長江干線橋梁景觀照明與船舶航行安全研究＊

郭 辰 黃立文

（武漢理工大學藝術與設計學院1） 武漢 430070） （武漢理工大學航運學院2） 武漢 430070）

0 引 言

長江干線是溝通我國東西部的重要水上運輸大通道，運量已居世界內河之首，是密西西比河的兩倍、萊茵河的三倍，對沿江經濟社會的發展起到重要作用.橋梁作為溝通河流兩岸之間陸路交通運輸的紐帶，對推動社會進步和經濟發展發揮了巨大的作用.長江干線已建在建的跨長江橋梁已經達到90余座，而規劃的橋梁到2020年將達到120余座，但橋梁在改善陸路交通的同時，也給船舶航行安全帶來了不可低估的影響，如果橋梁照明設計不合理，因航寬、航高的限制，當船舶航行至橋區時，稍有不慎就可能會發生撞橋事故，威脅船舶航行安全.至今長江干線上船撞橋事故共計172起，通過分析發現受橋梁照明和城市燈光的影響，船撞橋事故多發生在夜間21：00時左右.因此，合理設置橋梁夜間照明，可有效提高船舶通航安全，減少水上交通事故.

目前，國內外關于橋梁夜間照明設計已有一些初步研究［1－3］，研究認為橋梁照明應對橋梁下部結構進行照明，有時要對橋梁進行泛光照明，而且橋梁照明要求功能性和裝飾性并重，而功能性具有其特殊性，在于需要重視照明對橋下行船的影響.更多的研究僅局限于個別橋梁的設計［4－5］，或簡要提到了對所研究的橋梁景觀照明設計要考慮到通航安全［6］，但并沒有進行深入的研究探討，沒有得出一個統一橋梁景觀照明、通航安全和航標設置的要求.

由此可見，系統研究兼顧航行安全的橋梁景觀照明設計，對橋梁美觀和通航安全有著非常現實的意義.本文在充分考慮船舶航行安全的基礎上，分析研究了長江干線具有代表性的橋梁景觀照明設計，并結合橋區航標的設計方法，提出了橋梁景觀照明設計時在船舶航行安全方面的注意事項與設計原則，為橋梁景觀照明設計提供一定的參考和借鑒.

1 橋區燈光與船舶航行安全的關系

橋區航道存在航標多、航道窄、水流流速大等特點，特別是在惡劣氣候狀況下，船舶操縱性能下降，穿越橋區時碰撞航標和橋墩的幾率增大，給船舶和橋梁帶來安全隱患.而能見度不良時橋區與船舶航行安全問題更突出，燈光起到關鍵的指引作用.

橋區的燈光較為復雜，主要有標識橋柱和通航橋孔的燈光、安裝在某些航標上的航標燈、橋梁照明燈光和附近城市照明用的燈光.其中橋梁景觀照明燈光、助航設施燈光與船舶航行安全關系最為密切.

1.1 橋梁景觀照明燈光與船舶航行安全的關系

1）橋梁景觀燈從強度、射程、位置、方向、數量等方面與船舶航行安全密切相關.

2）目前橋梁景觀照片燈光設置上可能對船舶航行安全的不利影響.

據不完全統計，僅發生在我國長江、珠江、黑龍江3大水系干線上的船撞橋事故就達到數百起，其中長江干線172起，武漢長江大橋82起，船撞橋事故多發生在能見度較差的情況下，與良好能見度情況相比，事故數量為8∶1，其中多起事故都與夜間橋梁照明設計不合理有關.

經分析，不科學的橋梁燈光設置對船舶航行安全帶來居多負面影響：（1）橋面燈光向江面照射，淹沒了航標燈光；（2）景觀照明的強點光源或橋梁施工的強光干擾船舶駕駛人員視線；（3）橋梁燈光過強造成橋梁另外一側江面情況難以觀察.

以上影響，都對船舶航行安全構成嚴重威脅，容易造成船舶走錯航路、造成船舶撞橋和船舶見的碰撞事故.比如2007年我國南方某大橋被船舶撞擊垮塌事故，其中重要原因就是船舶受燈光影響走錯橋孔導致碰撞非通航孔橋墩.

1.2 橋區助航設施燈光與船舶航行安全的關系

橋區航標是船舶安全航行和通過橋梁的重要助航設施，其主要功能是標示橋區通航孔的方向、航道界限與橋墩等礙航物，揭示有關航道信息，為船舶航行指出安全的航道.橋區助航標主要有橋涵標、燈浮標、橋墩警示標志等，GB5863—93《內河助航標志》、GB5864—93《內河助航標志的主要外形尺寸》和《內河航道維護技術規范》對橋區助航標的設定都有規定，有關設置規定見表1.

表1 內河通航河流橋梁助航標志設置標準比較

為了保證夜間或視線不良情況下船舶通過橋區水域的安全，必須要科學合理布設航標和設置燈光，明確標示航道界限、通航孔以及橋柱、橋梁凈空高度，保證航標燈光一定的視距.航標燈在夜間發出規定的燈光顏色和閃光頻率，達到規定的照射角度和能見距離.

2 典型橋梁景觀照明燈光實例分析

下面以長江干線已有的二座景觀照明燈光設計優秀橋梁，即南京長江二橋和蘇通長江大橋為例，分析橋梁景觀照明燈光是如何在滿足功能照明的前提下，將環保節能、科技創新、施工便捷、維護簡單等都融入設計思想中，其景觀照明清晰地展示了橋梁的重點部位的結構和裝飾細部的特色，亮度適宜，視覺效果好，并且保持了過往船舶對通航孔及航道的識別，滿足了航行安全要求.

1）南京長江二橋 全線設有監控、通訊、收費、照明、動靜態稱重等系統，并在南汊主橋設有景觀照明，其路燈高度、功率經過精密設計，既能保證路燈照射到大橋的有效寬度，又充分考慮到航標燈光開啟時的效果；通航橋孔燈光，分別裝在橋梁兩側，使通航孔橋區下方燈光明亮，而航標增強橋區航標燈光亮度，可采用發光二極管或LED燈，讓下水船舶及時發現目標（航標燈），并抓住目標調整和修正航向，可有效減少船舶碰撞航標，其夜景見圖1所示.

圖1 南京長江二橋南汊橋夜景

2）蘇通長江大橋 路線全長32.4公里，主要由北岸接線工程、跨江大橋工程和南岸接線工程3部分組成，專用航道橋采用140m＋268m＋140m＝548m的T型剛構梁橋.蘇通長江大橋景觀燈不僅考慮大橋美觀，還考慮了車輛及航行船只安全，因此，蘇通長江大橋在不同地段設有不同的景觀燈安排，景觀燈分4種類型：第1種南北引橋的輪廓燈安裝在橋身下側；第2種斜拉索投光燈，主要分布在南北航道橋，考慮到對行車的影響，投光燈沒有色彩變化，以防產生眩光，統一是單一白色光；第3種橋塔照明燈，主要為了顯示橋塔夜間輪廓；第4種航道橋梁夜燈，分別裝在橋梁兩側，一方面勾勒出橋身輪廓，另一方面也能提醒過往船只.蘇通長江大橋夜景見圖2所示.

圖2 蘇通長江大橋夜景

3 橋梁景觀照明設計的原理與要點

3.1 橋梁景觀照明設計原理

橋梁照明基于滿足景觀同時兼顧航行安全的前提，根據景觀照明美學原理，遵循如下設計原則.

1）結合橋梁美學以及景觀照明的基本原則突出大橋結構特征.

2）運用照明美學輔以橋梁的基本元素點、線、面相結合構成照明體系.

3）以數碼動態光色系統照明的形式增加橋梁夜間色彩層次.

4）充分考慮不同的方位和角度進行橋梁景觀照明設計，選取適當的亮度使橋體在三維空間的環境中凸現出它的局部或細部，以表現橋梁總體藝術造型與具有個性的結構相結合.對橋梁的燈塔、橋墩等宜進行泛光照明，以達到有效的藝術效果.索塔泛光照明則應自下而上亮度逐漸減小且呈平穩過渡，變化過程中無明顯亮（或暗）斑.橋墩泛光照明應具有一定的均勻度，最小亮度（或明度）值與最大平均亮度（或明度）值之比大于0.4.對橋梁的局部進行勾勒照明或重點照明，對梁體、護攔和纜索宜進行泛光照明或輪廓勾勒照明而對雕塑或有特色構筑物宜進行重點照明.

5）功能照明與景觀照明的多種照明效果不致造成互相干擾，光或泛光、亂影或衍射等負面效應.橋梁的景觀照明應確保在任何方向對各種交通運載工具的駕駛人員都不造成有害眩光，也不對各種信號燈的識別造成干擾.照明設施和照明管線盡可能隱蔽，不能影響橋梁白天的景觀；燈具造型應新穎、照明高效均勻，安裝維護方便.

6）橋梁照明設計還應遵循節能的原則并考慮降低照明費用，包括初始投資和運行費用兩部分.同時在設計時還應充分考慮維護、維修、清洗、替換等全方位的管理因素.

3.2 橋梁景觀照明設計要點

雖然橋梁基本照明對夜間橋梁景觀能起到一定作用，但橋梁夜景照明與基本照明卻有著本質區別.橋梁夜景照明是照明科學與橋梁建筑藝術的有機結合.它拓展了橋梁的景觀表現，全天候展示橋梁的美學特征，同時其對于表現城市夜間景觀的空間層次與景深，承擔著重要作用.因此，設計時應著力表現其自身的特點，以點、線、面的表現方式，展示橋梁的個性美與本質美.設計中體現照明與自然環境、人文環境的協調，突出重點，兼顧全面，充分運用人工光的揚抑、隱現、虛實、動靜的表現特征.控制投光角度和范圍，以建立光的構圖、秩序、節奏，渲染空間的變化效果，改善空間的比例，增加空間的層次，注重局部照明與整體環境的配合.選擇橋梁要素為照明表現對象；表現立體感；強調色彩表現.同時，還要著重注意不影響橋下船舶航行，保證船舶航行安全.（1）防止燈光向江面照射.（2）橋腹照明很容易產生炫光，即使使用最小光束角的投光燈.因此需嚴格控制燈具的眩光.（3）橋墩的照明在保證橋體照明的完整性的同時，也要兼顧橋底通航的需要，通常的手法是泛光照明，控制好燈光強度，不能影響橋柱燈等交通型號標志；特別注意有多個橋孔的橋墩照明時，要突出通航橋孔的橋柱航標燈.（4）不能使用閃爍燈光，避免與航標信號產生混淆.（5）航標燈采用同步單閃燈，不僅增加了航標維護的科技含量，更使夜間視覺效果人性化，過往船舶更易識別航道，增加了航道和橋梁的安全性，同時也給城市江段增添了一道美麗的風景線.

4 結 束 語

橋梁景觀照明是橋梁美學的重要組成部分，特別是城市橋梁的建設，對城市的規劃和發展起著不可估量的作用，其中橋梁夜間景觀照明作為提升城市形象的靚點是不可忽視的.同時對大型橋梁設置合理的夜間照明還能增加橋區行船的安全性，減少水上交通事故，降低船撞橋風險.因此在對橋梁景觀照明進行設計時，加大對提高船舶航行安全和降低船撞橋風險的考慮是十分必要的.

目前，在我國橋梁景觀照明正處于發展階段，還有待于多學科領域的廣泛合作和研究，以達到更美觀、更安全的目的.

［1］林燕丹.淺談大型橋梁照明的特殊性［J］.燈與照明，2000（6）：83－85.

［2］牛盛楠，王立雄，楊現國.淺談橋梁的夜景照明［J］.燈與照明，2006（12）：16－18.

［3］劉保川.城市橋梁照明［J］.中國照明電器，2002（11）：13－15.

［4］段彥頻.長沙湘江三汊磯景觀照明設計［J］.低壓電器，2006（4）：37－39.

［5］王仁貴.杭州灣跨海大橋總體設計［J］.公路，2009（5）：11－18.

［6］宗良慧.城市景觀橋梁照明設計實踐與探討［J］.城市道橋與防洪，2007（5）：168－170.