道路交會(huì)區(qū)照明解決方案選擇

鄧云塘 昕諾飛（中國）投資有限公司 (200233上海)

0 引言

道路交會(huì)區(qū)是指道路的出入口、交叉口、人行橫道等區(qū)域[1]。在這種區(qū)域，機(jī)動(dòng)車之間、機(jī)動(dòng)車和非機(jī)動(dòng)車及行人之間、車輛與固定物體之間的碰撞有增加的可能，故該區(qū)域的照明水平比與之連接的常規(guī)路段照明水平要求更高。交會(huì)區(qū)道路寬度通常比常規(guī)路段更寬，因而常規(guī)路燈的配光通常不能滿足這類區(qū)域的照明。通常，交會(huì)區(qū)采用中桿（半高桿）安裝泛光燈的形式，以滿足這類大面積、長縱深區(qū)域的平均照度和照度均勻度等要求。但這種方式如果采用的配光不合適，往往會(huì)帶來眩光大、桿后照度不足、上射光通比高、路面光利用率不高等問題。

文章通過采用照明計(jì)算軟件模擬的方式，對幾種常見泛光燈具配光用于交會(huì)區(qū)的效果進(jìn)行分析，希望對交會(huì)區(qū)照明解決方案的選擇提供設(shè)計(jì)參考。部分 T型路口和小型交叉口可以使用普通路燈實(shí)現(xiàn)照明標(biāo)準(zhǔn)的情形不在文章討論范圍內(nèi)。

1 泛光燈具配光分類

泛光燈是指光束擴(kuò)散角大于 10°、作泛光照明用的燈具，通常可轉(zhuǎn)動(dòng)并將照射方向指向任意方向。泛光燈具采用笛卡爾坐標(biāo)系來表達(dá)燈具在水平和垂直方向上的光強(qiáng)分布特性，根據(jù)光束在空間各個(gè)方向的對稱性，可分為 (a)完全對稱（旋轉(zhuǎn)對稱）、(b)二維對稱（即在水平和垂直方向分別對稱）和(c)非對稱（水平和垂直最少有一個(gè)方向不對稱）三種，如圖1所示[2]。

圖1 泛光燈具配光分類

圖1 中，K-J曲線為泛光燈具垂直方向（與光源光軸走向垂直，一般與燈具安裝支架垂直）的光強(qiáng)分布，其峰值光強(qiáng)大小代表燈具向前方的投射能力；LM曲線為泛光燈具水平方向（與光源光軸平行，一般與安裝支架平行）的光強(qiáng)分布，其寬度代表燈具在左右方向的覆蓋范圍。泛光燈具光束角由上述兩個(gè)平面內(nèi)峰值光強(qiáng)的1/10光強(qiáng)的夾角定義，旋轉(zhuǎn)對稱的光束角在兩個(gè)水平和垂直平面是相等的，其他兩種配光一般不相等，所以會(huì)用如 50°×80 °、100°×30°等形式來表達(dá)泛光燈具的光束角大小。

泛光燈根據(jù)光束角的大小，可分為窄光（10°～46°）、中光（46°～100°）和寬光（＞100°）三種[3]。交會(huì)區(qū)由于區(qū)域面積大、燈桿和燈具數(shù)量少，為滿足區(qū)域照度均勻度要求，需要采用在水平方向?qū)捁馐痛怪狈较蛑小捁馐姆汗鉄簟D1中的三種配光光束角可以由圖2中的等光強(qiáng)曲線讀取。其中，圖2(a)光束角為24°，圖2(b)光束角為114°×58°，圖 2(c) 光束角為 118°×98°。

圖2 旋轉(zhuǎn)對稱、二維對稱和非對稱配光泛光燈具等光強(qiáng)曲線

2 大型交會(huì)區(qū)照明

為了更有效地說明問題，首先選擇一個(gè)大型路口來做不同配光燈具的照明效果比較。圖3為兩條40m寬道路的十字交叉口，其中機(jī)動(dòng)車道寬32m，雙向八車道。直線路段路燈功率為240 W（機(jī)動(dòng)車道）和70 W（人行道），安裝高度12 m，路口兩端的路燈間距90m。為了提升路口區(qū)域的照明水平，需要在四角各補(bǔ)充一基13m高中桿燈，每基安裝功率為240W的泛光燈3套。

圖3 大型路口交會(huì)區(qū)照明

模擬計(jì)算中，為更直觀地比較，在同一中桿上安裝了1～4號燈4種不同配光泛光燈各3套，并根據(jù)各自的配光特點(diǎn)調(diào)整了不同安裝仰角以實(shí)現(xiàn)均勻度要求。4種泛光燈具分別設(shè)置為不同的開關(guān)組，計(jì)算時(shí)單獨(dú)計(jì)算每一組的照明效果。計(jì)算結(jié)果參見表1，維護(hù)系數(shù)0.7。

若單純比較照度均勻度，2號燈和3號燈數(shù)值更高。若研究等照度圖，則1號燈的交會(huì)區(qū)照度分布更均勻，沒有明顯的暗區(qū)，反而2號燈和3號燈在交會(huì)區(qū)有大塊區(qū)域?qū)儆诘驼斩龋瑮U下附近照度很高，4號燈則桿下暗區(qū)明顯。無論是交會(huì)區(qū)全局還是重點(diǎn)區(qū)域，1號燈得到的平均照度更高，特別是重點(diǎn)區(qū)域比其他3個(gè)燈高10%以上。水平面以上，1號燈完全無上射光通，其余3個(gè)燈2%～7%不等，這也是1號燈平均照度更高的原因，同時(shí)還說明1號燈完全沒有直接光污染（路面反射引起的光污染除外）。

同時(shí)，模擬計(jì)算了幾個(gè)車道行進(jìn)在交會(huì)區(qū)區(qū)域不同位置的駕駛員感受的眩光值，見表2。從表2中發(fā)現(xiàn)，1號燈除了在一個(gè)觀察點(diǎn)位置眩光較大外，其余所有觀察點(diǎn)位置的不舒適眩光GR都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他燈具，四個(gè)車道在剛進(jìn)入重點(diǎn)區(qū)域時(shí)GR值僅為10，幾乎察覺不到眩光。

由上述分析得出，相比較其他燈具，1號燈用于大型路口交會(huì)區(qū)照明無論在哪個(gè)照明指標(biāo)上都有明顯優(yōu)勢。

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表2 1～4號燈具在大型路口的眩光GR計(jì)算

3 中型路口交會(huì)區(qū)照明

從大型路口的應(yīng)用看出，1號燈用于交會(huì)區(qū)有明顯優(yōu)勢，不需要大的安裝高度和安裝仰角即可滿足交會(huì)區(qū)的照度和均勻度標(biāo)準(zhǔn)要求。那么，對中小型路口，是否可以取消四角中桿燈，而把泛光燈和路口的路燈合桿，從而更好地配合道路交通信號和照明合桿的趨勢[4]？

合桿的原則是泛光燈與路口的路燈安裝位置一致，安裝高度一致，投射方向接近垂直。因此，用軟件采用兩種安裝方式模擬了一個(gè)2條雙向6車道相交的交會(huì)區(qū)照明，一種方式是路燈兩側(cè)布燈，另一種方式是路燈在中央隔離帶布燈。同一條路上路口兩端燈桿間距60m，常規(guī)路段采用200W路燈，路口燈桿（僅一條路方向）加裝240 W 1號泛光燈，安裝高度11 m，仰角18°。模擬計(jì)算結(jié)果見表3。由此可見，對中小型路口交會(huì)區(qū)，取消四角中桿燈而采取合桿方式實(shí)現(xiàn)交會(huì)區(qū)照明是完全可行的。

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4 結(jié)論

文章從泛光燈具不同配光特性、交會(huì)區(qū)照明標(biāo)準(zhǔn)和安裝習(xí)慣及合桿趨勢，綜合分析了道路交會(huì)區(qū)多種照明解決方案的不同效果，發(fā)現(xiàn)大偏光角度的非對稱配光泛光燈具用于交會(huì)區(qū)可實(shí)現(xiàn)更高的平均照度、更好的照度分布、低眩光、無直接光污染等效果，同時(shí)在中小型路口交會(huì)區(qū)實(shí)現(xiàn)泛光燈具和路燈合桿是完全可行的。