巢湖大橋夜景照明設計要點分析

方呈林 （上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司合肥分公司，安徽 合肥 230000）

1 引言

近年來，隨著人們物質生活的不斷提高，城市夜景照明不僅限于滿足功能性的需求，同時也具有提高人們居住的舒適性和美化城市環境的功效。巢湖大橋是巢湖市外環路跨越巢湖湖口的一座特大型橋梁，為雙塔雙索面鋼混疊合梁斜拉橋，全長1122m，是巢湖“兩環三橫三縱”的關鍵性工程和合肥環巢湖旅游觀光大道貫通重要節點工程之一，作為城市地標性建筑，其夜景照明的打造對樹立城市形象更有著不可或缺的意義。但呈現璀璨夜景的同時，兼顧節能減排，減少光污染對周邊環境的影響，也是當今夜景照明類工程的重要課題之一。

2 巢湖大橋夜景照明設計理念

2.1 巢湖大橋夜景照明設計基本原則

①科學性與統一性原則：巢湖大橋的夜景照明設計不僅需要滿足片區整體規劃要求，更應該秉承城市、水、人三位一體的原則，充分展現照明科學與藝術的完美結合。

②創新性原則：在充分展現橋梁本身的功能及結構特色基礎之上，突出展現自然景觀與人文景觀的結合，根據不同的季節和節日來變換不同的燈光模式，打造創造型夜晚新篇章。

③可持續原則：綜合考慮工程的投入以及運營成本合理布設燈具間距，光源應選用長壽命、高光效、節能的綠色產品，從夜晚照明質量、能源消耗、安全運用等方面確保可持續運行。

2.2 巢湖大橋夜景照明設計基本要素

①藝術性：把握橋梁整體格局，整體燈光配置應明亮雅致而錯落有致[1]。巢湖大橋為雙塔斜拉索橋梁，選取適當的亮度比，從不同方位與角度對橋塔、斜拉索、橋側及橋墩進行照明設計，使用高照度投光集中表現大橋雙塔，使用變換燈光手法展示扇形拉索部分，各個部分具有不同的變化方式，使得橋體從三維的環境空間呼之躍出。

②質量性：橋梁的主要功能是供通行使用，功能照明是橋梁照明的第一位，橋梁上所有燈飾和照明光源都不得對航空、航船、行車和行人的安全產生干擾和影響[2]。因此，應合理選擇夜景照明燈具的照明方式及配光曲線，使得光束能有效投射，盡量減少漏光、溢光現象對周邊環境的影響。

3 巢湖大橋夜景亮化設計及控制方案

3.1 巢湖大橋夜景亮化設計方案

①亮度分級，主次分明：亮度是衡量光環境舒適性的一項重要指標，巢湖大橋全長2149.66m，其中橋梁長1122m，主跨460m，主塔最高為承臺以上164m，是目前安徽全省最大的市政橋梁，因此，亮度分級對展現大橋宏偉壯觀的外形具有至關重要的作用，亮度分級的重點在于突出藝術造型的主體特征，弱化非景觀性結構的照明[5]。本次設計采用三級亮度規劃，整體亮度比控制在1：8 內營造舒適高效的光環境。其中，斜拉索為一級亮度，橋塔為二級亮度，橋側、橋底、橋墩等為三級亮度，三級不同亮度等級以斜拉索為主體，以橋塔為標志，以橋側、橋底、橋墩為輔助，層層疊進，動態展現出大橋的結構層次和宏偉造型。

圖1 巢湖大橋夜景照明亮度分級示意圖

②光色變換，層次豐富：根據橋梁的建筑結構特征，本此設計重點突出斜拉索及橋塔照明，斜拉索采用LED 七彩像素燈間隔30cm 陣列，共安裝9萬多個像素燈，采用鋁合金線槽固定，安裝總長度約3 萬米。斜拉索以點連線、以線成面，遠遠望去，大橋拉索外側就像一張巨型扇形大屏，既可循環播映著巢湖地域文化特色的主題夜景畫面，又可閃爍變換不同的色彩，不僅展示了當地的地域人文特色，同時體現了設計與藝術的完美結合。橋塔及橋墩采用大功率LED 投光燈點亮，突出雄偉壯闊的支柱構造。橋側采用LED 洗墻燈輔以點綴。遠遠觀望，在夜色的襯托下，巢湖大橋以“索”做“弦”、以“光”為“韻”，動態的燈光變換讓光影撥動著巢湖的夜色，呈現出立體多變的視覺效果，宛如一幅“燈光畫卷”絢麗奪目，與巢湖的粼粼波光交相輝映。

圖2 巢湖大橋夜景照明效果圖

3.2 巢湖大橋智能燈控系統

夜景照明應依照各建筑的性質、面積、人流量及所處地理位置，合理確定照度，分級控制，避免為“求亮”而浪費能源[3]，本次設計采用智能燈光控制系統，將燈控模式分為重大節日模式、一般節日模式、平日模式。其中，重大節日模式時開啟全燈，展現巢湖大橋五光十色、色彩斑斕的雄偉景象；一般節日模式以靜態燈光為主，可帶緩慢的動態變換效果，展現巢湖大橋的主體構造；平日模式以靜態燈光為主，以避免長期亮度過高對環境造成的影響，同時減少電能損耗。本次設計的主控器設置于橋梁兩側箱變內，可帶12 萬點，實現了播放片段選擇、速度調整、燈具亮度調整、燈具電氣參數監測等功能，可根據節日及時間變換自動控制燈具開關及色彩變換。分控器安裝于橋塔內，采用放射式連接于各個燈具。

圖3 夜景照明燈具控制拓補圖

圖4 巢湖大橋夜景燈光控制模式

4 巢湖大橋夜景照明工程中重難點分析

4.1 照明節能措施

①合理布設燈具，國內同類橋梁拉索像素燈排列間距通常為10 cm～15cm，本次巢湖大橋斜拉索燈具設計按30cm 間距排列，能耗及造價僅為國內同類橋梁的三分之一，同樣實現了預期燈光效果。現場觀看，大橋燈光亮度適中、圖像字幕清晰，夜景照明效果得到良好的展現。

②采用智能燈光分級控制，分時段、節假日開啟不同的控制模式，最大程度地減少不必要的電能損耗及對周邊環境的干擾，同時降低峰值電能損耗對變壓器及電網的影響。

③選擇光利用系數高、光通量維持率高的節能型LED 燈具，選擇綠色、環保節電型照明電器配件，選用高效低耗的照明專用變壓器，減少變壓損耗，選用高品質電纜、電線降低自身損耗[3]。

④箱變應盡量設置于負荷中心，減少電纜線路損耗，單臺箱變供電半徑不宜大于1000m。箱變低壓側設置集中無功補償裝置，以降低照明線路電流值，降低線路電壓損失，箱變低壓側設置有源濾波裝置，抑制三相不平衡諧波含量。

4.2 避免光污染控制措施

①嚴格按照城市夜景規劃設計，將照明光線嚴格控制在被照區域內，合理設置夜景照明運行時段，防止設施在運行過程中產生的光污染對人體造成的危害[4]。

②采用半透明的漫反射板改善燈具發光面、用反射器或格片來遮擋光源來避免直射眩光，合理選擇燈具配曲線，使光的入射方向與觀看方向大致相同或從側邊入射到反射面上來避免反射眩光[2]，從而減少眩光對人體視覺造成的危害。

4.3 施工技術難點

①巢湖大橋拉索像素燈的安裝高度160m 和長度3萬米，僅次于四川宜賓長江大橋，位列全國第二，是安徽省至今為止安裝難度最大、作業風險最高的亮化項目，在斜拉索攀登、設備吊裝等方面都存在較大的施工技術難度，施工現場利用相鄰兩根拉索為軌，吊籃兩側裝設滑輪以便于吊籃行駛在上百米的高空軌道中，往返進行安裝調試。

②巢湖大橋斜拉索安裝高度較高，長度較長，索上配管配線與LED 像素燈固定以及對拉索受力的影響存在較大的施工及技術難度，施工現場根據拉索外側弧度研發可與大橋拉索緊密貼合的配電線槽，將燈具嵌裝于線槽外側，拉索被線槽環抱于內側，使燈具穩定地固定于拉索之上，也隱蔽了各類電線與控制線的安裝，完美實現燈具、管線與主體結構的一體結合，并最大程度減少對主體拉索結構的受力影響。

③巢湖大橋因施工安裝難度大，對安裝燈具的防水及各項指標要求較高，在施工過程中，針對燈具的特殊性，每一燈具安裝完成后，都進行反復調試直到符合設計要求的效果為止，并針對橋兩側及主塔兩側燈具安裝完成后，進行所有燈具的防水試驗，確保安裝燈具可靠有效。

圖5 巢湖大橋施工現場

5 結語

巢湖大橋因其雄偉的規模與長度，本身就是一道亮麗的城市風景線，對其建筑外形進行勾勒展示，突出了橋體本體結構的同時，也對巢湖社會風貌、自然風光、人文氣息、現代成就等多方面進行展示，對改善城市面貌、提升當地形象起到了至關重要的作用，為今后同類項目實施提供了良好的參考價值。同時，如何實現照明與節能的平衡，在保證綠色節能的前提下，有效地達到藝術觀賞效果，仍是目前橋梁夜景照明的重要目標。在今后的橋梁夜景設計中，如何合理選擇照明燈具及配光曲線，合理布設燈具安裝位置，仍是設計師的重要課題之一。

圖6 巢湖大橋實景展示