城市道路功能性照明设计

城市道路功能性照明设计

1外环线改造的基本内容城市桥梁的照明是城市基础设施的重要组成部分。道路规划是道路照明建设的主要环节。合理的规划和设计可以使照明设计更高效、节能，节约投资和运营成本。外环线东北部调线工程是天津市“十二五”期间重点工程项目,建成后天津市外环线将由原来“鸭梨”的形状变成椭圆的“土豆”形状。届时,外环线全长约80公里,环内新增近80平方公里土地。工程范围内共修筑道路25公里,大型互通立交桥4座,分离式立交4座,全线按快速路标准设计。外环线改造完成后,不仅解决了外环线东北段拥堵问题,极大提高外环线的通行能力,还为中心城区的发展提供了新的发展空间。本文将介绍该工程中志成道立交桥区部分的功能性照明设计,通过对两个方案的比较,阐述高杆灯替代普通灯杆在技术上及经济上的优势。2城市道路照明总体规划志成道立交桥连接着南北向的外环线以及东西向的志成道延长线,此两条路皆为城市快速路,故该处为重要的交通节点。该桥为苜蓿叶型,桥梁主线部分东西向为双向八车道,南北向为双向十二车道,匝道共10条,宽度为8~9米,全桥中心区域面积约32万平方米。依据2006年国家颁布执行的《城市道路照明设计标准》,对城市道路功能性照明有以下技术指标规定:主干路(快速路):平均照度20/30lx,均匀度≥0.4,功率密度≤1.25W/m2;辅道(匝道):平均照度10/15lx,均匀度≥0.35,功率密度≤0.85W/m2。立交桥属于重要的交通交汇区,应适当提高照明标准。大型立交区域照明最佳方案应采用高杆灯照明,其在施工难度、维护难度及美观等方面拥有较大优势。但每座高杆灯价格在20万元以上,是普通灯杆的数十倍,给人以与常规照明方案相比,工程造价相对较高的印象,这正是目前业主普遍不愿接受高杆灯的原因。本工程在方案阶段应业主要求,给出了以普通灯杆为主,高杆灯为辅的设计方案,同时给出了高杆灯为主的方案作为比选,下面分别予以介绍。3设备布置方案本方案主要以普通灯杆照明为主,在桥区4个苜蓿叶形匝道中心处分别设置4座35米高杆灯,为匝道环照明。具体布置如图1所示。该方案中,考虑桥面高度及灯具照射保护角度的要求,每座高杆灯有效照射半径约70米,仅能覆盖4个匝道环,桥梁主线、四周匝道,桥区内地面辅道,均需设置灯杆或隧道灯照明。具体高杆灯位置及照射范围如图中虚线圈所示。3.1布灯断面及功率该路段道路断面形式为:7米2车道辅道+1米侧分带+16米4车道快速车道+6米中央分隔带+16米4车道快速车道+1米侧分带+7米2车道辅道。依前文所述设计标准,采用辅道两侧及中央分隔带处布灯形式,灯杆对称设置,杆高12米,挑臂1.5米,间距42米,每杆装2套250W高压钠灯。布灯断面如图2所示。经初步计算,路面平均照度为平均功率密度为以上计算中皆以单幅桥面(24米宽)为计算对象。其中φ———光源光通量,2套250W高压钠灯取2×27000lm;U———利用系数,依据灯具产品手册及布灯形式,取0.4;K———维护系数,依据照明规范取0.75;S———布灯间距,取42;W———路面宽度,单幅桥面取24。功率密度计算中,考虑镇流器功耗时,总功率按灯具功率的1.05倍取值。计算指标满足规范要求。3.2u3000布灯断面该路段道路断面形式为:16米4车道快速车道+3.5米中央分隔带+16米4车道快速车道。本路段采用道路两侧对称设置灯杆,杆高15米,挑臂1.5米,间距52米,每杆装2套400W高压钠灯。布灯断面如图3所示。经初步计算,路面平均照度为平均功率密度为其中φ———光源光通量,2套400W高压钠灯取2×48000lm;W———路面宽度,取35.5。功率密度计算中,考虑镇流器功耗时,总功率按灯具功率的1.15倍取值。计算指标满足规范要求。匝道及辅道断面形式较多,本文仅以8米宽的道路为例,采用单侧布灯形式,灯杆高9米,挑臂1米,间距30米,每杆配150W高压钠灯一套,经计算,路面照度为20.4lx,平均功率密度为0.75W/m2,满足规范要求。计算过程略。4长桥板灯具设计方案该方案在桥区设置12座高杆灯,根据所辖区域桥面的高度,灯杆高度选择30、35和40米三种规格,每座灯杆装设10至15套1000W高压钠灯泛光灯具,有效照射半径取60至80米不等。高杆灯完全覆盖桥区范围,故主线、匝道及地面辅路均不需再设立灯杆。具体布置见图4。该方案桥面照度值的计算非常复杂,需要借助专业的照明设计软件来完成。我们将所有桥面、路面的宽度及高程等信息输入软件建立模型,并按配光曲线为高杆灯建立模型,将初步设计的布灯点位插入其中,依据计算结果反复调整每座高杆灯的位置及高度,最终确定出最佳的设计方案(图5、图6、图7)。5方案二:高杆灯设计方案方案一中桥区范围内除4座高杆灯外,尚需设置9米灯杆230座,12米灯杆140座,共需沿桥敷设电缆13000米(按采用YJV-1/5X16规格电力电缆沿桥穿G70钢管敷设核算造价)。方案二中12座高杆灯已能满足桥区照明,无需另设灯杆,仅需为高杆灯敷设电缆约6000米。方案主要工程量对比见表1。经造价专业核算,方案一的工程费用为473.24万元,方案二工程费用为434.74万元,二者相差不大,且后者略有优势。经分析,其造价优势主要体现在电缆敷设的节省上。我们可明显看出,在大型互通立交的照明设计中,尽可能采用高杆灯可大大简化设计及施工的工作量。同时,常规的灯杆照明也不能满足桥梁景观的设计要求,它容易造成视觉上的凌乱感。在日后的维护工作中,高杆灯由于配有电动升降机构,也方便了灯具的维修和更换。6纤维及相关工具的布置高杆灯造价虽然昂贵,但应用于立交桥区,