本科畢設(shè)論文--城市道路照明設(shè)施的研究

佳木斯大學(xué)汽車運行材料摘要早期人類的夜間活動,只不過是白天勞動的準(zhǔn)備與延續(xù),隨著生產(chǎn)力水平的大幅提高,城市化進程的加快,人類夜間活動變得頻繁。城市夜居變得豐富多彩,而公園照明則是城市夜景中的亮點。如何使公園照明設(shè)計更加人性化,更加符合人們游憩活動規(guī)律,更加讓人們感到舒適和愉悅,便成為公園照明設(shè)計者研究的一個重要課題。其中,公園道路照明的設(shè)計,則是人們對道路照明的功能與美的需求的縮影,它反映了設(shè)計師對公園的整體把握,體現(xiàn)了夜間公園的功能魅力。國家建設(shè)部、發(fā)改委于2004年在《城市道路照明設(shè)施管理規(guī)定》的基礎(chǔ)上經(jīng)過修改,發(fā)出《關(guān)于加強城市照明管理促進節(jié)約用電工作的意見》的通知。文中指出“大力推廣節(jié)能技術(shù),提高電能利用效率;嚴(yán)格按照照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進行照明設(shè)施的建設(shè),不得超標(biāo)準(zhǔn)建設(shè);新建、改建照明項目必須采用科學(xué)的照明設(shè)計方法,推廣采用高效照明電器產(chǎn)品和節(jié)能控制技術(shù)”等以上規(guī)則。隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的高速發(fā)展,社會城市化建設(shè)突飛猛進,因此,與之相匹配的城市道路照明的改造和新建工程也急劇驟增。但是伴隨而來的是能耗的大幅度提高,特別是近年來能源價格大幅度提升,使電力耗費成為負(fù)擔(dān)。因此,路燈的節(jié)能必然成為一種趨勢?！娟P(guān)鍵詞】城市道路照明工程設(shè)計節(jié)能目錄一、城市道路照明節(jié)能的重要性 3二、城市道路照明現(xiàn)狀 32.1照明不針對道路功能，不適應(yīng)道路使用者需求 32.2道路照明缺乏全局考慮，沒有形成鮮明和具有主題的城市道路照明格局 42.3路面過亮，視覺功效差，造成能源浪費和光污染 42.4光源類型單一，新光源使用比例少 52.5道路照明水平良莠不齊 52.6道路照明與綠化未整體考慮，互相沖突，景觀照明與功能照明混淆 52.7原因及分析 5三、城市道路照明的設(shè)計方法 63.1數(shù)字城市照明的基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 73.2數(shù)字照明是城市照明的設(shè)計方法 8四、城市道路照明工程設(shè)計與節(jié)能 104.1道路照明節(jié)能探討 104.1.1合理選定照明標(biāo)準(zhǔn)值 104.1.2高效節(jié)能的照明器材 104.2智能照明調(diào)控技術(shù) 12五、路燈的布燈間距是否適當(dāng)直接關(guān)系到照明的效果 12六、供電路線設(shè)計 13七、控制系統(tǒng)與節(jié)能 13八、新型道路照明分類方法探討 148.1入城道路、景觀大道、城市視覺走廊 148.2快速路 158.3歷史文化街、步行商業(yè)街 158.4商業(yè)性交通干道 16結(jié)束語 17參考文獻 17一、城市道路照明節(jié)能的重要性隨著我國城市發(fā)展、經(jīng)濟繁榮、社會進步和人民生活水平提高及環(huán)境質(zhì)量的要求,城市照明(指功能照明和景觀照明的統(tǒng)稱)已經(jīng)成為城市規(guī)劃、建設(shè)和管理中的一項重要工作。城市道路照明作為方便居民生活的必備條件,近些年來發(fā)展很快,從而加大了對能源的需求和消耗。調(diào)查發(fā)現(xiàn),目前很多已完工的城市道路照明工程的照度過高,有的甚至片面追求高亮度、大規(guī)模、超豪華,建設(shè)和配置不切合實際。不僅達不到城市功能性照明的初衷,而且破壞了視覺適應(yīng)的平衡,浪費了能源,也造成了光污染,影響了居住和生態(tài)環(huán)境的和諧與平衡,加劇了電能緊張。因此,城市道路照明節(jié)能具有重要意義。二、城市道路照明現(xiàn)狀據(jù)調(diào)查,我國小型城市在夜晚9點后,大中城市在午夜12點后,道路上幾乎空無一人,即使是北京、廣州、上海這樣的大都市,凌晨2點后,道路上也罕有行人、車輛。從這一時段直至清晨6點路燈熄滅,在較低交通流量的道路上仍保持較高的照度,不能按需調(diào)控,隨之而來的就是要支付較高的照明綜合費用（電費和維修、維護費）。而為了降低道路照明的成本,許多城市多采取傳統(tǒng)的節(jié)能方式，關(guān)掉部分照明器,如“半夜燈”和“斑馬燈”。其中的弊病不言而喻，不僅導(dǎo)致了路面照度分布不均勻,給社會治安及交通安全埋下了隱患,而且不能避免后半夜電網(wǎng)電壓升高對燈具壽命的減損,不能稱為真正意義上的節(jié)能。隨著當(dāng)今社會的發(fā)展,應(yīng)當(dāng)采取和利用科技手段,科學(xué)地節(jié)約能源,解決問題,營造城市居民的現(xiàn)代化環(huán)境及經(jīng)濟繁榮景象。2.1照明不針對道路功能，不適應(yīng)道路使用者需求在以生活、公共活動為主的城區(qū)，居住商業(yè)混合，位于此區(qū)域的道路偏向于商業(yè)功能的開發(fā)，兼有商業(yè)性和交通性的雙重職能，公交線路密集，行人及非機動車對機動車干擾嚴(yán)重，道路照明的復(fù)雜性遠(yuǎn)高于普通干道。城市道路照明不僅要考慮行車問題,而且還要考慮市區(qū)內(nèi)大量人流交通的安全問題。因此照明等級，半柱面照度、顯色性、光色的要求都應(yīng)與普通道路要求有明顯區(qū)別，而現(xiàn)實中，這種區(qū)別并未引起重視。不論這條路是商業(yè)性、生活性干道還是交通性、貨運為主的干道，都采用同一種照明方式，同一種光源，同一種燈具風(fēng)格，或者在交通性干道也大肆設(shè)置裝飾性照明，裝飾照明所產(chǎn)生的光、色、陰影、閃爍等干擾甚至破壞功能性照明，背離了道路使用者的真正需求。2.2道路照明缺乏全局考慮，沒有形成鮮明和具有主題的城市道路照明格局城市道路的功能主要有三個方面：交通功能、城市空間功能和環(huán)境功能。在傳統(tǒng)的城市道路照明中,比較重視道路的交通功能,而忽略環(huán)境功能。城市道路是城市景觀的重要組成部分，在夜晚更是格外突出，構(gòu)成城市的“光骨架”。我國大部分城市的道路照明系統(tǒng)缺乏層次，光骨架混沌不清，道路亮度等級劃分簡單，更談不上光色的豐富性。光色單調(diào)，光色分區(qū)粗劣而不科學(xué)，視覺舒適性差，有損城市夜景總體形象。2.3路面過亮，視覺功效差，造成能源浪費和光污染近幾年來我國的道路照明尤其是城市街道照明的亮（照）度水平有迅速攀高的走勢。隨著城市“亮化”熱潮的興起，不少新建、改建的道路平均亮（照）度值成倍甚至數(shù)倍增漲。無論是北京、上海、常州、揚州、無錫、杭州、武漢、青島、長春、成都、寶雞、銀川等城市都有一些道路的平均照度值在45lx（即亮度在3cd/m2）以上，甚至有的道路平均照度達140lx。本世紀(jì)以來,多數(shù)國家推薦的亮（照）度水平都經(jīng)歷了先升后降的趨勢。各國的亮（照）度水平均已處于近幾十年來的最低點,這種趨勢要求在設(shè)計中合理地確定照度標(biāo)準(zhǔn),而不能盲目追求高指標(biāo)。道路過亮?xí)斐珊芏鄲汗豪速M能源，浪費資金；破壞空氣質(zhì)量，不利于環(huán)保；加重光污染和光干擾。2.4光源類型單一，新光源使用比例少進入21世紀(jì)之際,節(jié)約能源、節(jié)省資源、保護環(huán)境的意識逐漸增強，實現(xiàn)高效、合理、舒適、便捷的照明是發(fā)展的趨勢。眾多高效節(jié)能新的光源，如紅外反射膜鹵鎢燈、細(xì)管徑和緊湊型熒光燈、變色放電燈、陶瓷管金鹵燈、無汞放電燈、無電極放電燈和微波硫燈等紛紛問世。然而，目前各大城市的路燈的光源主要為高壓鈉燈和汞燈，新光源很少被使用。很多道路仍數(shù)十年使用一種光源和燈具而不更換。2.5道路照明水平良莠不齊我國有很多城市一些新建、改建的道路照明水平已超過甚至大大超過2cd/m2，不少城市特別是中小城市，路面最高亮度水平也已大大超過2cd/m2，但同時仍有許多道路連原標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的照明水平也遠(yuǎn)沒有達到。一方面拼命叫原標(biāo)準(zhǔn)太低，少數(shù)道路的照明水平不惜工本地數(shù)倍超越，搞“形象工程”、“標(biāo)志工程”，另一方面多數(shù)道路照度繼續(xù)維持在低水平。2.6道路照明與綠化未整體考慮，互相沖突，景觀照明與功能照明混淆在樹木成行的道路布置燈具也存在一些問題，尤其在一些新城區(qū)及房地產(chǎn)開發(fā)項目中，要確保小樹在幾年以后不會長到與燈具高度相同的高度，從而避免完全遮擋光線。以往發(fā)生過這種情況，因為樹的遮擋，政府不得不在植樹的8至10年后更換和改裝全部照明燈具，進行重復(fù)建設(shè)。另外，裝飾照明所產(chǎn)生的光、色、陰影、閃爍等干擾甚至破壞功能性照明。這方面的實際例子是很多的，特別是在交叉路口、立交橋，行道樹和綠化帶，設(shè)置的裝飾照明多半都存在一定程度的問題。2.7原因及分析上述問題并非個別現(xiàn)象，而是當(dāng)前我國各城市面臨的普遍性問題。問題的原因有很多方面，但最主要的是我國以往的城市道路照明評價標(biāo)準(zhǔn)已不適應(yīng)現(xiàn)在的情況，在規(guī)劃設(shè)計上缺乏有效和具體的的理論依據(jù)，以至于無法可依。在1992年2月1日施行的《城市道路照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》中針對道路的照明，將城市道路劃分為快速路、主干路、次干路、支路及居住區(qū)道路,并規(guī)定了相應(yīng)的平均亮度(或照度)、亮度(或照度)均勻度、眩光限制和誘導(dǎo)性四項評價指標(biāo)。隨著照明科學(xué)技術(shù)發(fā)展和經(jīng)濟水平提高,城市對道路照明的要求在廣度和深度上都在擴容,上述5種分類過于籠統(tǒng)，涵蓋面窄，只是側(cè)重各種光度數(shù)據(jù)指標(biāo)（路面照度、照度均勻度等）的縱向?qū)用娣旨?，難以體現(xiàn)對道路夜間景觀方面的塑造。設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中的指標(biāo)參數(shù)種類少，數(shù)值偏低。因此照明標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計方法迫切需要及時探討更新，與時俱進。相比較而言，CIE（國際照明委員會）將道路分為四類，五個照明級別：（1）雙向車行道之間有中間分車帶分隔、無平面交叉、出入口完全控制、車輛高速行駛的高速路、快速路。（2）高速行駛道路、雙向行駛道路。（3）主要的城市交通干線、輻射道路、地區(qū)配置道路。（4）連接不太重要的道路、區(qū)域配置道路、居住區(qū)主要道路，私有道路和通向連接道路（次干道）的道路。CIE分級的優(yōu)點在于依據(jù)道路功能、交通復(fù)雜性、交通分流情況及交通控制設(shè)施的優(yōu)良好壞來劃定道路所需照明的水平，即通過客觀的硬指標(biāo)（道路的實際情況和交通特點）來科學(xué)限定照明水平，并不是簡單依據(jù)道路的寬度，車道的數(shù)目和籠統(tǒng)的等級劃分來界定。但正如CIE自己所解釋：道路的描述范圍很寬泛，以便它們能適用于不同國家的需求。CIE只是推薦導(dǎo)則，不夠詳細(xì)和具體。三、城市道路照明的設(shè)計方法城市照明是指照亮室外城市公共空間的照明,按主要目的可把城市照明分為3種。(1)功能照明城市道路的功能照明;城市廣場、公園和公共區(qū)域的功能照明;車站、碼頭、機場等的功能照明。(2)景觀照明城市建(構(gòu))筑物的景觀照明;歷史名勝古跡的景觀照明;風(fēng)景園林和地物的景觀照明。(3)功能和景觀照明商業(yè)街區(qū)的功能和景觀照明;室外娛樂設(shè)施和休閑園地的功能和景觀照明;廣告和標(biāo)志的功能和景觀照明。城市照明是一種非常復(fù)雜的照明工程,它不僅涉及到照明技術(shù)問題,而且還要涉及到照明藝術(shù)問題,以及它們之間的合理整合問題;對于城市照明,為了在方案設(shè)計完成后就能看到整體照明效果,檢驗其設(shè)計合理性,宜使城市照明中光與色定量再現(xiàn);這就需要在虛擬的空間中,定量地模擬城市照明的光環(huán)境,并應(yīng)用數(shù)字照明設(shè)計方法,使城市照明設(shè)計更為科學(xué)合理,最終使城市照明健康發(fā)展,節(jié)約能源、保護環(huán)境,整體協(xié)調(diào),設(shè)計出更多的城市照明精品,提高城市照明總體水平,實現(xiàn)城市照明的可持續(xù)發(fā)展。自從1998年提出“數(shù)字地球”概念后,世界上掀起了研究數(shù)字城市的高潮。數(shù)字照明是數(shù)字城市在照明工程中的具體應(yīng)用,它指的是將照明效果定量化、動態(tài)可視化的一種照明設(shè)計方法,這也是適合于健康照明的照明設(shè)計方法。進行數(shù)字城市照明時,除了要解決關(guān)鍵技術(shù)(真三維地理信息系統(tǒng)技術(shù)、數(shù)據(jù)采集與更新技術(shù)、虛擬現(xiàn)實現(xiàn)技術(shù)、數(shù)據(jù)共享與互操作技術(shù)、壓縮技術(shù)與超鏈接技術(shù)、顏色信息通信技術(shù)等)外,還要確定數(shù)字城市照明的屬性數(shù)據(jù),并進行數(shù)字城市照明規(guī)劃和設(shè)計等工作。3.1數(shù)字城市照明的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)城市空間的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是數(shù)字城市建設(shè)的重要內(nèi)容,它是表示空間實體的位置、形狀、大小及其分布特征方面信息的數(shù)據(jù)[4]。城市空間的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包含城市空間基礎(chǔ)信息和城市基礎(chǔ)屬性信息。城市空間基礎(chǔ)信息用于空間對象的定位,以表示空間的位置、距離和空間關(guān)系(拓?fù)潢P(guān)系),它反映了在一定尺度下能完整描述城市自然和社會形態(tài)的地物地貌信息和管理境界信息,常采用空間坐標(biāo)、圖形和圖像等表示,需要建立數(shù)字矢量線劃數(shù)據(jù)庫(DLG數(shù)據(jù)庫)、數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)庫(DOM數(shù)據(jù)庫)、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)庫(DEM數(shù)據(jù)庫)、數(shù)字柵格線劃數(shù)據(jù)庫(DRG數(shù)據(jù)庫),即需要建立4個圖形數(shù)據(jù)庫;城市基礎(chǔ)屬性信息是空間目標(biāo)的屬性,用來表示與空間對象相關(guān)的特征和特性,常采用數(shù)字和字符表示,它需要建立屬性數(shù)據(jù)庫。總之,在數(shù)字城市中,不但需要建立城市空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫,而且還需要建設(shè)城市空間基礎(chǔ)信息管理系統(tǒng),以及需要進行空間信息間的運算和開發(fā)。數(shù)字城市照明的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)同樣包含城市空間基礎(chǔ)信息和城市基礎(chǔ)屬性信息,但后者在不同的研究系統(tǒng)中差別較大。例如,對于數(shù)字城市道路照明而言,它的屬性數(shù)據(jù)所包含的主要信息有3個方面:照明信息方面、道路信息方面和相關(guān)信息方面。照明信息方面有光源種類、光源功率、流明維持系數(shù)、壽命等;燈具配光曲線、效率、大小、重量、材質(zhì)、形狀,截光類型,外觀顏色等;燈桿材質(zhì)、厚度,燈桿安裝間距、高度、挑臂長度等;道路固定照明布置方式等;光源、燈具和燈桿的生產(chǎn)廠家,施工單位質(zhì)保承諾資料、負(fù)責(zé)人,監(jiān)理情況,安裝日期、清洗維護日期等;路面平均亮度、平均照度,環(huán)境亮度,失能眩光,總均勻度和縱向均勻度,光學(xué)和視覺的誘導(dǎo)性等。道路信息方面有道路類型、車輛限速和相應(yīng)的照明等級,交通流量、車輛種類和行人狀況,路寬、坡度、走向、車道數(shù)和道路復(fù)雜程度,道路分隔狀況,交通信號燈等交通控制設(shè)施狀況,交會口情況;路面鋪裝分類,修建和養(yǎng)護情況,施工單位及負(fù)責(zé)人,主管單位和業(yè)主負(fù)責(zé)人,監(jiān)理和驗收情況等;行道樹情況;路旁建(構(gòu))筑物情況;道路附近的廣告和景標(biāo)照明的位置和形狀及其光色、亮度等情況。相關(guān)信息方面有當(dāng)?shù)貧夂?、?xí)慣和愛好,司機情況,路燈監(jiān)控情況,供電情況,當(dāng)?shù)亟?jīng)濟,重要勤務(wù)、重大節(jié)日和周未等情況。屬性數(shù)據(jù)一般可通過調(diào)查、統(tǒng)計方式搜集,但應(yīng)合理地確定屬性分類和取舍。同時應(yīng)使屬性數(shù)據(jù)庫與圖形數(shù)據(jù)庫同步設(shè)計和建設(shè),且要與圖形數(shù)據(jù)庫在同一平臺上進行圖數(shù)運算。在城市照明設(shè)計中采用數(shù)字城市照明的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與關(guān)鍵技術(shù),進行數(shù)字照明設(shè)計,是達到城市照明節(jié)能要求的、較為科學(xué)合理的照明設(shè)計方法。3.2數(shù)字照明是城市照明的設(shè)計方法城市照明科學(xué)化、規(guī)范化和有序化的關(guān)鍵是城市照明數(shù)字化,即在數(shù)字城市虛擬的光環(huán)境中,采用數(shù)字照明設(shè)計方法,進行數(shù)字城市照明規(guī)劃和數(shù)字照明設(shè)計等,只有這樣才能達到城市照明科學(xué)性、技術(shù)性和藝術(shù)性完美統(tǒng)一,使城市照明達到節(jié)能要求,有利于城市照明可持續(xù)發(fā)展。在城市照明規(guī)劃中,一般采用點、線、面、體規(guī)劃方法,縱向分層和橫向功能分區(qū)的規(guī)劃方法,以及定性和定量結(jié)合的規(guī)劃方法,確定亮度分級、光和色對比及協(xié)調(diào)、干擾光和光污染控制、用電安全、節(jié)能措施,城市照明控制和管理措施等。在數(shù)字城市照明的虛擬環(huán)境中,由于已根據(jù)城市空間的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建成圖形數(shù)據(jù)庫和城市照明屬性數(shù)據(jù)庫,光量和光色不但可以定量表示,而且還可以給出城市照明仿真場景,使用者可通過Vega軟件進入到虛擬環(huán)境,從任意視點、任意視角和任意運動方式觀看城市照明整個區(qū)域或某一建(構(gòu))筑物的夜景照明效果,并可給出亮度、色度、光污染和光干擾等數(shù)據(jù),實現(xiàn)實時漫游。在虛擬漫游過程中,針對城市照明規(guī)劃中光、色不足之處提出修改意見,提高城市照明整體和局部效果,并可更換照明光源、照明方式和燈具等使之達到整個城市照明光污染和光干擾限制值,從而使城市照明規(guī)劃科學(xué)化、規(guī)范化目的。在城市照明虛擬環(huán)境中,還可以方便地根據(jù)城市照明總體規(guī)劃和景區(qū)、景點的詳細(xì)規(guī)劃,采用數(shù)字照明進行城市照明設(shè)計,根據(jù)城市照明規(guī)劃和規(guī)范中光和色等規(guī)定,選擇合適的光源和照明方式進行修改,并自動記錄在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中,這樣又可進入到修改后數(shù)字城市照明的虛擬環(huán)境中,通過身臨其境觀察和體驗,以及定量顯示出用電安全、電壓降、泛光照明時單位面積功率,年運行電費和維修費等,同時根據(jù)建(構(gòu))筑物的飾面材料的光學(xué)性質(zhì)和燈的布置方式等,顯示出燈的上射光通量和給定觀察點的干擾光值,以及亮度值等,同時顯示出該設(shè)計方案在白晝時對城市形象的負(fù)面影響,這樣就可以較為客觀全面地判斷出夜景照明單體設(shè)計方案的優(yōu)劣,并在整個城市照明統(tǒng)一協(xié)調(diào)前提下最終確定城市照明單體設(shè)計方案?？傊?利用數(shù)字照明設(shè)計方法就可以預(yù)先檢驗該城市照明設(shè)計方案是否能達到社會、經(jīng)濟、生態(tài)的最佳綜合效果,使城市照明達到健康照明要求。數(shù)字照明是一種新穎的照明設(shè)計方法,它可以在數(shù)字城市的虛擬環(huán)境中,全方位、多方式、自由控制的真實場景漫游,對過去、現(xiàn)在、將來的城市照明效果進行身臨其境的審視,并可實現(xiàn)圖數(shù)動態(tài)實時監(jiān)控管理。根據(jù)城市空間的基礎(chǔ)信息和城市基礎(chǔ)屬性信息,不但可以進行照明定量計算,而且還可以把定性問題轉(zhuǎn)換成定量判斷,進行量化分析和定量評估,采用數(shù)字照明設(shè)計方法就可以使城市照明達到健康照明要求。四、城市道路照明工程設(shè)計與節(jié)能城市道路照明的目的是為駕駛員和行人創(chuàng)造一個良好的視看環(huán)境,使人們安全、迅速、舒適地到達目的地;以及為了減少對人身及財產(chǎn)的犯罪行為發(fā)生。城市的人行道上一般是行人較多,所以城市主要道路照明不但要照亮車行道路面,而且還要適當(dāng)照亮人行道,而且使半柱面照度達到標(biāo)準(zhǔn)要求,這樣有利于迅速發(fā)現(xiàn)人或動物橫穿道路等潛在的不安全因素。設(shè)計是節(jié)能的源頭。城市照明工程設(shè)計應(yīng)由專業(yè)設(shè)計人員進行,在設(shè)計時應(yīng)嚴(yán)格遵循道路的性質(zhì)、功能對照相應(yīng)的照度和能耗密度標(biāo)準(zhǔn),確定最節(jié)能的布燈間距、光源、供電路線、控制系統(tǒng)等等。這就要求道路照明工程師不但有良好的職業(yè)責(zé)任感,較全面的技術(shù)素質(zhì),能掌握科學(xué)的照明設(shè)計方法。設(shè)計人員在進行道路照明設(shè)計時,在保證照明的效果,達到城市道路照明的目的前提下,做到最大限度地節(jié)能和節(jié)省投資,并降低運行維護費用。4.1道路照明節(jié)能探討4.1.1合理選定照明標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)現(xiàn)行的CJJ45-2006城市道路照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中的要求,高質(zhì)量的道路照明不僅僅是亮,而且要亮得合理,亮得科學(xué)。照度標(biāo)準(zhǔn)確定后,我們可以根據(jù)手工逐點計算法或利用照明計算軟件對燈具進行照度計算,從而確定出燈具布置形式、桿高、路燈間距、光源容量等,實現(xiàn)合適的照度,避免盲目設(shè)計。4.1.2高效節(jié)能的照明器材（1）光源城市道路照明光源應(yīng)采用氣體放電燈。通常應(yīng)用于道路照明的光源有高壓鈉燈、金鹵燈、高壓汞燈。其中,高壓鈉燈具有光效高(120lm/W),壽命長(24000h)等優(yōu)點,但顯色指數(shù)較低(25Ra),適用于快速路、主干道、市政干道等。金屬鹵化物燈雖光效較低(80lm/W),壽命短(10000h),但其顯色指數(shù)較高(75Ra),適用于市中心、商業(yè)中心等個別對顏色識別要求較高的街道。目前,路燈照明所采用光源的主要類型有:金屬鹵化物燈、高壓鈉燈、白熾燈、緊湊性熒光燈等。在相同的電功率下,高壓鈉燈光能量比金鹵燈高40%左右,且鈉燈的透霧性能比較好;按照同樣照度標(biāo)準(zhǔn)的道路照明要求,金鹵燈光源的電耗多于高壓鈉燈。因此高壓鈉燈在城市道路照明工程中使用非常廣泛。隨著科學(xué)的發(fā)展,LED光源的技術(shù)成熟,LED光源在許多大中城市大力推廣應(yīng)用。LED光源的特點是長壽命、高效、節(jié)能、安全、綠色環(huán)保。據(jù)專家介紹,和高壓鈉燈相比,新型大功率LED路燈可節(jié)約80%的電能,在照明效果上基本也可以取代路燈普遍所采用的高壓鈉燈。LED光源耗電量是高壓鈉燈的18.7%,可節(jié)約80%以上的電能。高壓鈉燈更換成本和維護費用是LED路燈5倍?？梢奓ED路燈不但能比高壓鈉燈節(jié)能,且更換成本和維護費用節(jié)省的多。所以,LED光源在城市道路照明方面的廣泛應(yīng)用,必將是大勢所趨。（2）燈具燈具性能對節(jié)能至關(guān)重要,主要是指燈具效率和配光的作用。燈具的光照主要特性:配光性能;燈具效率;防止眩光特性。只有使用IP防護等級高(密封式燈具必須達到IP55以上),反射效率高(燈具效率在70%以上)和配光曲線好的照明燈具,才能充分利用光源發(fā)出的光通量,才能真正達到節(jié)能的目的。（3）電容補償目前,城市道路照明中,絕大多數(shù)采用了氣體放電燈,其功率因數(shù)較低,一般在0.45以下,從而使同路電流增大,在線路上產(chǎn)生相當(dāng)大的損耗。而通常情況下,在每盞燈上并聯(lián)電容進行補償,可使功率因數(shù)提高到0.85左右,減少了無功損耗,而且減少了電纜截面,降低了成本。（4）鎮(zhèn)流器采用氣體放電燈的照明系統(tǒng)中,除光源自身功率消耗外,與之配套的鎮(zhèn)流器也要消耗一部分電能,采用節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器(如:環(huán)形電感鎮(zhèn)流器、可變功率鎮(zhèn)流器)取代普通鎮(zhèn)流器,可節(jié)能5%左右。4.2智能照明調(diào)控技術(shù)智能照明調(diào)控技術(shù)是采用當(dāng)今國際上流行的電腦智能控制路燈節(jié)能技術(shù)。它充分考慮了城市道路照明的實際狀況,依據(jù)人體工程學(xué)中的視覺理論,采用現(xiàn)代控制論中的最優(yōu)控制方法,實現(xiàn)了對路燈電壓及照度的動態(tài)智能化管理,即TPO管理(TIME時間/PLACE地點/OCCASION場合)。此項技術(shù)的基本思路就是:在繁忙的時段,控制路燈保持原設(shè)計的照度,接近午夜時分,道路上人少車稀時,開始自動調(diào)整電壓,通過對用電電壓的智能控制,減少后半夜因城市整體的用電減少所引起的電壓偏高而造成的大量電能浪費。它的主要優(yōu)點是:在調(diào)整電壓的同時大幅度降低了電耗,節(jié)約有功電耗達40%以上。再則,現(xiàn)有道路照明燈具大多使用的是高壓鈉燈,其設(shè)計壽命為20000h(4年~5年)。但是由于許多地區(qū)的電網(wǎng)電壓波動嚴(yán)重,有些甚至超過額定電壓的15%,特別是在后半夜,由于用電負(fù)荷減少致使電網(wǎng)電壓有時接近237V~245V,從而大大縮短路燈燈泡的實際使用壽命,一般為1年~1.5年,造成維護費用居高不下。智能照明調(diào)控技術(shù)針對大功率氣體放電燈(如高壓鈉燈、高壓汞燈)的特性,在現(xiàn)有時控和光控及組合控制路燈的開或關(guān)的功能基礎(chǔ)上,在整個照明時段內(nèi)對燈的照度進行預(yù)設(shè)曲線節(jié)能控制,實現(xiàn)自動調(diào)壓,自動穩(wěn)壓并輸出無諧波污染的正弦波電壓,以適應(yīng)大功率氣體放電燈的工作要求。一般情況下,無論電源電壓是偏高還是波動,都能夠?qū)崿F(xiàn)上半夜進行恒功率照明,而下半夜進行大幅度降壓和穩(wěn)定節(jié)能照明,既保持照明均勻性,又節(jié)省電能(節(jié)能幅度高達40%),并且能使燈具壽命延長3倍~4倍,從而達到了雙重意義上的節(jié)能。五、路燈的布燈間距是否適當(dāng)直接關(guān)系到照明的效果安裝間距對節(jié)能尤為重要,盡可能加大安裝間距。如采用雙側(cè)對稱布置,間距30米時,每公里66個燈,如250w,按每亮燈10小時,每公里耗電量為66*250*0.001*365*10=60225kwh(不計鎮(zhèn)流器損耗);若間距為40米時,每公里50個燈,耗電量為50*250*0.001*365*10=45625kwh,每公里就節(jié)約14600度電,假設(shè)全國以每年新增城市道路2.5萬公里計算,就可節(jié)省電力3.65億KWh,并可節(jié)省燈具桿投資20億元(每桿以5000元計),相當(dāng)可觀。當(dāng)然,這是經(jīng)計算滿足標(biāo)準(zhǔn)的前提下并未考慮道路交叉口和隔離帶分段而影響間距布置。從上可看出,在滿足標(biāo)準(zhǔn)的前提下,布燈間距對節(jié)能非常大的意義。六、供電路線設(shè)計路燈工程的特點是線路較長,線路上的電流不一定很大。路燈配電回路供電半徑長一般達800米,隨燈具與供電端距離的增加,電壓逐漸下降，若線路設(shè)計不當(dāng),有可能出現(xiàn)遠(yuǎn)端電壓不能滿足光源所需正常維持電壓;解決線路壓降問題的方法就是安裝補償電容。目前國內(nèi)城市道路照明工程設(shè)計中采用的電容補償方式有兩種:一是在路燈電源處集中補償,二是在燈具處分散補償。采用路燈電源處集中補償方式,并不能減少低壓配線的耗電;采用單燈分散補償,無疑減少了路燈電源至路燈燈具這一段線路上產(chǎn)生的損耗,將起到較好的節(jié)電效果。路燈采用的光源,基本是氣體放電燈,其功率因數(shù)相當(dāng)?shù)?一般在0.40~0.60,從而使回路電流大,在線路上產(chǎn)生的損耗相當(dāng)可觀。電容補償后單燈功率因數(shù)不小于0.80。據(jù)測算,對一條道路上安裝的100盞250W高壓鈉燈進行電容器無功補償,將功率因數(shù)由0.44提高至0.80,結(jié)果供電電流由補償前的300A降低至141A,工作電流下降了大約一半,表明該照明系統(tǒng)通過無功補償為供電電源系統(tǒng)騰出了一半的容量空間,使電源設(shè)備能夠再發(fā)揮相當(dāng)數(shù)量的供電潛能。另一方面,由于照明系統(tǒng)供電線路上減少了一百多安培電流的徒勞往返,必將大幅減少線路上的電壓損耗和功率損耗,同時也降低了線纜的溫升,可謂一舉多得。七、控制系統(tǒng)與節(jié)能多年以來,我國路燈的管理和控制手段主要采取以下手段:開關(guān)燈采取時控方式;故障巡檢依靠人工巡查的方式。隨著城市的擴大,路燈數(shù)量的迅速增長,這種控制方式在故障實時監(jiān)控處理、按需控制、節(jié)能等方面已越來越不能適合城市發(fā)展。無線監(jiān)控路燈控制系統(tǒng)應(yīng)用計算機網(wǎng)絡(luò)、超短波通訊、數(shù)據(jù)傳遞、大屏幕投影等技術(shù),組成具有無線遙控、遙測、遙訊和數(shù)據(jù)信息處理等功能。它實現(xiàn)了在總控制室和各道路分控制站之間,用數(shù)據(jù)的形式通過無線電的方式,對各路燈控制箱進行監(jiān)視、測量和控制,實現(xiàn)路燈監(jiān)控的智能化管理，可對大中城市城區(qū)路燈進行準(zhǔn)確的遙控開關(guān)燈,避免因早開或晚關(guān)造成的能源浪費。該控制系統(tǒng)操作回路一般2~3回,分別用作上半夜路燈、下半夜路燈和其他路燈,每一操作回路可以有多個出線空氣斷路器。電纜出線采用道路單側(cè)單獨供電(即單回路供電)的方式,但在接線方式上采用單側(cè)單條電纜出線的異型接線方式。即其燈桿電纜的接線方式按照正常的ABC排序,但在控制箱內(nèi)將供給道路兩側(cè)的電纜(分別為上下半夜的電纜)的同一相(如:C相)電纜芯對換接線,使之在上半夜燈全部亮,下半夜是一邊亮2P3(即1#、2#、4#、5#,,亮燈),而另一邊亮1P3(即3#、6#、9#,,亮燈),這樣在下半夜變壓器仍能三相平衡供電,其照度也基本均勻,因下半夜車輛和行人稀少,能滿足行走安全的要求。比如我市的路燈電費每年大約500萬元,若采用全夜燈及半夜燈分時段節(jié)能控制方式,也就是在晚上12點以后,關(guān)閉一半的燈具,每年就可節(jié)約電費125萬元左右。八、新型道路照明分類方法探討依據(jù)城市道路的不同功能特點，不同照明需求，劃分為以下7種類型，以國家道路照明標(biāo)準(zhǔn)的各項光度數(shù)據(jù)參數(shù)為參考基礎(chǔ)，包括平均亮度(或照度)、亮度(或照度)均勻度、眩光限制和誘導(dǎo)性等，結(jié)合7種類型道路的特點考慮，進行二元化的規(guī)劃設(shè)計。8.1入城道路、景觀大道、城市視覺走廊入城道路沿線通常建筑密度不高，環(huán)境亮度也不高，由于對整個城市先入為主的視覺印象，道路照明在景觀形象上的作用要上升為重點。從它的光色，亮度和燈具布局等方面來體現(xiàn)。照明方式以功能性照明和裝飾性照明并重。光色易采用高色溫如冷白色，給人們帶來現(xiàn)代、新鮮和醒目的視覺感受，顯色性要求要好，建議使用金鹵燈為主要光源。景觀大道，城市視覺走廊往往是城市的骨架道路，道路紅線寬度很大，設(shè)有道路綠化，是道路系統(tǒng)中的大體量，因此路燈的燈具燈桿尺度也宜大，與道路和諧，力求在視覺上給人以宏偉的印象，燈具布局以雙排對稱排列為主。燈具風(fēng)格具有現(xiàn)代感、穩(wěn)重感和藝術(shù)美觀性。8.2快速路快速路車流量大，車速高，全封閉或高架，無非機動車道，機動車道設(shè)置中央隔離帶，交叉口數(shù)量有嚴(yán)格控制，兩側(cè)無公共建筑出入口。道路使用者類型比較單一，主要是高速行駛的各種機動車輛，照明應(yīng)側(cè)重為機動車駕駛員而不是行人或非機動車，提供安全駕駛的條件，以滿足亮度、均勻度、眩光控制等要求為目標(biāo)，以功能性照明為主，禁止裝飾照明，禁止動態(tài)照明。盡量采用單側(cè)排列，使用較高燈桿（高15m左右），選用寬配光燈具，大間距排列，減少立桿。在光色與光源類型的選擇上應(yīng)盡量使用節(jié)能高效并具有良好的視覺功效的光源，建議采用白色金鹵燈，或高光效高壓鈉燈，依經(jīng)濟能力而定。燈具尺度應(yīng)較大，燈具風(fēng)格應(yīng)簡潔明快，具有現(xiàn)代感，避免過多裝飾。8.3歷史文化街、步行商業(yè)街歷史文化街在一些歷史文化名城尤為重要。交通特點是步行流量大，道路照明應(yīng)著重考慮對行人的服務(wù)，以及處理好大量人流和車流之間的沖突，并增大裝飾型照明的比例，以及妥善處理裝飾性照明與功能性照明、傳統(tǒng)歷史文化的關(guān)系。在此區(qū)域，照明設(shè)施的樣式風(fēng)格有著格外重要的角色，燈具風(fēng)格、光色關(guān)系到是否能夠保護獨具特色的歷史文化名城風(fēng)貌，充分體現(xiàn)歷史文化街區(qū)文化內(nèi)涵。半柱面照度比地面水平照度在此類型道路照明評價中更重要，應(yīng)該在此地段積極推行半柱面照度標(biāo)準(zhǔn)。步行商業(yè)街是人們購物消費的地方，道路照明應(yīng)烘托出繁華、熱鬧而濃厚的商業(yè)氛圍，對購物者形成心里誘導(dǎo);達到足夠的照度，并采用動靜結(jié)合的照明方式。動，即動態(tài)的霓虹燈廣告照明，通過對它的