道路照明设计
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浅谈道路照明设计道路照明设计通常由两部分组成,一为道路照明的光照设计,二为道路照明的电气设计。在进行道路照明设计前应了解和收集有关资料: (1) 确定该条道路的照明标准及其它特殊要求; (2) 收集道路平面布置、道路结构断面,地下管线等资料,在充分了解这些资料的基础上,以便针对性地进行照明设计; (3) 了解道路周围环境及城市建设及整体规划方案; (4) 收集供电电源的资料,确定供电电源及进线位置等。
一、道路照明光照的设计
(一) 光源道路照明的光源应根据光源的效率、光通量、寿命、光色、控制配光的难易程度及道路条件等因素进行综合比较而确定。在我国现阶段适用于道路照明的光源有高压钠灯、高压汞灯、金属卤化物灯及低压钠灯四种光源,它们的特性是:
高压荧光汞灯是利用汞放电时产生的高气压获得的可见光,其效率较高,使用寿命长,平均可达12000 小时,但显色性较差,一般适用于道路、里巷、住宅小区或其它大面积的照明,或与高压钠灯组合作混光照明。
高压钠灯的特点是:光效高达70-100LM/W;使用寿命长,平均可达12000小时;透雾性好。是高强质气体放电灯中光效最高的光源,由于钠灯采用氧化铝管,与汞灯相比,具有光衰小的特点。尽管高压钠灯色温低、显色性不好,但用于道路照明和广场照明则是很经济的。
金属卤化物灯:发光效率为60-90LM/W,不如高压钠灯,但显色性比高压汞灯、高压钠
灯要好,可用在要求高显色性的场所,如商业街、城市重要道路、运动场及建筑物方面照明。
低压钠灯:它以波长5.89mm的黄色光线为主体,与其它光源相比光效最高,达200LM/W 由于其辐射为单色光,显色性非常低,但透雾性能最好,故适用于显色性要求不高,而能见度要求高的高速路和郊区公路照明。
(二) 灯具道路照明的灯具应具有良好配光,使大部分光能比较均匀地投射到道路中央。道路照明灯具有常规灯具、链式灯具和投光灯具等。常规灯具安装在灯杆上,发光沿着投光道路走向;链式灯具用在悬挂的钢丝绳上,发光主要是横跨马路走向;投光灯具主要用在高杆灯、立交及大面积户外照明。
1. 道路照明灯具的主要性能有五项,一是耐热性,二是机械强度性能,三是电气性能,四是防尘、防水、防腐蚀性能,五是灯具的外型、重量、
安装维护。
2. 道路照明灯具的重要指标有光源分布、光输出比和灯高度三项,路灯的光分布要求投
射距离为高度的 3-4 倍,光输出比即灯具效率一般应大于60%,灯具亮度主要在眩光限制范
围内来确定。
3. 道路照明灯具的光度分类 CIE曾在1965年制定以下分类法:(1)截光型灯具:最大光强方向在0°〜60°范围内,90°方向的光强最大允许值为 10cd/10001m,80 °方向的光强最大允许值为
30cd/10001m,可以获得较高的路面亮度与亮度均匀度,但道路周围地区较暗。
(2) 半截光型灯具:最大光强方向0°〜 75°范围内, 80°方向的光强最大允许值为
100cd/10001m,它对水平光线有一定程度的限制,同时横向光线也有一定的延伸,有眩光但不太严重。
在 1976 年, CIE 又提出按以下三个特征指标进行分类。 (1) 射程:以灯具正下方垂直线与光束轴形成的夹角所决定; (2) 扩散:光线在道路横方向上扩散的程度; (3) 控制:灯具对眩光的控制程度。
4. 道路照明灯具的选择道路照明包括道路、立交、广场等场所的照明。选择灯具应考虑它的功能
性和装饰性作用。(1)机动车道主要采用功能性灯具,其中,快速路、主干路须采用截光型灯具、半截光型灯具,次干路、支路采用半截光型灯具。(2)商业街、居住区道路、人行地道、非机动车道应采用装饰性和功能性相结合的灯具。(3)立交场所的高杆照明一般选用泛光灯。(4)在照度标准高、空气中含尘量高、维护困难的场所宜选用防水、防尘性能较高的灯具,反之则可以选用一般的灯具。(5)腐蚀性强的场所宜采用耐腐蚀性好的灯具,振动大的场所宜采用带有减振装
置的灯具。
(三)道路照明设计
首先应在保证照明质量的前提下,结合道路的形式和城市的美化及规划来开展设计工作。道路照明的质量指标主要有路面平均亮度、均匀度、眩光和诱导性等四项。路面平均亮度是影响能否看见障碍物的最重要因素。因道路照明是以看清障碍物的轮廓为原则的,故要按公式 Lr=1-2Cd/m2 设计以此确定路面平均亮度。路面亮度的均匀度,是指路面亮度分布均匀程度,均匀度为最小亮度与平均亮度之比。眩光,是指照明设施产生的极高的亮度或强烈的对比时,造成视觉降低和人眼睛的不舒适感。在道路照明设计中,眩光的控制指数一般为 G>7,
即以不能引起降低能见度和不损伤舒适感为原则。诱导性,是沿着道路恰当地布置照明器,在灯具的配置上除充分考虑路面亮度分布外,还要通过透视图来检查其诱导性是否正确。
道路照明的方式很多。灯杆型照明方式较适合我国城市道路照明光源和照明器的实际情况。它的特点是,在需要照明的路段可用多种方式设置路灯,可依道路的线型变化配置照明器,而且具有较好的诱导性,还起到装饰及点缀环境、美化城市的作用。特别是灯杆照明增加了灯具的对地高度,既减少眩光,增加整个照明设施的舒适感,又增大增宽亮度分布,得到同样的亮度均匀度,减少必要的照明器数量。灯具对地的高度一般取 10-15m 较为适合。加长灯臂增高路面平均亮度,其主要决定于路型和灯型。机动车道与非机动车道有绿化隔离带时,灯杆布置在机动车道两侧绿化隔离带内(两侧布置方式),非机动车道路的灯臂不宜太长,以 2 米较为合适。
二、道路照明的电气设计
(一)导线截面的选择及电压损失以电缆为例:电缆截面和电压损失与供电距离、负荷容量、电缆敷设方法等有关,一般
有电流法和负荷力距法两种计算方法。当系统的功率因数较高且负荷分布均匀时,可采用负荷力矩法对电压损失进行简化计算,电压损失为u%=^ P?E/S?G式中:P――各负荷的有功
功率(KW); E ――各负荷至电源的线长(m); S ――导线截面;C――线路系数,根据电压和导线材料确定,一般三相铜芯电缆可取77。
(二)道路照明专用变压器容量的选择:
1. 在次要道路单侧布灯方式时,虽然三相变压器的诸多技术性能胜于单相变压器,但是照明负荷不易达到三相平衡,易造成电压中性点偏移,所以宜优先选用单相变压器,变压器
容量按实际用电负荷不超过额定容量的70%计算。SI=U?I=P/COSF,卩=单灯功率X盏数;采用单灯无功补偿时,COSF=0.85,单灯实际功率=单灯功率X 1.1;没有电容补偿时,COS^=0.44 , 单灯实际功率=单灯功率X 1.2,变压器容量为 S=SI/70%=P/70%COSF
2. 在城市主要干道采取双侧布灯方式时,路灯负荷比较容易达到三相平衡,故可选择三
相变压器,S=1.732UI=P/COSF(U为线电压),即:三相变压器的容量= 1.732 X 0.38(KV)X灯泡额定电流(A)X灯盏数(每相)。由计算可知,采取无功补偿可以减小变压器容量。
(三)保护与接地系统
1. 由于道路照明使用的电源电压为220 V ,低压线路大部分为二线制和三相四线制,电源对灯杆、控制箱等设施的金属外壳电压为220V,因此必须采取有效的人身安全防护措施,确
保路灯设施时刻处于安全运行状态。建议采取三线制或者三相主线截面积的保护性接地线。