陳東明

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司廈門分公司 福建廈門 361000)

0 引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)改革的深入發(fā)展，城市化進(jìn)程速度的加快，廈門市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展也步入“加速期”，各區(qū)也在超常規(guī)推進(jìn)工業(yè)化、城鎮(zhèn)化及島內(nèi)外一體化。在島內(nèi)外一體化建設(shè)中，交通基礎(chǔ)建設(shè)占有相當(dāng)大的比重。近幾年建成的“兩環(huán)八射”項(xiàng)目中含有較長(zhǎng)的高架橋的項(xiàng)目較多，如馬青路高架、海滄貨運(yùn)通道高架、西濱路高架、杏前路高架、同集高架等，在這些高架橋上設(shè)置常規(guī)燈桿照明，都存在不同程度的光污染問(wèn)題。

1 城市照明光污染分析

城市道路均處在城鎮(zhèn)中，道路兩邊都是高樓林立。在城市道路照明系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的照明方式均采用常規(guī)燈桿照明，常規(guī)照明的光污染較嚴(yán)重，給周圍居民的夜間休息帶來(lái)了嚴(yán)重的影響。在普通地面道路段，道路兩側(cè)均有高大的行道樹及綠化苗木，在一定程度上可減少光污染。但城市高架橋高度均在10m以上，兩側(cè)綠化苗木無(wú)法遮擋光線，無(wú)法減少光污染，給高樓層的居民休息帶來(lái)光污染。況且在高架橋上安裝燈桿，不僅影響橋梁的整體美觀性，而且也給后期的路燈管養(yǎng)單位帶來(lái)維修的危險(xiǎn)性。城市中的立交橋，為了解決立交橋的路面照明，不可能采用常規(guī)燈桿照明，只能采用高度較高的高桿燈，這樣的照明方式光污染嚴(yán)重且路面照度、亮度及均勻度較差。

2 護(hù)欄燈發(fā)展及應(yīng)用狀況

隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)行的深入，各地區(qū)的橋梁越來(lái)越多，護(hù)欄燈在各地區(qū)的應(yīng)用也越來(lái)越多。護(hù)欄燈的型式也由最初的嵌入式護(hù)欄壁燈發(fā)展成為護(hù)欄投光燈，再發(fā)展成現(xiàn)在的嵌管式護(hù)欄燈。護(hù)欄燈的光源型式也由最初的金鹵燈、熒光燈發(fā)展成現(xiàn)在的LED光源。

嵌入式護(hù)欄壁燈是在橋梁的混凝土防撞護(hù)欄上方預(yù)留孔洞，然后將燈具嵌入安裝在孔洞中，該種照明方式是最早型式的護(hù)欄燈，由于整體照度不佳，在橋梁功能性照明中應(yīng)用不多，主要用在行人天橋上。

護(hù)欄投光燈主要是將投光燈安裝在護(hù)欄頂部，使投光燈照射角度照向橋面，該種照明方式照明眩光較大，照度及均勻度也較差，各地在橋梁功能性照明中都有嘗試使用過(guò)，但應(yīng)用不多。

嵌管式護(hù)欄燈起初是將T5熒光燈嵌入安裝在防撞護(hù)欄上部鋼管里的，使護(hù)欄燈和防撞護(hù)欄融為一體，配套安裝防眩光方形格柵，眩光及照度均勻度均有較大改善，基本達(dá)到道路照明參數(shù)的要求。隨著LED光源及配光技術(shù)、燈具技術(shù)及控制系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，LED嵌管式護(hù)欄燈在橋梁照明中的應(yīng)用也越來(lái)越多，如集美大橋、BRT高架橋、疏港高架橋、海翔互通立交橋、海滄貨運(yùn)通道高架橋等均有采用護(hù)欄燈照明。

橋梁護(hù)欄燈使用橋梁兩旁的護(hù)欄鋼管作為L(zhǎng)ED燈具的載體，解決橋面防護(hù)與照明雙重需求，取代高桿路燈對(duì)橋面的照明，不僅節(jié)約資源使橋面更簡(jiǎn)潔，同時(shí)消除了高桿路燈造成的光污染，如圖1～圖2所示。

圖1 嵌管式LED護(hù)欄燈安裝效果圖一

圖2 嵌管式LED護(hù)欄燈安裝效果圖二

3 工程應(yīng)用

3.1 工程概況

海滄貨運(yùn)通道工程，道路全長(zhǎng)3.63km，道路等級(jí)高架橋?yàn)槌鞘锌焖俾罚孛娴缆窞槌鞘兄鞲傻?。?xiàng)目含有1座主線高架橋，4座匝道橋以及地面道路等，道路設(shè)計(jì)紅線標(biāo)準(zhǔn)段為60m，地面標(biāo)準(zhǔn)橫斷面為雙向6車道的機(jī)動(dòng)車道，雙向4車道的輔道、綠化分隔帶及人行非機(jī)動(dòng)車道，高架橋標(biāo)準(zhǔn)橫斷面為雙向6車道，寬度為26m(含混凝土防撞護(hù)欄設(shè)施等)，實(shí)際單向路面寬度為11.75m，如圖3所示。

圖3 道路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖

3.2 橋梁照明方案的比選

該項(xiàng)目第一標(biāo)段兩側(cè)有高樓林立的居民區(qū)，且貼近道路兩側(cè)有110kV、220kV高壓線，路段還存在高壓線跨越道路的現(xiàn)象，經(jīng)與供電部門現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)測(cè)量，若設(shè)置常規(guī)燈桿照明，大部分路燈與高壓線安全距離均達(dá)不到輸電線路與構(gòu)筑物安全距離的要求。為了減少行車噪音給兩側(cè)居民帶來(lái)噪音污染，在橋梁護(hù)欄外側(cè)均安裝了聲屏障，也影響了路燈燈桿的安裝。

基于上述情況的存在，提出橋梁照明以下幾種方案：

方案一：采用高度較低的燈桿，利用降低路燈燈桿高度，來(lái)滿足與高壓線的距離。

方案二：采用在道路外側(cè)高壓線路安全距離范圍外設(shè)置30m高桿燈。

方案三：采用低空照明，在混凝土防撞護(hù)欄上安裝照護(hù)欄燈。

方案一雖然滿足了與高壓線的安全距離，但是燈桿高度大大降低，橋面照明參數(shù)均受到較大影響，且橋面燈桿林立景觀性較差，布燈方式也不能滿足規(guī)范要求。方案二需要全線設(shè)置高桿燈，節(jié)能效果差，且高桿燈光污染嚴(yán)重，影響周邊居民的休息。方案三采用低空照明，橋梁護(hù)欄燈利用橋梁兩側(cè)的防撞墻作為L(zhǎng)ED護(hù)欄燈的安裝載體，解決橋面防護(hù)與照明雙重需求，取代高桿路燈對(duì)橋面的照明，不僅節(jié)約資源使橋面更簡(jiǎn)潔，同時(shí)消除了高桿路燈造成的光污染。綜上，采用低空照明作為該項(xiàng)目的橋梁照明。

3.3 照明標(biāo)準(zhǔn)值參數(shù)的選擇

該項(xiàng)目高架橋?yàn)槌鞘锌焖俾?，橋梁照明以功能性照明為主，參照《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》[1]CJJ45-2015中的高檔值進(jìn)行設(shè)計(jì)，選擇主要標(biāo)準(zhǔn)值為：

平均亮度維持值Lav：2.0cd/m2；

亮度總均勻度最小值Uo：0.4；

平均照度維持值Eav：30lx；

照度均勻度最小值UE：0.4；

眩光限制閾值增量最大初始值TI：10%；

機(jī)動(dòng)車道照明功率密度值六車道≤1.00W/m2。

3.4 護(hù)欄燈的選擇及安裝

護(hù)欄燈燈體采用優(yōu)質(zhì)鋁型材經(jīng)熱擠壓加工成型，厚度不低壓3mm，型材表面設(shè)置加強(qiáng)槽，可增加散熱和增加燈具強(qiáng)度，燈具表面經(jīng)過(guò)靜電噴塑處理，燈具防護(hù)等級(jí)IP65。選用具有防眩光、具有優(yōu)透光性及抗紫外特性的燈罩[2]。燈具配光曲線適合道路照明要求。燈具光源選用超高亮LED光源，1W/顆，光效不低于95lm/W。每套燈具長(zhǎng)1.2m，每套燈具含12顆超高亮LED光源，光源色溫3500K。燈具電源采用LED戶外開關(guān)電源集中供電,輸入電壓為AC110-240V,頻率為50Hz，輸出電壓為DC24V，輸出功率為250W。每30m設(shè)置一個(gè)開關(guān)電源，開關(guān)電源安裝在防撞護(hù)欄預(yù)埋的接線盒內(nèi)。

護(hù)欄燈安裝在橋梁兩側(cè)混凝土護(hù)欄上，間距2m，縱向等距布置。燈具之間采用抗老化阻燃電纜，電纜接頭采用防水插接頭直接相連。

護(hù)欄燈控制系統(tǒng)與地面路燈共用一套控制系統(tǒng)，采用時(shí)控與微機(jī)控制相結(jié)合的控制模式，控制照明系統(tǒng)的開、關(guān)。同時(shí)開關(guān)電源配備調(diào)光控制器，在下半夜車輛較少時(shí)，適當(dāng)降低照明照度，減少能源的消耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。燈具安裝及接線示意圖如圖4～圖5所示。

圖4 護(hù)欄燈安裝大樣圖

圖5 護(hù)欄燈接線大樣圖

3.5 照明標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算

經(jīng)過(guò)采用DIALux軟件進(jìn)行模擬計(jì)算得出：平均照度值為35Lx，亮度總均勻度為0.18，最小照度值為15，照度均勻度為0.43，眩光限制閾值增量值為2，照明功率密度LPD值1.02；經(jīng)過(guò)計(jì)算照明標(biāo)準(zhǔn)基本滿足照明設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

3.6 節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)與措施

(1)根據(jù)《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》[1]第7.1.2對(duì)照明功率密度(LPD)的規(guī)定，快速路主干路功率密度(LPD)≤1.00W/m2,該項(xiàng)目LPD=1.02W/m2,略有超標(biāo)。

(2)選用的光源及控制器性能指標(biāo)符合國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)能效標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的節(jié)能評(píng)價(jià)值要求。

(3)選用燈具在滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及光強(qiáng)分布和眩光限制要求的前提下，燈具效率不低于70%。

(4)LED燈具選用高光效、優(yōu)配光、模組化的燈具，LED燈的整燈功率因數(shù)應(yīng)大于0.95。

(5)燈具內(nèi)設(shè)置LED燈調(diào)光控制器，深夜采取自動(dòng)降低燈具LED模塊的驅(qū)動(dòng)電流，使LED燈具降低功率運(yùn)行。每日的午夜12點(diǎn)之后，光源功率降低30%使用，經(jīng)調(diào)光控制器調(diào)節(jié)后快速路、主干路、次干路的平均照度不得低于10Lx,支路的平均照度不得低于8Lx。

(6)制定后期管養(yǎng)維護(hù)計(jì)劃，定期進(jìn)行燈具清掃、光源更換及其他設(shè)施維護(hù)，使燈具維護(hù)系數(shù)大于0.7。

3.7 總體評(píng)價(jià)

護(hù)欄燈具安裝在橋梁兩側(cè)的防撞護(hù)欄，照明系統(tǒng)與護(hù)欄鋼管完美結(jié)合，不占用橋梁附屬設(shè)施空間，與橋梁完美融合一體。同時(shí)，為了從不同的角度展示照明的亮化效果，采用雙面出光的護(hù)欄路燈能很好地做到這一點(diǎn)。雙面發(fā)光的護(hù)欄燈是指前面安裝橋梁功能性照明燈具，背面(橋面外側(cè))可增加點(diǎn)光源、線光源裝飾照明，作為橋梁的夜景照明[3]。它是集橋梁的功能照明，橋梁護(hù)欄的輪廓照明，橋梁外側(cè)的美化夜景照明三項(xiàng)功能為一體，最大限度地維持了建筑的原有風(fēng)貌，同時(shí)很好地將功能照明及景觀照明效果完美結(jié)合，展現(xiàn)了光環(huán)境的和諧。

4 結(jié)語(yǔ)

LED護(hù)欄燈是一款定向發(fā)光、指向性強(qiáng)、配光性能好、電壓低安全、功耗低、發(fā)光效率高、顯色性好，壽命長(zhǎng)、維修費(fèi)用低的低空照明燈具等，屬于典型的環(huán)保節(jié)能的綠色照明光源。目前，我國(guó)的道路、橋梁兩側(cè)的照明設(shè)施大部分采用桿式照明，隨著LED照明技術(shù)的日益成熟，照明控制系統(tǒng)的日益先進(jìn)，在某些特殊區(qū)域，受安裝燈桿限制、城市立交匝道、一些重視景觀的橋梁等，都可以采用護(hù)欄燈低位照明。這種照明方式的優(yōu)點(diǎn)，具有較好的誘導(dǎo)性，能避免過(guò)多的燈桿影響景觀。另外，隨著城市道路橋梁數(shù)量越多，照明燈具數(shù)量也越來(lái)越多，日常的管養(yǎng)維護(hù)量大，橋梁照明采用護(hù)欄燈照明，日常安裝維護(hù)時(shí)可以不使用登高車輛，降低了維護(hù)工作對(duì)道路交通的影響[3]。由此可見(jiàn)LED護(hù)欄燈作為橋梁功能性照明及景觀性照明是值得嘗試應(yīng)用的產(chǎn)品。