標上標出各方位的光強值，連成的曲線。表明了光源的光強空間分布情況，并給出最大光強值點。17（11）利用系數到達工作面（路面）上的光通量與光源內發(fā)射的光通量的比值。（12）維護系數照明設施使用一段時間后，系統(tǒng)照度水平會降低，因為：光源老化，光通量衰減；燈具因灰塵、揮發(fā)物等污染引起光通量折減。照明設計中，初始值要比維持值（標準中的值）高出30～50%。18（13）色表人眼直接觀察到的光源的顏色。（14）顯色性表征被照物體顏色的失真程度。用顯色指數定量表示。顯色性好：物體受照后效果和標準光源（日光或火焰光）的照射效果相似；顯色指數大。顯色性差：受照物體顏色失真；顯色指數小。所有燈沒有一種對人的色彩感受有實質性的影響19道路照明標準主要內容我國道路照明標準視功能視舒適誘導性206.2.1我國道路照明標準—城市道路216.2.2視功能評價指標及設計定量參數（1）能見距離（2）察覺幾率（3）顯示能力（4）超閥限能見度（5）反應功能（6）相對運動的察覺功能評價指標設計定量參數（1）平均亮度Lav（照明水平）（2）總均勻度U0（均勻度）（3）閥值增量TI（失能眩光）關系試驗研究22設計定量參數平均亮度Lav：

均勻度U0：閥值增量TI：衡量眩光使視功能下降的程度。其中Lv—等效光幕亮度，Lv=有眩光后的亮度-原有亮度23試驗研究結論視功能的改善密切依賴于照明水平(Lav)的提高,Lav應≥1cd/m2，(對應于中等亮度均勻度和眩光限制，即U0=0.4,TI=10%左右)。為提高視功能，Lav范圍應在2～10cd/m2之間（U0、TI中等水平）。均勻度或照明設施的眩光限制出現(xiàn)任何降低水平，會導致視功能的明顯惡化。Lav、U0、TI之間存在一定的內在關系，即U0、TI的降低導致的視功能的惡化可通過提高Lav而得到改善，反之亦然。縱向均勻度對視舒適有影響，也影響司機的反應功能。246.2.3視舒適利用主觀評價法，建立主觀評價與照明設計參數之間的函數，進行定量分析。照明設計參數：平均均勻度Lav（照明水平）縱向均勻度Ul（均勻度）眩光控制等級G（不舒適眩光）主觀評價常使用“九點表”25“九點表”26設計定量參數縱向均勻度Ul—車道軸向中心線上，最小亮度和最大亮度的比值Ul=Lmin/Lmax。眩光指數G:H’—從眼睛水平線到燈具的垂直距離；P—每公里燈具數；SLI—特定燈具指數，由燈具供應商提供。27一般性結論亮度水平的主觀評價與道路類型有關，如：評價為“好”，主要道路,Lav＞2cd/m2，次要道路Lav＞1cd/m2?！昂谩薄猆l＞，要求燈具間距＜40m。Lav、Ul、G間存在一定的內在關系，每一項在某些范圍內都受次要參數的影響，如Ul由下降到，亮度水平主觀評價單位下降1單位。“滿意”—G=7。28誘導性誘導性的分類視覺誘導—利用道路的誘導輔助設施或專門的誘導設施。光學誘導—利用燈桿和燈具的排列，燈具式樣、燈光顏色或其強度的變化。29（1）設置連續(xù)照明的道路合理選擇照明裝置的設置方式整齊的燈具排列兩塊板道路，燈桿設置在中央分隔帶上；曲線段設置在外側。30（2）通向交叉口的道路，相鄰的道路，類別、功能不同的道路改變照明系統(tǒng)通向交叉口的道路（常規(guī)）和交叉口（高桿）采用不同的照明系統(tǒng)改變光源顏色交叉口的主/次路采用顏色不同的光源城市道路照明規(guī)劃時，不同等級的道路有計劃地采用不同的光源改變燈具的式樣或安裝高度通向停車場、加油站的道路采用和主路式樣不同燈具或不同的安裝高度改變燈具的安裝布置方式中心對稱布置的燈具在接近交叉口時采用雙側對稱布置31光源與燈具6.3.1光源（1）根據發(fā)光原理32（2）常見光源特點及適用性白熾燈顯色性好，使用方便，價格低；光效低，壽命短（鹵鎢燈有所改善）；多用于住宅照明；新型道路照明系統(tǒng)不宜采用。33熒光燈發(fā)光面積大，光線柔和，照度較均勻，接近自然光；光通量輸出值有限（＜16000lm），需要鎮(zhèn)流器，低溫時比其它光源更難觸發(fā)；多用于隧道內部照明和交通標志照明；新的道路照明系統(tǒng)中不再采用。34高壓汞燈光效高，壽命長，色表好（蘭-白）；初期投資高；早些年用來取代白熾燈，近年被高壓鈉燈取代。35高壓鈉燈HPS光效高，壽命長，眩光小，色表及顯色性適于量大面廣的道路照明；需特殊鎮(zhèn)流器提供啟動時的高壓；近年來逐漸取代汞燈，許多國家認為它是道路照明光源的發(fā)展方向。36低壓鈉燈LPS低壓鈉燈是利用低壓鈉蒸氣放電發(fā)光的電光源，在它的玻璃外殼內涂以紅外線反射膜，是光衰較小和發(fā)光效率最高的電光源。低壓鈉燈發(fā)出的是單色黃光，用于對光色沒有要求的場所，但它的“透霧性”表現(xiàn)得非常出色，特別適合于高速公路、交通道路、市政道路、公圓、庭院照明，能使人清晰地看到色差比較小的物體。低壓鈉燈也是替代高壓汞燈節(jié)約用電的一種高效燈種，應用場所也在不斷擴大。

光效最高，光通量長期穩(wěn)定；顯色性差；商業(yè)區(qū).居住區(qū)用的較多。37混光燈放電管與白熾燈燈絲串聯(lián)而得名；光效比白熾燈高1倍，壽命是其5倍；不需要鎮(zhèn)流器；可直接更新現(xiàn)用的白熾燈。3839（3）光源選擇總體要求：光效高、壽命長、有適當的顯色性。道路照明應采用氣體放電燈，不應采用白熾燈；具體地：快速路、對顏色識別要求不高的市郊道路—采用低壓/高壓鈉燈；主干/次干路—高壓鈉燈；支路、居住區(qū)道路—小功率高壓鈉燈或小功率高壓汞燈；市中心、商業(yè)中心等—可采用金屬鹵化物燈或中/高顯色性高壓鈉燈。406.3.2燈具（1）組成與作用燈具包括：光源器件、反射和折射裝置、支撐和固定光源的燈座、接線柱、外罩。作用：在保證總光效的前提下，調整光通量的分布，盡量把光分配到必要的方向，即調整配光。41（2）分類按安裝位置與光的投射方向常規(guī)燈具：安裝在燈桿、墻壁、拉線上，光的主要部分平行道路走向；鏈式燈具：懸掛在鋼絲上，光的主要部分垂直于道路走向；投光燈具：光的投射方向完全自由，可以固定地朝任何方向。42（2）分類按配光特性截光型（限制眩光型）：光線分布在0～60°角內，縱向間距小，適于周圍較黑的高速、城市干道。半截光型（半限制眩光型）：光線分布在0～70°角內，適于周圍環(huán)境明亮的城市道路。非截光型（非限制眩光型）：光線分布在0～80°角內，間距大、經濟，只用于胡同、小巷。436.3.3燈具的選擇（1）機動車道應采用功能性燈具：快速路、主干路必須用截光型、半截光型；次干路、支路應采用半截光型。裝飾性燈具—禁止機動車通行的商業(yè)街道，居住區(qū)道路，人行地道，人行天橋，有必要單獨設燈的非機動車道宜采用裝飾性和功能性結合得好的燈具或具有較高機械強度的裝飾性燈具。44燈具的選擇（2）高桿照明—宜選用泛光燈。照明標準高、環(huán)境污染嚴重、維護困難的道路和場所—宜采用防塵防水級別較高的燈具?？諝庵兴釅A等腐蝕性氣體含量高的地區(qū)或場所—宜采用耐腐蝕性好的燈具。發(fā)生強烈振動的場所—宜采用帶減振措施的燈具。45道路照明系統(tǒng)布局6.4.1照明方式道路及與其有關的特殊場所的照明方式分為：常規(guī)照明高桿照明鏈式照明466.4.1照明方式常規(guī)照明（1）燈具布置基本形式474849（2）燈具的安裝高度、間距、懸挑、仰角50①燈具的配光類型、布燈方式與安裝高度、間距的關系H越小，總投資越低，但眩光會增大；安裝間距S與H有關，H越大，S越大；縱向均勻度、車速一定的條件下，增大S可減小路面亮度的變化，改善駕駛員視覺特性和視覺舒適感。51②懸挑決定了路燈照射的有效寬度，不宜過長以導致人行道照度/亮度過低，一般lc不大于H/4。為提供良好的誘導性，應使燈具排列在整齊、光滑的一條線上，為此，可在道路邊緣凹凸不平的路段，適當調整懸挑長度。如：港灣式?？空?2③仰角設置仰角的目的：在H一定的條件下，增加路面的照射范圍。仰角過大（特別在彎道上），產生眩光的機會增加。不超過15°。536.4.1照明方式高桿照明通常指一組燈具安裝在高度≥20m的燈桿上，進行大面積照明的方式。多用于大型平面交叉口、立交區(qū)、大型廣場、公共停車場等。54（1）燈具配置方式①平面對稱燈具對稱地配置在垂直對稱面兩側的一個或幾個水平面上。主要適用于寬闊道路的照明。55（1）燈具配置方式②徑向對稱燈具沿徑向對稱地布置在一個或幾個水平面上。主要適用于大面積廣場、環(huán)形交叉口和布置得比較緊湊的簡單立交。56（1）燈具配置方式③非對稱燈具按實際需要配置，分別瞄準一定的區(qū)域。主要適用于大型、多層、復雜立交或道路分布很廣、很分散的立交。57（2）高桿照明的特點優(yōu)點：照明質量好：均勻度、眩光效應、視舒適；提供大區(qū)域的整齊清晰的圖像；燈桿少，減少撞桿事故；造型美觀，有美化城市的作用。缺點：造價較高；采用液壓高架車維修（升降式除外）；光通量利用率低，能耗大。58（3）高桿照明設計注意問題合理選擇上部燈架和燈桿的結構形式。燈架：固定式、升降式；燈桿：單柱式、多柱式。合理選擇燈具配置方式。處理好功能和美觀的關系。正確選擇桿位。合理選擇燈具和光源：泛光燈具、大功率高壓鈉燈。合理確定燈具的投光角度和桿距。合理確定照明標準。進行科學的設計計算和經濟分析比較。596.4.1照明方式鏈式照明在中央分隔帶上設置間距很大的燈桿（60～100m），之間為拉緊的鋼索，燈具懸掛在鋼索上。沿道路橫向設出大部分的光，燈具必須設得緊密一些。具有出色的視覺誘導性和均勻度，引起普遍重視。606.4.2照明供電與控制（1）照明供電—城市道路宜由10KV配電線路上專用路燈變壓器或公用三相變壓器供電(低壓供電)。條件許可時可采用10KV電壓等級的專用線路供電(高壓供電)。重要道路和區(qū)段的照明宜采用雙電源供電。低壓照明線路的末端電壓不應低于額定電壓的90%或不應低于始端電壓的95%?？捎|及的金屬燈桿和配電箱等金屬照明設備均需保護接地，接地電阻應小于10Ω。61（1）照明供電—公路電源一般引自沿線布置的專用配電站，配電站一般布置在需要照明路段的中心，照明電壓均采用220V，放射式供電。線路延伸超過1km時，需增大導線截面以保證路線壓降在10%以內。變壓器二次線圈中性點接地。燈具底座利用地腳螺栓或另打專用接地極作重復接地。電源引出端上方在低壓配電屏內設置小型斷路器，燈具進線端一般裝熔斷器進行保護。62（2）照明控制控制類型：定時控制、光電控制。定時控制所采用的器件為定時鐘或微型計算機控制儀；光電控制所采用的器件為光控開關。應根據自身條件，選擇一種或結合起來使用。采用低壓供電時宜用控制線或單電源控制方式。也可采用單燈控制方式。道路的開燈、關燈照度水平宜為2～10LX。63照明供電線路布置路燈供電網絡設計應符合規(guī)劃的要求并留有余地。在技術經濟條件許可時，宜采用地下電纜線路供電。采用兩相10KV線路供電時，從路燈高壓架空線引出的電纜不宜過長。64公路電纜——直埋。平行路緣埋在土路肩中；埋深＞；每隔50m立標志柱。線路橫穿道路必須預埋鋼管直徑一般≥80mm壁厚≥4mm；鋼管端部應伸入手孔井或人孔井。立交中，需要垂直布置電纜時，應設置電纜豎井。656.4.4節(jié)能措施進行照明設計時，應提出多種都能符合照明標準要求的照明方案，進行分析比較，從中選取既技術先進、經濟合理又節(jié)約能源的最佳方案。具體措施：（1）應合理選擇照明器材：采用常規(guī)道路照明燈具時，燈具效率低于60％者不應選用；采用泛光燈時，燈具效率低于55％者不應選用；應選用耗能低的鎮(zhèn)流器。66（2）功率因數補償：氣體放電燈應加電容補償，補償后的功率因數應不小于。（3）實行半夜燈：（居住區(qū)道路和少數街道除外）可采用雙光源燈具，下半夜關掉一盞燈可采用下半夜能自動降低燈泡功率的鎮(zhèn)流器，以降低燈泡消耗的功率；關掉不過半數的燈具，但不允許關掉沿道路縱向相鄰的兩盞燈具。67（4）加強維護：應制訂嚴格的維護計劃，認真進行燈具等照明設施的維護和清掃，提高光源光通量利用率。此外，采用定時控制時應根據所在地區(qū)的地理位置和季節(jié)變化合理確定路燈的停,開時間，且應采用可靠性和一致性好的控制器件。686.5照明設計與計算設計原則安全可靠技術先進經濟合理節(jié)省能源維修方便式樣美觀696.5.2應收集的資料道路等級道路平面圖和橫斷面圖周圍環(huán)境（建筑、綠化、環(huán)境污染等）及發(fā)展規(guī)劃路面材料及反光特性可供選擇的光源、燈具及其附件的型號、規(guī)格、光電特性、價格等可供選擇的供電、線路敷設及控制方式等706.5.3設計內容確定照明標準確定燈具的布置方式；確定光源、燈具的類型和規(guī)格；確定燈具的安裝高度、間距、懸挑和仰角；確定燈桿、燈臺及其它照明器材的類型和規(guī)格。716.5.4設計步驟726.5.5照明計算73（1）計算點的選取路段：交叉口：網格法74（1）計算點的選取—CIE推薦計算區(qū)域：單側相鄰兩燈之間的區(qū)域；計算網格：燈距S≤50m，點排數n=10；S＞50m，n=為給出d≤5的最小整數；橫向點數：每條車道橫方向上應布置5個點，其中一個位于車道中心線上；均勻度好的場合可取3點。75（2）觀察者的位置眼睛高度：；縱向位置：計算網格前約60m；TI例外，按最不利情況計算—司機的縱向張角（水平線與視線上限的夾角）為20°。橫向位置：縱向均勻度—車道中線；其它—近側路緣1/4車道寬度處。76（3）公式法①點光源在任意點的照度符合三個基本定律：余弦定律光能疊加原理點光源的距離平方反比定律77a.余弦定律點光源向各個方向發(fā)出的光強度隨著該方向與表面法線夾角的余弦而變化，即：Ip=Iγccosγ78b.光能疊加原理若一個表面受到幾個光源同時照射，該表面接收到的光通量等于各個光源射到該表面的光通量之和，即：若該表面面積為A，則其照度為：