滬蘇通長江公鐵大橋夜景照明設計

趙茜茜，吳越文

（中鐵大橋勘測設計院集團有限公司，湖北 武漢 430056）

1 工程概況

滬蘇通長江公鐵大橋位于蘇通長江公路大橋上游、江陰長江公路大橋下游，北起南通市，南至張家港市，全長11 072 m，是我國八縱八橫鐵路網中沿海鐵路的重要組成部分。大橋上層為雙向6 車道通錫高速公路，設計速度100 km/h；下層為雙向4 線鐵路，滬蘇通鐵路設計速度200 km/h，通蘇嘉甬高速鐵路設計速度250 km/h。大橋的設計建造技術實現了5 個“世界首創”，其中主航道橋為中國自主設計建造、世界上首座跨度超千米的公鐵兩用斜拉橋。

大橋夜景照明工程的設計范圍確定為公鐵合建段橋梁全部亮化（長6 993 m），包含：主航道橋、天生港專用航道橋、112 m簡支鋼桁梁段、南北引橋公鐵合建段[1]。

2 設計方法

橋梁夜景照明設計應遵循技術先進、經濟合理、節約能源、保護環境、使用安全、維護管理方便的原則[2]。通過研究橋梁結構特征，分析燈具安裝條件、投光方向等限制因素，結合照度和色彩的表現手法，圍繞承光載體制定配光方案，以燈光烘托橋梁在夜晚的結構美感和宏偉氣勢；開燈方式則組合多變，可依據使用需求制定開燈模式，如按時間段、季節或特殊節日等變化燈光色調、光源亮度，亦可結合特定主題，進行不同目標場景的切換，實現靜態或動態效果的展示。

3 設計方案

大橋夜景照明工程采用高效節能的LED 燈具，結合橋梁結構特征，將承光載體劃分為超高層主塔、大面積拉索索面、拱橋拱圈、拱橋吊桿、貫通全局的梁體及支撐視覺平衡的橋墩等照明分區。利用點、線、面的燈光組合對橋體結構進行充分烘托與融合，在夜晚塑造其立體形態、層次、輪廓，展現滬蘇通長江公鐵大橋的宏偉壯麗、莊重雅致。

根據《城市夜景照明設計規范》（JGJ/T 163—2008）的相關規定，滬蘇通長江公鐵大橋的所在位置定義為中型城市規模E3 環境區域；結合大橋建筑表面材料特征，其對應的平均照度標準值為100 lux，功率密度值不大于4.5 W/m2。

滬蘇通長江公鐵大橋全橋、主航道橋和天生港專用航道橋的夜景照明實景圖見圖1～圖3。

圖1 滬蘇通長江公鐵大橋全橋夜景照明實景圖

圖2 主航道橋夜景照明實景圖

圖3 天生港專用航道橋夜景照明實景圖

為限制光污染和視覺眩光，設計中采用DIALux軟件對關鍵節點進行照明模擬分析和仿真計算，以有效保證鐵路、公路行車安全及水中船舶航行無干擾。結合現場試燈情況，最終確定各照明分區的夜景燈具布置方案。

3.1 主塔照明

大橋塔型為鉆石型主塔，高330 m。為展現橋塔現代建筑的美學特征，兼顧仰視、平視、俯視各視角夜景效果，設計在主塔的不同空間層次，采用不同規格的投光燈進行泛光渲染。

在主塔下橫梁高程附近設置檢修平臺，兼做燈具安裝平臺；布置600 W窄光束投光燈向上投射，300 W窄光束投光燈向下投射，照亮主塔正立面和外側面。在公路層橋面主塔兩側索區處，采用600 W窄光束投光燈立桿投射，對主塔正立面進行補充照明。在公路層橋面以上4 m左右，主塔塔柱的內側面安裝600 W窄光束投光燈，自下往上照亮塔身內側三角形空間。在塔頂四周設置450 W窄光束投光燈，自上往下照亮主塔頂部。在主塔下橫梁頂面采用150 W窄光束投光燈，自上而下照亮下橫梁正立面。

3.2 斜拉索照明

常規的斜拉索亮化有2 種布燈方式：一是在斜拉索底部設置投光燈，順索向將拉索投亮，這種方式方便維護，但光利用率低，拉索上下亮度差異較大，索面整體照度不均勻；二是在斜拉索上鋪設LED 點光源，點光源被封裝成條形軌道，抱箍在斜拉索上，這種方式索面照度均勻，亮化效果豐富，但安裝和后期維護難度大，且條形軌道會改變斜拉索的氣動外形，易引起渦振及馳振，需做好監控。

本工程主航道橋斜拉索索面垂直高度達245 m，最外側斜拉索長約576 m，亮化難度極大。為保證夜景照明效果，又避免上述傳統布燈方式的弊端，設計采用斜拉索整體索面投光方式：按照與塔之間的距離對索面進行分區，將不同功率投光燈分組排列，等距離設置在索區外部欄桿處，按不同配光組合進行分組安裝，燈光分層垂直照射，燈頭仰角現場調試，從而均勻照亮斜拉索外側迎江面，實現了垂直高度200 m以上橋索光彩效果的完美綻放，為國內首創。

3.3 拱橋拱圈照明

天生港專用航道橋為主跨336 m鋼桁梁拱橋。對拱橋拱圈外側迎江面進行洗墻照明，采用40 WLED 洗墻燈依托拱圈頂部檢修道欄桿安裝，燈具按1 套/m 連續布設，以確保拱圈迎江面被均勻洗亮。另外，在邊桁每根吊桿頂部分別設置3 套150 W投光燈，均勻照亮拱圈底面。

3.4 拱橋吊桿照明

在公路層中桁、兩側邊桁的每根吊桿底部分別設置2 套超窄光束投光燈，按吊桿長度選用100 W、200 W、300 W不同功率，燈光自下往上順桿投射。

3.5 梁體輪廓照明

梁體照明采用2 層輪廓點光源，可實現跑動、追逐的光影變換效果。公路層、鐵路層梁體輪廓照明均采用30 WLED 矩形定制點光源，利用橋面外側鋼護欄或混凝土防撞墻安裝，公鐵兩層交錯布置。主航道橋、天生港專用航道橋點光源的布置間距約7 m。112 m簡支鋼桁梁段、南北引橋公鐵合建段點光源的布置間距約11 m。

3.6 橋墩照明

出于經濟性的考慮，橋墩夜景照明僅考慮航道橋段；分別在主航道橋、天生港專用航道橋的橋墩墩頂設置150 W窄光束投光燈，自上往下洗亮橋墩外圍，布置間距約2 m。

4 控制系統

本項目的夜景照明控制系統采用智能遠程照明控制方式，包含2 套系統。

夜景照明配電采用智能照明控制模塊的控制方式，該系統具有易于安裝、操作簡單、實用性強、方便維護等優點[3]。控制模式根據設計方案設置，開啟時段根據使用需求確定。系統具備以下功能：

（1）通過手動按鈕實現。

（2）通過天文時鐘自動控制。

（3）通過互交式觸摸屏設定場景。

（3）通過無線設備，可實現移動筆記本電腦或平板電腦等控制。

（4）其他特別規定的設備，時鐘可以通過NTP 與標準時鐘服務器進行同步。

（5）配電箱內設手動、自動切換功能，在檢修或特殊情況時可采用就地手動控制功能。

（6）定時控制器的控制方案、周期時間段等控制方式，可根據業主要求在現場設定調整，要求該系統具有開放性。

LED 燈光控制系統采用標準DMX512-A 協議控制方式。DMX512-A 協議技術成熟，具有抗干擾能力強、控制數據傳輸量大、穩定可靠等優點，在夜景照明控制系統中的應用最為廣泛[4]。本項目是在公路層主塔處設置現場控制主機，逐燈編寫燈具地址，在后臺利用軟件時序編程，在現場進行全橋燈具聯動調試，投光燈、洗墻燈、點光源等均可實現單燈單控。夜景照明控制中心設備放置在大橋管理處調度室內，可通過運營商的移動通信網絡對現場主控進行編程，實現強弱電系統的遠程在線控制。與此同時，控制系統預留了接入城市區域亮化控制系統的條件，從而組成具備多個建(構)筑物聯動的控制網絡。

5 橋梁夜景照明注意事項

橋梁夜景照明設施的安裝位置宜隱蔽，維護方便，同時考慮水位變化的影響。要以人為本，在保證夜景照明效果的同時，注重視覺舒適度。設計配光方案時需控制照明方向及被照面亮度，注意光色、閃爍、動態、陰影等燈光效果不得影響航空、航船及行車安全。

不能對主塔航空障礙燈的識別造成干擾，避免造成光污染。不能對通航標志的識別造成干擾，避免給通航船舶的舵手造成眩光。不能對橋面交通標志的識別造成干擾，避免對橋面行車的駕駛員造成眩光。本項目采取如下措施避免上述情況的發生。

針對主塔塔身投光燈、斜拉索投光燈、拱橋吊桿投光燈：

（1）采用窄光束投光燈，精準控制投射點。將燈具主要光線投射于主塔塔身、索面或拱圈底部，減少對天空的散射光。

（2）必要時采用遮光罩，進一步降低無效的光線投射。

（3）燈具采用無閃爍光源，避免對主塔航空障礙燈造成干擾。

（4）避免向航線方向投光。

針對主塔下橫梁處投光燈、橋墩投光燈、梁體輪廓點光源：

（1）采用窄光束投光燈，使燈光照射的區域偏離通航標志的位置，將光線匯聚在主塔和橋墩結構表面。

（2）控制燈具顏色和燈光變化頻率，以免與通航標志燈光顏色及其閃光效果混淆。

（3）必要時在通航標志附近增加遮光板，防止光線干擾。

（4）為特定位置的燈具調整配光曲線或增設遮光罩，防止溢射光束形成局部亮斑，干擾船舶舵手視線。

6 結語

歷經6 年建成的滬蘇通長江公鐵大橋向世界展示了中華民族偉大的創新精神，其工程規模和設計標準代表著當今同類型橋梁建設的最高水平，具有重要的里程碑意義。以主航道橋為主要載體，“金山銀山、綠水青山”、“山河無恙、紅旗飄揚”、“跨江融合、聯通南北”、“錦繡中華、再創輝煌”4 個燈光秀主題進一步凸顯了滬蘇通長江公鐵大橋的地標作用，充分展現了橋梁氣勢恢宏、雄偉壯麗的夜景觀魅力。