昆明環湖南路照明設計分析

王白石 WANG Bai-shi

（云南省交通規劃設計研究院有限公司，昆明 650041）

1 工程概況

昆明環湖南路道路等級為城市次干道，設計速度為40km/h，紅線寬為26m（路基段）、31m（橋梁段），道路起點位于太史村老塘嘴南約400m的環湖南路，樁號為K0+000，終點位于高海高速公路止點，樁號為K11+763.208，路線總體為南北走向，沿線經過太史村、大河尾村、馬家溝村、亮溝村、四家村、石牌村，下穿安晉高速公路，道路全長11783.508m，其中橋梁段長4.2km。

2 設計思路

2.1 調查研究

設計前先調查研究道路及其周圍環境，包括道路橫斷面形式、相交道路照明情況、沿線立交或橋梁與道路路線關系、道路兩側的環境布局情況、道路所經過區域的性質（是否與河流、鐵道、機場、天文臺等毗鄰）。在選取光源類型、燈具標準、燈桿尺寸等基本要素時，在充分遵守設計標準的前提下考慮不同區域的需求，比如生活休閑區要考慮燈光與周邊環境的協調；居住區考慮基本照明需求外，還要減少燈光直射居住區窗戶。在考慮燈桿外形時，將城市文化特點融合到燈型設計中，以彰顯城市特點、提升城市整體形象。

2.2 合理布置路燈

燈桿布置方式是體現照明設計質量的關鍵要素。常見的方式有單側布置、對稱布置、交錯布置，以及中央對稱布置等。①單側布置：適用比較窄的道路斷面上，一般車行道不超過10m的單塊板道路。此種方式特點是只占用一側道路，節約斷面空間，但總均勻度會差些。可用在照明效果要求不太高的支路上。②對稱布置：在道路兩側對稱布燈，均勻度較好，用在照明效果要求比較高的道路上，比如主干路、次干路。③交錯布置：是道路兩側布燈的另一種方式。其優點是均勻度比較高，主要用于綠蔭大道（樹枝茂密遮擋燈光）或者道路開口較多無法保證對稱布置的道路。④中央對稱布置：適用于道路中央有隔離帶的道路，比如綠化帶、護墻。此種方式需要選擇雙臂路燈，適合用在道路兩側設施帶缺乏，僅能將燈桿布置于中央隔離帶的道路，或兩側人行照明需求較少或沒有人行照明需要的干道上，特點是誘導性好，節省燈桿數量。

2.3 選擇合適的光源類型

目前可以選擇的光源主要有：高壓鈉燈、LED光源或陶瓷金屬鹵化物燈等。道路照明宜采用高壓鈉燈、LED光源或陶瓷金屬鹵化物燈。高壓鈉燈具有高光效、壽命長、性能穩定等特點，顯色性雖然偏低但不影響道路照明的基本要求。金屬鹵化物燈具有光效較高、壽命長、性能穩定、顯色性好等特點，使其在中心區或商業區等對顏色識別度要求高的道路上更有優勢。LED光源在光效、節能、壽命等方面具有潛在優勢，特別是近年來LED散熱問題逐步解決、成本下降，使得LED照明產品成了照明行業的主要材料，在市政路燈節能改造或新建項目中的應用愈發普及。

2.4 選擇合理的照明控制系統

在道路照明控制系統設計時，首先應與照明設施的維護管理部門提前交流，建立良好的溝通關系，全面明確管轄道路中照明設備的控制要求。其次要了解項目所在區域特點，考慮到居住區、商業區和活動區的特點，以及所在位置的經緯度情況、氣候特征和影響控制系統節能的各種要素。結合這種特性，以節能減排為目標，設計適合的道路照明控制系統。比如晚上車流人流交小的次干路、支路采用全半夜“品字形”熄燈的節能措施，交通量較大的主干路，路燈后半夜關閉雙光源燈具其中一個光源、關閉人行道側輔光源或者采用智能光源調光技術實現節能。總之，從工程實際出發，以提高照明設施的綜合利用率為目的，提升照明工程的經濟效益。

3 照明布置方案

照明設計標準參照《城市道路照明設計標準》次干路標準值，以及《LED城市道路照明應用技術要求》縱向配光要求，中配光燈具的安裝間距不宜大于4H[1]。

3.1 路基段行車道照明布置方案及計算值如圖1及表1、表2

表1 照明布置方案表

表2 照明標準對比表

圖1 路基段照明標準橫斷面圖

路燈安裝在非機動車道上，燈桿中心距離立緣石0.6m，直線段桿距40m，半徑小于1000m曲線段桿距28m。

3.2 橋梁段行車道照明布置方案及計算值如圖2及表3、表4

表3 照明布置方案表

表4 照明標準對比表

圖2 橋梁段照明標準橫斷面圖

路燈安裝在橋梁護墻上。直線段桿距40m，半徑小于1000m曲線段桿距28m。

3.3 燈具燈桿技術要求

①光源采用高效LED燈，燈具采用中配光型燈具，效能大于120lm/W，燈具功率因素不應小于0.9。燈具的防護等級不低于IP65。本工程推薦光源色溫3500K。②橋梁等易發生強烈振動的場所，采用的燈具應符合現行國家標準（GB 7000.1、GB 7000.203）所規定的防振要求，并應加設防墜落裝置[2]。③路燈采用特制金屬燈桿，壁厚≥4mm，鋼件經熱鍍鋅后表面聚酯粉體涂裝；燈桿采用的固定螺帽宜采用不銹鋼制品并對螺栓做防銹處理；檢修孔蓋板為合頁式防盜門蓋板（豎向雙合頁結構，檢修門下緣距地面50cm，防止雨水浸泡）。

4 供電系統

根據照明規范，道路照明負荷為三級負荷。全路段共設置雙挑高低臂路燈（160W+90W）480套，雙挑等臂路燈（2×200W）106套，照明負荷共計162kW。多方單位現場踏勘之后，考慮全路段設置10臺80kVA路燈專用箱變，每臺箱變供電半徑約700m，其中1、2號橋梁箱變供電半徑約1200m。每臺箱變照明負荷約16kW，同時預留交警設施、遠期景觀亮化用電40kW。同時，在每座箱變附近設置1套照明控制柜。

5 配電及控制系統

本工程設置10套控制柜，控制系統具備遠程電腦控制、本地自動控制及手動控制三種工作模式，本地自動控制器能裝入365天晨昏時間表，并具有兩路以上控制能力，控制系統能夠控制全、半夜燈，具備失壓、開門、過電流、過壓、電流、電壓檢測等基本功能。控制柜具有后備電源，可在外部電源斷電情況下維持控制系統持續工作不低于12小時。環湖南路位于城市郊區，晚上車流人流較小，同時結合養護單位要求，采用后半夜關閉部分路燈的方式實現節能。有多種方式實現半夜燈控制，主要有以下兩種。

①關閉一側路燈。這是最簡便易行的方法，但這種方法僅對車行道寬度不大于13m的道路后半夜照明效果較好，而對于較寬的道路，會導致關燈一側照度及均勻度太低，影響行車安全。②交錯關燈。采用此方法后，后半夜路燈由對稱布置變為交錯布置，雖然照度、均勻度都逐漸降低，但“斑馬效應”較少，效果較為理想。

本項目推薦采用交錯關燈、“品字形”熄燈的方法節約能源，該方法有以下兩種接線方式。1）每側路燈敷設2根5芯三相電纜，1根電纜接全夜燈，1根電纜接半夜燈，路燈采用ABC—ABC三相跳躍式接線。該方法容易實現路燈三相平衡，但每側路燈需要敷設2根電纜，經濟性較差。2）每側路燈敷設1根4芯兩相電纜，全夜燈、半夜燈分兩相接線，電源節點位置選在供電范圍約三分之一處，以確保三相平衡。該方法僅需每側敷設1根電纜，即可實現路燈的全半夜控制，較為經濟。接線方式如圖3所示。

圖3 全半夜燈接線示意圖

本工程采用4芯兩相電纜的接線方式，實現全半夜控制。路燈主線選用YJV-0.6/1kV-電纜，穿1根Φ75PE保護，非機動車道下埋深不小于0.7m，人行道下埋深不小于0.5m，每檔電纜安裝3個防盜夾；穿越車道、路口時，穿DN100鍍鋅鋼管保護，埋深不小于1.0m。橋梁段路燈主線穿1根Φ75PE管暗敷于防撞護欄內，并預留接線手孔。

上述方案燈具末端壓降小于10%，LED燈能正常點亮。每套燈具均配置熔斷器保護[3]，避免路燈發生短路故障時大范圍停電事故。控制節點的配電設施采用兩套交流接觸器，分別控制全夜燈和半夜燈，在后半夜時關閉半夜燈，以節約能源。

6 路燈基礎

路基段燈桿布置于非機動車道，為盡量保證行車安全，燈桿中心距離立緣石外側0.6m，且燈桿基礎頂低于地面30cm，避免螺栓和法蘭外露。燈桿基礎尺寸800mm×800mm×1500mm，螺栓距離為300mm×300mm。基礎采用C20混凝土澆筑。基礎旁設置尺寸為500mm×500mm的分線盒。橋梁段燈桿安裝于橋梁護墻燈座上，由于護墻頂寬度較小，因此需局部擴大護墻基礎尺寸，加寬部分尺寸為850mm（長）×340mm（寬）×650mm（高），邊緣倒角半徑100mm（確保基礎美觀）。基礎上預埋鋼板尺寸為300mm×300mm。基礎旁設置接線箱，以便主線與支線T接。基礎及預埋件均與護墻一次澆筑完成。（圖4）

圖4 橋梁段燈桿基礎圖

7 接地保護

①采用TN-S接地形式，N線與PE線在變壓器處接地后完全分開。②燈具外殼、燈桿、法蘭螺栓整體接觸良好。路基段路燈基礎內埋地敷設一根40×4熱鍍鋅扁鋼，1.0m長，與地腳螺栓可靠焊接。并且設重復接地極，接地極采用L50×50鍍鋅角鋼，2.5m長，埋深不小于0.8m。接地電阻要求不大于4Ω。③橋梁段路燈接地保護采取與橋體做等電位聯接的方式，燈桿就近作接地處理，利用護墻內的鋼筋作為下線，利用橋梁基礎鋼筋作接地極。電氣裝置的金屬部分，均應與PE干線可靠連接。

8 總結

環湖南路全線較長，既有路基段，又有特大橋梁。設計過程中，經過實地調查、路燈樣式進行比選、照明參數的模擬計算、及電源接入點位置的準確定位，并多次進行方案匯報、專項評審，才確定了具體的照明設計方案，可為類似工程項目提供參考。本項目于2014年5月開工，2018年7月20日完成竣工驗收并投入運行。曾被廣大網友譽為“最美環湖路”。既是滇池流域水環境治理“十二五”規劃建設六大工程中“環湖截污和交通工程”的重要組成部分，也是昆明打造國際知名旅游城市的重要景觀環節，而且還是云南省獲得的第一個市政園林工程魯班獎工程。