趙茜茜，吳越文

（中鐵大橋勘測(cè)設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430056）

1 工程概況

滬蘇通長(zhǎng)江公鐵大橋位于蘇通長(zhǎng)江公路大橋上游、江陰長(zhǎng)江公路大橋下游，北起南通市，南至張家港市，全長(zhǎng)11 072 m，是我國(guó)八縱八橫鐵路網(wǎng)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(shè)計(jì)速度100 km/h；下層為雙向4 線鐵路，滬蘇通鐵路設(shè)計(jì)速度200 km/h，通蘇嘉甬高速鐵路設(shè)計(jì)速度250 km/h。大橋的設(shè)計(jì)建造技術(shù)實(shí)現(xiàn)了5 個(gè)“世界首創(chuàng)”，其中主航道橋?yàn)橹袊?guó)自主設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)范圍確定為公鐵合建段橋梁全部亮化（長(zhǎng)6 993 m），包含：主航道橋、天生港專用航道橋、112 m簡(jiǎn)支鋼桁梁段、南北引橋公鐵合建段[1]。

2 設(shè)計(jì)方法

橋梁夜景照明設(shè)計(jì)應(yīng)遵循技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境、使用安全、維護(hù)管理方便的原則[2]。通過(guò)研究橋梁結(jié)構(gòu)特征，分析燈具安裝條件、投光方向等限制因素，結(jié)合照度和色彩的表現(xiàn)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(jié)構(gòu)美感和宏偉氣勢(shì)；開燈方式則組合多變，可依據(jù)使用需求制定開燈模式，如按時(shí)間段、季節(jié)或特殊節(jié)日等變化燈光色調(diào)、光源亮度，亦可結(jié)合特定主題，進(jìn)行不同目標(biāo)場(chǎng)景的切換，實(shí)現(xiàn)靜態(tài)或動(dòng)態(tài)效果的展示。

3 設(shè)計(jì)方案

大橋夜景照明工程采用高效節(jié)能的LED 燈具，結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)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(jué)平衡的橋墩等照明分區(qū)。利用點(diǎn)、線、面的燈光組合對(duì)橋體結(jié)構(gòu)進(jìn)行充分烘托與融合，在夜晚塑造其立體形態(tài)、層次、輪廓，展現(xiàn)滬蘇通長(zhǎng)江公鐵大橋的宏偉壯麗、莊重雅致。

根據(jù)《城市夜景照明設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ/T 163—2008）的相關(guān)規(guī)定，滬蘇通長(zhǎng)江公鐵大橋的所在位置定義為中型城市規(guī)模E3 環(huán)境區(qū)域；結(jié)合大橋建筑表面材料特征，其對(duì)應(yīng)的平均照度標(biāo)準(zhǔn)值為100 lux，功率密度值不大于4.5 W/m2。

滬蘇通長(zhǎng)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(shí)景圖見圖1～圖3。

圖1 滬蘇通長(zhǎng)江公鐵大橋全橋夜景照明實(shí)景圖

圖2 主航道橋夜景照明實(shí)景圖

圖3 天生港專用航道橋夜景照明實(shí)景圖

為限制光污染和視覺(jué)眩光，設(shè)計(jì)中采用DIALux軟件對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行照明模擬分析和仿真計(jì)算，以有效保證鐵路、公路行車安全及水中船舶航行無(wú)干擾。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試燈情況，最終確定各照明分區(qū)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(xiàn)橋塔現(xiàn)代建筑的美學(xué)特征，兼顧仰視、平視、俯視各視角夜景效果，設(shè)計(jì)在主塔的不同空間層次，采用不同規(guī)格的投光燈進(jìn)行泛光渲染。

在主塔下橫梁高程附近設(shè)置檢修平臺(tái)，兼做燈具安裝平臺(tái)；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(cè)面。在公路層橋面主塔兩側(cè)索區(qū)處，采用600 W窄光束投光燈立桿投射，對(duì)主塔正立面進(jìn)行補(bǔ)充照明。在公路層橋面以上4 m左右，主塔塔柱的內(nèi)側(cè)面安裝600 W窄光束投光燈，自下往上照亮塔身內(nèi)側(cè)三角形空間。在塔頂四周設(shè)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(guī)的斜拉索亮化有2 種布燈方式：一是在斜拉索底部設(shè)置投光燈，順?biāo)飨驅(qū)⒗魍读?，這種方式方便維護(hù)，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(shè)LED 點(diǎn)光源，點(diǎn)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(hù)難度大，且條形軌道會(huì)改變斜拉索的氣動(dòng)外形，易引起渦振及馳振，需做好監(jiān)控。

本工程主航道橋斜拉索索面垂直高度達(dá)245 m，最外側(cè)斜拉索長(zhǎng)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(tǒng)布燈方式的弊端，設(shè)計(jì)采用斜拉索整體索面投光方式：按照與塔之間的距離對(duì)索面進(jìn)行分區(qū)，將不同功率投光燈分組排列，等距離設(shè)置在索區(qū)外部欄桿處，按不同配光組合進(jìn)行分組安裝，燈光分層垂直照射，燈頭仰角現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，從而均勻照亮斜拉索外側(cè)迎江面，實(shí)現(xiàn)了垂直高度200 m以上橋索光彩效果的完美綻放，為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。

3.3 拱橋拱圈照明

天生港專用航道橋?yàn)橹骺?36 m鋼桁梁拱橋。對(duì)拱橋拱圈外側(cè)迎江面進(jìn)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(xù)布設(shè)，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(shè)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(cè)邊桁的每根吊桿底部分別設(shè)置2 套超窄光束投光燈，按吊桿長(zhǎng)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(diǎn)光源，可實(shí)現(xiàn)跑動(dòng)、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(diǎn)光源，利用橋面外側(cè)鋼護(hù)欄或混凝土防撞墻安裝，公鐵兩層交錯(cuò)布置。主航道橋、天生港專用航道橋點(diǎn)光源的布置間距約7 m。112 m簡(jiǎn)支鋼桁梁段、南北引橋公鐵合建段點(diǎn)光源的布置間距約11 m。

3.6 橋墩照明

出于經(jīng)濟(jì)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(shè)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(tǒng)

本項(xiàng)目的夜景照明控制系統(tǒng)采用智能遠(yuǎn)程照明控制方式，包含2 套系統(tǒng)。

夜景照明配電采用智能照明控制模塊的控制方式，該系統(tǒng)具有易于安裝、操作簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)、方便維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)[3]?？刂颇Ｊ礁鶕?jù)設(shè)計(jì)方案設(shè)置，開啟時(shí)段根據(jù)使用需求確定。系統(tǒng)具備以下功能：

（1）通過(guò)手動(dòng)按鈕實(shí)現(xiàn)。

（2）通過(guò)天文時(shí)鐘自動(dòng)控制。

（3）通過(guò)互交式觸摸屏設(shè)定場(chǎng)景。

（3）通過(guò)無(wú)線設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)筆記本電腦或平板電腦等控制。

（4）其他特別規(guī)定的設(shè)備，時(shí)鐘可以通過(guò)NTP 與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘服務(wù)器進(jìn)行同步。

（5）配電箱內(nèi)設(shè)手動(dòng)、自動(dòng)切換功能，在檢修或特殊情況時(shí)可采用就地手動(dòng)控制功能。

（6）定時(shí)控制器的控制方案、周期時(shí)間段等控制方式，可根據(jù)業(yè)主要求在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定調(diào)整，要求該系統(tǒng)具有開放性。

LED 燈光控制系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)DMX512-A 協(xié)議控制方式。DMX512-A 協(xié)議技術(shù)成熟，具有抗干擾能力強(qiáng)、控制數(shù)據(jù)傳輸量大、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，在夜景照明控制系統(tǒng)中的應(yīng)用最為廣泛[4]。本項(xiàng)目是在公路層主塔處設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)控制主機(jī)，逐燈編寫燈具地址，在后臺(tái)利用軟件時(shí)序編程，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全橋燈具聯(lián)動(dòng)調(diào)試，投光燈、洗墻燈、點(diǎn)光源等均可實(shí)現(xiàn)單燈單控。夜景照明控制中心設(shè)備放置在大橋管理處調(diào)度室內(nèi)，可通過(guò)運(yùn)營(yíng)商的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)主控進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)弱電系統(tǒng)的遠(yuǎn)程在線控制。與此同時(shí)，控制系統(tǒng)預(yù)留了接入城市區(qū)域亮化控制系統(tǒng)的條件，從而組成具備多個(gè)建(構(gòu))筑物聯(lián)動(dòng)的控制網(wǎng)絡(luò)。

5 橋梁夜景照明注意事項(xiàng)

橋梁夜景照明設(shè)施的安裝位置宜隱蔽，維護(hù)方便，同時(shí)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(shí)，注重視覺(jué)舒適度。設(shè)計(jì)配光方案時(shí)需控制照明方向及被照面亮度，注意光色、閃爍、動(dòng)態(tài)、陰影等燈光效果不得影響航空、航船及行車安全。

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

針對(duì)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(zhǔn)控制投射點(diǎn)。將燈具主要光線投射于主塔塔身、索面或拱圈底部，減少對(duì)天空的散射光。

（2）必要時(shí)采用遮光罩，進(jìn)一步降低無(wú)效的光線投射。

（3）燈具采用無(wú)閃爍光源，避免對(duì)主塔航空障礙燈造成干擾。

（4）避免向航線方向投光。

針對(duì)主塔下橫梁處投光燈、橋墩投光燈、梁體輪廓點(diǎn)光源：

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

（2）控制燈具顏色和燈光變化頻率，以免與通航標(biāo)志燈光顏色及其閃光效果混淆。

（3）必要時(shí)在通航標(biāo)志附近增加遮光板，防止光線干擾。

（4）為特定位置的燈具調(diào)整配光曲線或增設(shè)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(jié)語(yǔ)

歷經(jīng)6 年建成的滬蘇通長(zhǎng)江公鐵大橋向世界展示了中華民族偉大的創(chuàng)新精神，其工程規(guī)模和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)代表著當(dāng)今同類型橋梁建設(shè)的最高水平，具有重要的里程碑意義。以主航道橋?yàn)橹饕d體，“金山銀山、綠水青山”、“山河無(wú)恙、紅旗飄揚(yáng)”、“跨江融合、聯(lián)通南北”、“錦繡中華、再創(chuàng)輝煌”4 個(gè)燈光秀主題進(jìn)一步凸顯了滬蘇通長(zhǎng)江公鐵大橋的地標(biāo)作用，充分展現(xiàn)了橋梁氣勢(shì)恢宏、雄偉壯麗的夜景觀魅力。