探讨道路照明工程设计施工应用注意事项

     随着国家城市化建设步伐的加快，城市道路照明获得了飞速的发展，从北京特大城市到省会大城市以及地市、县级中小城市，都在进行旧城改造或建设新开发区成为城市化建设的一大主流，很多地方常常是遵循“要想富，先修路”的模式，在新区尚无建筑时，主次干道和道路照明先行施工。经调研发现道路照明存在很多不规范的问题，加上只按长官意志搞的不少“亮化”照明（注：不是越亮越好），存在着电能浪费、夜间过亮，甚至形成光污染、不注重照明安全等问题。
    存在上述问题的主要原因之一是设计不到位施工不规范。经了解有些城市道路照明电气缺乏正规设计单位的参与，往往是先行施工招标，由中标的施工安装单位来进行“免费”设计，道路照明出现些问题就在所难免了。
    城市道路照明设计、施工必须要学习掌握好常用设计规范和标准，按照安全可靠、技术先进、经济合理、节能环保、维修方便的原则进行，达到保障交通安全、提高交通运输效
率、方便人民生活、满足治安防范需求和美化城市环境的目的。这里主要阐述如何贯彻《城市道路照明设计标准》、《城市道路照明工程施工及验收规程》，必须注意的问题。
    住房和城乡建设部颁发的《城市道路照明工程施工及验收规程》(  CJJ89-2012)和《城市道路照明设计标准》(CJJ45-2015)中共有1 3条强制性条文。
    一、城市道路照明设计标准具体规定
     1．道路照明分类与评价指标
    城市道路照明可分为供机动车使用的交通道路照明和供非机动车与行人使用的人行道路照明两类，机动车交通道路照明按快速路与主干路、次干路、支路分为三级。这两类照明的评价指标及数值都有很大不同。在设计时应根据道路的等级设定照明标准值，中小城市因为车流量相应较少可选低档值。若道路交通控制系统如信号灯、交通标志、道路分隔设施完善，驾驶员较为放松心情，精神压力较小，对照明要求可适当降低，则可选低档值，反之宜选高档值。
    机动车交通道路照明应以路面平均亮度（或路面平均照度）、路面亮度总均匀度和纵向均匀度（或路面照度均匀度）、眩光限制、环境比和诱导性为评价指标。把亮度作为道路照明的评价系统，即以亮度为依据制定道路照明标准。这是由于机动车驾驶员行车作业时，眼睛直接感受到的是路面亮度而不是照度，因此以亮度为依据更为科学合理。目前国际照明委员会和世界上多数国家也都是以亮度为依据制定道路照明标准。同时也接受照度这一评价系统是针对我国国情而采用的一种过渡办法。但是在有条件进行亮度计算和测量的情况下，还应以亮度为准。在设计道路照明时，还应确保其具有良好的诱导性。
    人行道路照明应以路面平均照度、路面最小照度、垂直照度和半柱面照度为评价指标。人行道路的使用者主要是行人，行人的视觉作业特点与机动车驾驶员不同，而且不能规定统一的观察位置，路面的反光特性又有很大不同，因此采用亮度指标是不合适的。人行道路上行人的一项重要的视觉活动是看清对面来人的面部，虽然垂直照度对此也有一定作用，但半柱面照度是更合适的指标。

级别	道路类型	路面亮度			路面照度		眩光限制 阈值增量 TI（%） 最大初始值	环境比 SR 最小值
		平均亮度Lav（cd/m2）维持值	总均匀度Uo 最小值	纵向均匀度 UL 最小值	平均照度 Eh，av（1x） 维持值	均匀度 UE 最小值
Ⅰ	快速路、主干路	1.50/2.00	0.4	0.7	20/30	0.4	10	0.5
Ⅱ	次干路	1.00/1.50	0.4	0.5	15/20	0.4	10	0.5
Ⅲ	支路	0.50、0.75	0.4	-------	8/10	0.3	15	-------

注：l、表中所列的平均照度仅适用于沥青路面。若系水泥混凝土路面，其平均照度值可相应降低约30%。
      2、表中各项数值仅适用于干燥路面而不考虑潮湿路面。
      3、表中对每一级道路的平均亮度和平均照度给出了两档标准值，“／“的左侧为低档值，右侧为高档值。
      4、迎宾路、通向大型公共建筑的主要道路、位于市中心和商业中心的道路执行I级照明。

       2．交会区照明宜采用照度做为评价指标。在交会区车辆密集，驾驶员往往看不到前方路面，只能看到前方车辆的车身和车尾部，此外，交会区的道路形式及灯具布置比较复杂，路面亮度难于计算，因而无法采用路面亮度指标来进行照明评价。当相交会道路为低档照度值时，相应的交会区应选择表2中的低档照度值，否则应选择高档照度值。
    主要供行人和非机动车混合使用的商业区、居住区人行道路的照明标准值应符合表3和表4规定。最小垂直照度和半柱面照度的计算点或测量点均位于道路中心线上距路面1 .5m高度处。最小垂直照度需计算或测量通过该点垂直于路轴的平面上两个方向上的最小照度。

交会区类型	路面平均照度 Eav(lx)，维持值	照度均匀度UE	眩光限制
主干路与主干路交会	30/50	0.4	在驾驶员观看灯具的方位角上，灯具在800和900高度角方向上的光强分别不得超过30cd/l000lm和lOcd/l000lm
主干路与次干路交会
主干路与支路交会
次干路与次干路交会	20/30
次干路与支路交会
支路与支路交会	15/20

级别	道路类型	路面平均照度 Eh．av (lx) 维持值	路面最小照度 Eh，min(lx) 维持值	最小垂直照度 Ev，min(]x) 维持值	最小半柱面照度 Esc，min(]x) 维持值
1	商业步行街；市中心或商业区人行流量高的道路；机动车与行人混合使用、与城市机动车道路连接的居住区出入道路	15	3	5	3
2	流量较高的道路	10	2	3	2
3	流量中等的道路	7.5	1.5	2.5	1.5
4	流量较低的道路	5	1	1.5	1

级别	最大光强Imax( cd/1000lm)
	≥700	≥800	≥900	>95°
1	500	100	1 0
2	------	100	20	------
3	-----	150	30	------
4	------	200	50	------

        注：表中给出的是灯具在安装就位后与其向下垂直轴形成的指定角度上任何方向上的发光强度。
        二、城市道路照明常用的光源、灯具选择
        1．快速路、主干路、次干路和支路应首选光效高、寿命长的高压钠灯和LED光源；居住区机动车和行人混合交通道路宜采用LED灯或小功率金卤灯，市中心、商业中心等对颜色识别要求较高的机动车交通道路可采用LED灯或金属卤化物灯。商业区步行街、居住区人行道路、机动车交通道路两侧人行道要强调以人为本、尊重人的感受，可采用显色性较好的LED灯、小功率金卤灯等光源。
        2．快速路、主干路必须采用截光型或半截光型灯具；次干路应采用半截光型灯具；支路宜采用半截光型灯具。
        商业区步行街、人行道路、人行地道、人行天桥以及有必要单独设灯的非机动车道宜采用功能性和装饰性相结合的灯具，当采用装饰性灯具时，其上射光通比不应大于25%，且机械强度应符合现行国家标准《灯具一般安全要求与实验》GB7000.1的规定。此类场合对眩光限制不是很严格，灯光有适度的耀眼效果反而有利于创造一种活跃的气氛，因此对灯具的配光性能要求可以适当放宽。由于这些场所的灯具安装高度一般都比较低，人为损坏的可能性较大，因此选用装饰性灯具时，要求它必须具有较高的机械强度。特别是玻璃和透明罩等易碎部件，应能通过《灯具一般安全要求与试验》GB7000.1中所规定的冲击检验。之所以要求上射光通比不应超过25%，是为了减少射向天空的光通量、防止光污染。
       3．采用高杆照明时，应根据场所的特点，选择具有合适功率和光分布的泛光灯或截光型灯具。配置方式可按场地实际情况选择平面对称、径向对称和非对称的灯具配置方式，灯具的最大光强瞄准方向和垂线夹角不宜超过650，
       4．采用密闭式道路照明灯具时，光源腔的防护等级不应低于IP54．环境污染严重、维护困难的道路和场所，光源腔的防护等级不应低于IP65。灯具电气腔的防护等级不应低于IP43。
       5．高强度气体放电灯应配用节能型电感镇流器，功率较小的光源可配用电子镇流器。
       三、照明方式
       1．道路照明设计应根据道路和场所的特点及照明要求，选择常规照明方式或高杆照明方式。常规照明灯具的布置可分为单侧布置、双侧交错布置、双侧对称布置、中心对称布置和横向悬索布置五种基本方式。采用常规照明方式时，应根据道路横断面形式、宽度及照明要求进行选择。
       2．灯具的布置方式、安装高度和间距可按表5经计算后确定。

配光类型	截光型		半截光型		非截光型
布置方式	安装高度H(m)	间距S(m)	安装高度H(m)	间距S(m)	安装高度H(m)	间距S(m)
单侧布置	H≥Weff	S≤3H	H≥1 .2Weff	S≤3.5H	H≥1.4Weff	S≤4H
双侧交错布置	H≥0.7Weff	S≤3H	H≥0.8Weff	S≤3.5H	H≥0.9Weff	S≤4H
双侧对称布置	H≥0.5Weff	S≤3H	H≥0.6Weff	S≤3.5H	H≥0.7Weff	S≤4H

    主：Weff为路面有效宽度(m)。
       3．高杆照明方式时，灯具及其配置方式、灯杆安装位置高度、间距以及灯具最大光强的瞄准方向都要符合标准中均规定。高杆灯安装位置的选择非常重要，如果选择得不合适会带来下列问题：一是维修时会影响正常交通；二是可能会发生汽车撞杆事故；三是不利于限制眩光。
       高杆灯不是艺末照明而是功能性很强的一种照明方式。设计的基本原则之一就是首先要考虑功能，在满足功能要求的前提下尽量做到美观，绝不能一味追求美观而牺牲功能。其次是不同的照明场所和环境对美观的要求应有所不同。在市区设置的高杆灯，对造型的要求高一些，应力求与环境协调，而在郊区的道路或立交设置的高杆灯应强调功能，以便节省费用。
       4．应掌握一般道路照明与其相连的特殊地点照明设计要求，如人行横道、居住区道路、狭窄街道、行道树多、快速路、主干路、平交路口、曲线路段、立体交叉、人行天桥等场合。此类场合提高照明水平、提倡良好诱导性可提高驾驶员注意力，减少事故率。
       5.新建道路种植的树木不应影响道路照明；扩建和改造的道路，应与园林管理部门协商，对影响照明效果的树木进行移植；在现有的树木严重影响道路照明的路段可采取相应措施。
       6.机动车交通道路两侧的行道树、绿化带、人行天桥、驾驶机动车的桥梁、立体交叉等处设置装饰性照明时，宜将装饰性照明和功能性照明结合设计，装饰性照明必须服从功能性照明的要求。应合理选择装饰性照明的光源、灯具及照明方式。装饰性照明亮度应与路面及环境亮度协调，不应采用多种光色或多种灯光图式频繁变换的动态照朗，应防止装饰性照明的光色、图案、阴影、闪烁干扰机动车驾驶员的视觉。
        7．道路照明维护系数是以每年对灯具进行一次擦试为前提，大于IP54时为0.7，小于等于IP54时为0.65。
      四、照明供电控制和节能
     1．对城市中的重要道路、交通枢纽及人流集中的广场等区段的照明应采用双电源供电。每个电源均应能承受100%的负荷。正常运行情况下，照明灯具端电压应维持在额定电压的90% - 105%。
    2．双绕组变压器的平均负载系数最佳经济运行范围1.33βjz2≤β≤0.75。在此区域范围时效率更高。但应采取无功功率补偿措施和使三相负荷平衡。配电系统中性线的截面不应小于相线的导线截面。
    3．道路照明配电回路应设保护装置，每个灯具应设有单独保护装置。高杆灯或其他安装在高耸构筑物上的照明装置应配置避雷装置。
    4．道路照明配电系统的接地形式宜采用TN—S系统或TT系统。
    TN—S接地形式是把工作零线(N)和专用保护线(PE)严格分开，采用它的优点是：当系统正常运行时，专用保护线上没有电流，PE线对地没有电压，所以电气设备金属外壳接地保护是接在专用的PE线上，安全可靠；其缺点是如果PE线断开，就起不到保护作用，可能导致电击事故，因此在距3根灯杆必须设置重复接地极与PE线联网。
    TT接地形式是将电气设备的金属外壳直接接地，因而可以减少触电的危险性，采用它的优点是更安全，缺点是其故障电流小，不能用熔断器或断路器的瞬时过电流脱扣器兼做接地故障保护，而应使用剩余电流保护器作接地故障保护。此时，其保护灵敏度更高，但由于户外潮湿等因素，如果线路过长，其泄漏电流较大，如果整定电流不当（整定值过小），将会导致误动作，所以要求正确合理整定其动作电流。另外，金属电杆需要进行接地，当每根电杆已作接地时，配电线路不需要再配保护线(PE)。设计时应根据系统的以上特点，结合路灯供电系统的具体情况，选择采用TN—S系统或TT系统。
    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，应进行保护接地。不得利用蛇皮管、裸铝导线以及电缆金属护套层做接地线。接地线不得兼做他用。接地装置的导体截面应符合热稳定和机械强度要求；当使用圆钢时，直径不得小于20mm；扁钢不得小于4×30mm；角钢厚度不得小于5mm；钢管内径不应小于40mm、壁厚3.5mm。
     5．道路照明应根据所在地区的地理位置和季节变化理确定开关灯时间，并应根据天空亮度变化进行必要修正。宜采用光控和时控相结合的控制方式。道路照明开灯和关灯时的天然照度水平，快速路和主干路宜为30lx，次干路和支路宜为20lx。
     6．进行照明设计时，应提出多种符合照明标准要求的设计方案，进行技术经济综合分析比较，严格按照照明功率密度值（LPD值）的规定执行，设计计算照度高于标准值时，LPD值不得相应增加，其LPD值不应大于表6规定。
机动车道的照明功率密度限值    表6

道路级别	车道数（条）	照明功率密度( LPD)限值(Wm2)	对应的照度值(]x)
快速路 主干路	≥6	≤1.00	30
	<6	≤1.20
	≥6	≤0.70	20
	<6	≤0.85
次干路	≥4	≤0.80	20
	<4	≤0.90
	≥4	≤0.60	15
	<4	≤0.70
支路	≥2	≤0.50	10
	<2	≤0.60
	≥2	≤0.40	8

注：当不能确定灯具的电器附件功耗时，高强度气体放电灯灯具可按光源功率的15%计算、LED灯具可按光源功率的10%计算：
       7．照明节能措施
       道路照明设计是实现节能的核心环节，必须给予高度的重视。在进行照明设计时，要同时提出多套方案，进行设计计算，在确定它们都符合照明标准的要求后，再进行综合经济分析比较，以中选取最佳的方案。
       节能不是靠降低照明水平来实现，应在确保各级道路符合相应的照明标准的前提下考虑节能。因此，首先就得根据被照明场所的要求和特点合理选定照明标准值。否则，标准选高了会造成能源浪费，标准选低了又不符合照明要求。
       选择灯具时，在满足灯具相关标准以及光强分布和眩光限制要求的前提下，根据目前我国灯具生产水平，常规道路照明灯具效率不得低于70%（原标准为60%）；泛光灯效率不得低于65%（原标准为55%）。气体放电灯线路的功率因数不应小于0.85。除居住区和少数有特殊要求的道路以外，在深夜宜选择下列措施降低路面亮度（照度）：采用双光源灯具，深夜时关闭一只光源；采用能在深夜自动降低光源功率的装置；关闭不超过半数的灯具且应为隔灯关闭方式。
       五、道路照明施工
       道路照明工程施工必须严格按照《城市道路照明工程施工及验收规程》要求，其主要内容包括架空和电缆线路、
变压器或箱变、配电与控制、安全防护等方面。由于架空线路在新建城市道路中较为少见，变压器或箱变由更专业的供电部门或设计单位统一规划设计，而配电与控制、安全防护更是常规做法且在多种规范中都会提及，本文不再多述。笔者发现，一般的照明安装公词在电缆线路和保护方面不规范的做法较多，因此以下主要介绍施工中不容忽视的几个问题。
      1．三相四线制系统应采用四芯等截面电力电缆，不应采用三芯电缆另用电缆金属护套作中性线。TN-S系统应采用五芯电力电缆。PE线芯截面可小一等级，但不应小于16mm2。
      2．电缆在直线段，每隔50 - l00m、转弯处、进入建筑物等处应设置固定明显的标志。电缆埋设深度应符合下列规定：绿地、车行道下不应小于0.7m;人行道下不应小于0.5m。电缆在灯杆两侧预留量不应小于1.5m。
      3．直埋敷设的电缆穿越铁路、道路、道口等机动车通行的地段时应穿管敷设（应认真学习利用相关标准图）。电缆直埋或在保护管中不得有接头。
      4．应满足电缆与其他管道之间最小净距要求，见表7：
      电缆之间、电缆与管道之间平行和交叉的最小净距表7

项目	最小净距(m)
	平行	交叉
不同使用部门的电缆间	0.5	0.5
电缆与地下管道间	0.5	0.5
电缆与油管道、可燃气体管道间	1.0	0.5
电缆与热管道及热力设备间	2.0	0.5

      5．每盏灯的相线宜装设熔断器；气体放电灯应将熔断器安装在镇流器的进电侧，150W及以下钠灯可采用4A熔丝；250W钠灯可采用6A熔丝；400W钠灯可采用I0A熔丝；I000W钠灯可采用15A熔丝。
        做好城市道路照明工程应该关注的问题还有很多，无论专业设计或施工单位都应加强学习现行国家设计和施工的规范和标准，不断学习研究光源、灯具的新动向、新产品、新技术，做好照明节能、照明安全、防治光污染等，使道路照明成为真正意义上的绿色照明。
    参考文献：
    [1]《城市道路照明设计标准》CJJ 45-2015;
    [2]《城市道路照明工程施工及验收规程》CJJ 89-2012;
    [3]肖辉乾主编．城市夜景照明技术指南．北京：中国电力出版社；
    [4]北京照明学会照明设计专业委员会编．照明设计手册．北京：中国电力出版社。

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