王長進

珠海市斗門區(qū)市政園林管理處，廣東 珠海 519000

0 引言

隨著我國城市化的快速發(fā)展，城市道路規(guī)劃也漸趨合理化。道路照明設施作為道路附屬設施，可以有效地提高夜間道路車輛行駛和行人行走的安全性，對預防交通事故的發(fā)生起到積極作用[1-2]。在我國對“綠色、低碳、環(huán)保”生活的倡導下，人們對高品質照明的需求也在逐漸加大。但是由于我國城市人口增長速度快、新增道路數(shù)量多，導致照明設施需求增大、所使用的燈具種類更加繁多；而且選擇不同燈具的效率和性能有一定差異，同時涉及供電、監(jiān)控、維護、節(jié)能等多項管理工作，管理難度大[3-5]。為了從低碳生活出發(fā)，以及滿足相關道路等級的相應照度規(guī)范要求，文章以實際道路照明中遇到的問題為例，根據(jù)現(xiàn)場人行道側出現(xiàn)的“斑馬線”問題，從DIALux軟件模擬配光、現(xiàn)場LED燈具配光、更換縱向長配光和橫向窄配光燈具等方面入手，結合現(xiàn)場采集的平均照度、均勻度、眩光等參數(shù)進行分析論證，在解決縱向寬檔距配光的同時，滿足節(jié)能、改善照明質量要求。根據(jù)研究該案例所得出的結論，分析了道路照明工程燈具的選型。合理運用不同類型燈具，可有效地避免電力資源的浪費，實現(xiàn)良好的照明效果。

1 工程概況

橋湖路位于斗門區(qū)白蕉鎮(zhèn)，道路始于S272白蕉大道，終于東湖北路，道路寬度38.6 m，總長度928 m，雙向六車道；機動車道路規(guī)劃為城市主干道等級，除機動車道照明以外，人行道照明需滿足城市道路照明設計標準中對人行道及非機動車道流量較高的道路的相關要求，即平均照度需≥10 lx，并滿足環(huán)境要求。在原設計存在道路照明設施難以滿足要求的情況下，對該道路進行道路照明設施的重新評價和改進，并融合電氣照明技術，使其不僅在道路光能的合理利用方面起到原本不具備的作用，而且對照明工程的多樣性與優(yōu)越性方面會有較大的促進。橋湖路道路橫截面如圖1所示。

圖1 橋湖路道路橫截面圖（單位：m）

在工程中，根據(jù)城市道路照明設計標準，結合道路環(huán)境、路況，沿道路雙側人行道布置12 m/6 m高低雙挑路燈桿。道路原照明機動車道側/人行道側為截光型240 W/截光型60 W燈具、懸挑臂長1.5 m/1.0 m，桿中心距路邊沿為0.7 m，仰角均為12°，桿高12 m，設置燈桿間距為36 m。機動車道側12 m處安裝截光型燈具，安裝間距與安裝高度比（距高比）為36 m/12 m=3，通?？奢^好適用于該道路主干道機動車道的配光要求。但是，人行道側6 m處安裝燈具，距高比較大為36 m/6 m=6，截光型燈具沿人行道縱向光線延伸受到限制，出現(xiàn)嚴重的“斑馬線”。因此，有必要根據(jù)《LED城市道路照明應用技術要求》（GB/T 31832—2015），按燈具縱向、橫向配光分類進行選擇，制訂最優(yōu)方案。

2 軟件模擬配光

針對人行道側低桿照明，分別對原有的普通截光型燈具和計劃更換的縱向長配光、橫向窄配光燈具進行DIALux軟件建模，得出模擬情況。

2.1 普通截光型燈具

普通截光型燈具DIALux模擬偽色圖和模擬結果如圖2、圖3所示。

圖2 普通截光型燈具DIALux模擬偽色圖

圖3 普通截光型燈具DIALux模擬結果

2.2 縱向長配光、橫向窄配光燈具

縱向長配光、橫向窄配光燈具DIALux模擬偽色圖和模擬結果如圖4、圖5所示。

圖4 縱向長配光、橫向窄配光燈具DIALux模擬偽色圖

圖5 縱向長配光、橫向窄配光燈具DIALux模擬結果

根據(jù)上述模擬數(shù)據(jù)（其中，U0為總均勻度，Ul為縱向均勻度，Tl[%]為眩光限制閾值），可以得出，在燈具總流明值光通量幾乎一致的情況下，縱向長配光、橫向窄配光燈具相比普通截光型燈具，在平均照度、縱向均勻度、總均勻度的理論值上，呈現(xiàn)效果均更優(yōu)，與道路的配合度也更好，眩光閾值增量也滿足規(guī)定要求。

3 工程現(xiàn)場實際試驗測量

為了進一步驗證模擬試驗的結果，在工程現(xiàn)場關閉附近12 m 240 W高燈及加強燈，如圖6所示，打開連續(xù)四基6 m 60 W低燈的情況下，分別對普通截光型燈具、縱向長配光燈具進行實際測量?，F(xiàn)場采用矩形網(wǎng)格法進行照度采樣，以縱向6 m為一網(wǎng)格，橫向1 m為一網(wǎng)格，共測量42個點的照度值，測量結果如表1所示。參數(shù)表如表2所示。

表1 普通截光型燈具實測照度統(tǒng)計表

表2 普通截光型燈具參數(shù)表

圖6 行人道測點布置圖

3.1 普通截光型燈具

普通截光型燈具在縱向18 m（1/2燈桿間距）處的照度值幾乎為零，這是實際道路出現(xiàn)“斑馬線”現(xiàn)象的原因，而其平均照度也難以滿足道路照明設計標準，在實際應用中會造成一定程度上的資源浪費。

3.2 縱向長配光、橫向窄配光燈具

縱向長配光、橫向窄配光燈具實測照度統(tǒng)計表和參數(shù)表如表3、表4所示。

表3 縱向長配光、橫向窄配光燈具實測照度統(tǒng)計表

表4 縱向長配光、橫向窄配光燈具參數(shù)表

通過對比表1～表4的數(shù)據(jù)可以得出，在功率、總光通量基本相同的情況下，縱向長配光型燈具無論在平均照度還是總均勻度，相比截光型燈具均有明顯的提升；在兩桿之間，即縱向18 m（1/2燈桿間距）處，照度最低依舊保持在5.6 lx，平均照度也達到15.9 lx，完全滿足城市道路照明設計標準。從改造前后現(xiàn)場實際效果的對比可以看出，改造后人行道的“斑馬線”現(xiàn)象已經(jīng)完全消失。普通截光型燈具和縱向長配光、橫向窄配光燈具現(xiàn)場效果如圖7、圖8所示。

圖7 普通截光型燈具現(xiàn)場效果

圖8 縱向長配光、橫向窄配光燈具現(xiàn)場效果

4 配光問題分析

普通截光型燈具和縱向長配光、橫向窄配光燈具配光曲線如圖9、圖10所示。

圖9 普通截光型燈具配光曲線

圖10 縱向長配光、橫向窄配光燈具配光曲線

從圖9可以看出，普通截光型燈具在0°～180°縱向截面布光角度約為130°；而在90°～270°橫向截面布光角度約為90°，配光曲線有明顯的“前拋”，因此該類型燈具的配光適用于橫向路面更寬的路況，而對于縱向檔距較大、燈具安裝高度較低（比如距高比較大，為6）且路面寬度不寬的非機動車道路則不適用。

從圖10可以看出，縱向長配光、橫向窄配光燈具的配光曲線在0°～180°縱向截面上，布光角度展開徹底，有效布光夾角約為150°；在90°～270°橫向截面布光角度約為65°，配光曲線相對“勻稱”，因此該類型配光適用于燈具安裝高度較低、縱向桿距較大且被照路面橫向距離不寬的路況。

從燈具的利用率可以得出，普通截光型燈具在此路況的光通利用率為

縱向長配光、橫向窄配光燈具在此路況的光通利用率為

兩種類型的燈具在該路況上的利用率相差約16.3%。普通截光型燈具更多的光照射在橫向5 m外范圍的道路上，即超出了人行道原本的寬度；而縱向長配光、橫向窄配光燈具則盡量將光“約束”在36 m×5 m的范圍內，保證燈具光線照在道路上能被高效利用。普通截光型路燈照射示意圖如圖11所示。

圖11 普通截光型路燈照射示意圖

5 應用前景

非機動車道照明燈具普遍作為機動車道路燈桿的附屬燈具，具有安裝高度低、桿距較大等顯著特點。為了適配主干道的照明需求，普通截光型燈具配光在90°～270°橫向截面配光方向上會有明顯前拋，而在0°～180°縱向截面上峰值光強則被“約束”在了±60°的范圍內，因此對于路面較窄、桿距較大的路況，普通截光型燈具表現(xiàn)出明顯的不適用性?？v向長配光、橫向窄配光燈具則能以更顯著的優(yōu)勢解決該類型路況照明存在的普遍問題。除了城市非機動車道照明，日常生活中常見的鄉(xiāng)村道路的照明也是適合應用該類型燈具的場景之一。鄉(xiāng)村道路路面的有效寬度較窄，一般設置為單車道，部分路面的平均寬度甚至不到3 m。為了盡量減少照明工程的投資成本，解決立桿難問題，需減少立桿數(shù)量，設置燈桿高度一般不低于7 m，且應適當加大燈桿檔距?？v向長配光、橫向窄配光燈具在滿足道路照明標準規(guī)定對亮度、均勻度等要求的前提下，可以顯著提高燈具的光通利用率，降低功率密度值。

6 結束語

近年來，隨著我國城市化進程的不斷加快，我國的道路照明工程行業(yè)也迎來了全新的、歷史性的發(fā)展機遇。為此，我國每年投資上百億元資金支持，推動照明工程行業(yè)的發(fā)展，以不斷升級和完善道路照明，實現(xiàn)“建設美麗中國”的偉大理想。在實際情況中，無論是城市道路照明工程或是鄉(xiāng)村照明工程，不同的照明燈具在不同的應用場景里，均表現(xiàn)出不同的優(yōu)劣性。對于不同的路況，更應該關注燈具配光對其的適用性。對于道路照明工程的設計，應該將關注點更多地放在照明燈具的光通利用率和配光適用性上。同時，電氣自動化技術與照明工程的不斷融合發(fā)展，為照明工程項目的建設與施工提供了大量的理論支撐和技術指導。在了解和掌握電氣自動化技術在照明工程中的應用情況下，不斷優(yōu)化設計，有針對性地為不同路況的道路選擇更為合理配光的燈具，完善照明工程的施工方案，不僅能滿足照明功能需求，提升照明品質，降低功率密度值，而且能更好地響應國家在“節(jié)能減排”政策上的號召，成為“美麗中國”建設工作里的重要一環(huán)。