淺析城市道路照明節能管理

余衛國

常德市市建設總公司（415000）

近年來，隨著我國城市建設的飛速發展，城市規模不斷擴大，舊城改造如火如荼，城市路燈建設也走上快車道。從公開的報道可看到，不少城市的路燈數量成倍增長，路燈造型五花八門，層出不窮，在解決城市夜晚照明、為市民創造夜間交往環境的同時，也出現了很多實際問題。在追求城市形象的指導原則下，一些城市追求越亮越好，一盞燈能滿足要求偏要裝兩盞燈，照度水平遠超國家標準；一些城市過分強調路燈的裝飾性，重視路燈的白天造型，功能性反而被忽略了，對晚上的照明效果考慮不周。

1 道路照明節能現狀

1.1 控制模式

在道路照明設計中，基于駕駛員的視覺特征，通常按引入段、適應段、過渡段和基本段設計。照明控制基本上實現了遠程控制，多采用時序控制法，控制簡單、可靠。由于布線回路限制，大部分道路入口段將白天照明分晴天、多云天、陰天3級控制，基本照明分交通量大、交通量小2級控制，出口段加強照明分白天、夜晚2級控制。在控制參數選取方面，往往只注重環境因素。雖然在設計初期考慮到車速、交通量、天氣等變化參數,但在實際運營中往往不能做到自適應控制,導致道路燈該亮不亮，該暗不暗，既給交通安全帶來隱患，又造成很大的電能浪費。

1.2 營運安全

由于城市道路收費還貸的發展模式,運營單位為了提高經濟效益，節省運營成本，往往不采用自動控制方式，只是簡單的根據環境因素變化，采取手動控制，從表面上看是在節能，但事實并非如此。由于季節變化和環境變化,洞外亮度不同,固定時間的手動控制,不能充分考慮交通量、洞外亮度等因素，造成該亮不亮,該暗不暗，使路面均勻度及各段亮度難以達到相應技術要求,造成電能浪費。道路路面亮度、均勻度嚴重下降，頻閃效應很大，特別在山區長道路，容易引起駕駛員視覺疲勞，導致道路交通事故頻發，造成不良的社會影響。在行車安全基礎上，根據天氣變化、道路斷面交通流量、行車速度、道路特點等因素建立的綜合控制，是達到節能與行車安全有機組合的最佳手段。

1.3 其他因素

隨著基于視頻技術的道路監控控制設施的不斷完善，道路視頻檢測和道路視頻交通流觀測的大量應用,有力地保障了交通暢通和安全。但運營單位，往往在夜間不科學的關閉道路燈，使道路亮度下降很多；而我國道路建設初期為了節省成本，沒有采用紅外攝像頭，導致道路監視器只有車燈照亮范圍內有圖象,嚴重影響了監控設施的作用。由于監控設施沒有很好的發揮監視作用,道路緊急電話等設備經常被破壞或盜竊。另外當道路發生交通事故后,不能及時監測，不能啟動緊急救援方案，容易導致連鎖或次生災害。所以應該從行車安全、監控、節能三者綜合考慮，在保障監控設施正常工作的前提下，達到節能。

2 技術節能措施

2.1 提高路面、旁建筑反射

在道路主體設計初期,充分考慮道路照明后期運營成本。道路照明效果與背景空間的反射率有很大關系。道路路面和城市建筑為道路提供背景，選擇反射率較高的材料，有利于照明節能。公路道路路面通常采用水泥混凝土路面和瀝青路面。水泥混凝土路面摩擦系數小，反射率為0.24~0.31。瀝青路面摩擦系數大，反射率為0.18~0.21。因此在滿足行車安全的基礎上，路面盡量選用水泥混凝土路面，并加入淺色石子改善路面亮度，提高照明效果。道路亮度隨季節和時間而變化,在充分有效利用天然光的同時,根據道路照明設計規范,把亮度降低到較低程度，有利于駕駛員視覺適應，減少照明燈具，實現照明節能。為了降低亮度，采用建筑構造物或種植植被達到減光目的。

2.2 采用高效節能燈具和控制設備

選擇高效率的光源有利于減少照明電能的消耗，道路目前常用光源有高壓鈉燈和熒光燈。高壓鈉燈具有高效、節能、光通量高、透霧性強、光色柔和、壽命長、特性穩定、光通維持率高等優點，在相同照度下，較熒光燈節電37%，但顯色性差，不易控制。隨著LED燈制造工藝不斷完善，LED燈因其能耗低、顯色性好、易于控制，已經開始逐步運用到道路照明中。

采用高效的節能控制設備，能夠更加充分發揮燈具節能效果。目前主要有自動調壓、無功補償和動態調光設備。采用材料新、結構合理、耗電低的自動調壓設備，有利于后半夜線路電壓穩定，降低線路損耗。對線路采用自動無功補償裝置，減少照明回路無功功率，降低照明線路電能損耗和電壓損耗。采用基于環境亮度、交通量、速度等因素調光控制設備，提高照明控制效率，實現道路照明節能。

2.3 合理選擇照明設計參數，采用智能化照明控制系統

在設計道路照明系統時,充分考慮道路所處地理環境和主線設計速度，依據《公路道路照明設計規范》，合理選擇照明參數。如果照明設計參數取值不當，既增加投資費用，又造成后期運營電能浪費。

目前照明控制方式主要有手動控制、定時控制(時序控制)和自適應控制。根據道路所處地理環境與運營條件，選擇合適的照明控制方式，既節約電能，又保證行車安全。

公路等級低、道路較短、照明級別少的道路照明系統適宜手動控制，由人工根據不同時段及環境情況開關。時序控制將洞外亮度按日、周、月、年統計規律輸入道路照明控制系統中，照明管理計算機通過本地控制器,實現燈具的控制。這種控制方式適宜照明回路較少的短道路和中長道路。手動控制和時序控制都沒有考慮交通量、車速以及實時洞外亮度的變化，容易造成電能浪費。隨著計算機技術和電子技術的發展，照明控制器更加靈活，自適應控制成為發展趨勢。自適應控制利用光照度計分別采集道路內外的亮度參數、車輛檢測器采集交通量與速度，動態調光，大大的節省了電能。

2.4 做好維護管理工作

由于道路煙塵多、環境潮濕、溫度低的惡劣環境，煙塵很容易進入或粘附在燈泡、反光器和透光罩器件，并導致老化。根據燈具的防護等級和臟污的程度制定合理的維護周期，對燈具、光感器和墻壁進行清潔及修理，減少光通量損失。此外應建立完善的道路照明運營維護管理制度，提高維護人員的維護技術，加強維護人員節能意識，健全道路照明節能量化考核制度。

3 管理節能方案

3.1 道路照明運行方式比較

道路照明的控制與管理,即根據時間、天氣、交通流量等信息,合理控制道路照明的運行和停止,或確定道路照明是滿負荷運行還是半負荷運行。間隔亮燈的方式曾經應用比較多。閑時關閉一半可以達到節電目的,但卻以照明均勻度差為代價,特別是行車的縱方向,極大地影響到行車的舒適度,造成交通事故率的上升。雙光源調節的方法是在前半夜交通流量較大時,兩個光源同時點亮運行,后半夜交通流量較小時,其中一盞燈工作。由于沒有改變道路的照明均勻度,較間隔亮燈的照明方法節能效果較好。按批次調光的方法通過在控制回路中增加的控制模塊對燈具的鎮流器進行調節降低燈具電流、減少光源的光輸出,從而達到節能效果。這種方法可以達到比較好的節能和調光效果,但是會對光源的光效、光色和顯色性等方面產生比較復雜的影響。

3.2 因地進行分段照明處理

對具體的道路進行工程設計時,要根據該道路等級的規劃,針對路寬、長度、夜間車流量以及周圍的環境等確定總體的照明標準,選用合適的照度。但是一條道路縱向距離較長時,各個具體路段部分千差萬別。進行分段處理,在不同的路段設置不同的照度標準并進行設計,從總體上符合照明和節能的要求。道路的長直線段可以采用較低照明標準照度值,基本滿足道路照明要求即可;交叉路口、立交橋及其他事故多發段,則應適當提高照度標準,以提高該段的照明和視覺效果,防止事故的發生。單個設計方案完成后,還應在整體上對符合照明標準的所有設計方案進行分析比較,從中選取技術先進、經濟合理又節約能源的最佳方案。

3.3 道路照明動態智能化管理

隨著微電子技術、無線數據傳輸技術和現代電力電子技術的飛速發展,智能化道路照明控制系統也開始大量使用。智能化道路照明系統能夠根據不同區域的不同功能需求,在每天的不同時段、不同自然光照度或者不同交通流量情況下,按照特定的設置,實現對道路照明的動態智能化管理,既TPO管理(TIME時間/PLACE地點/OCCASION場合)。智能化道路照明控制系統,通過綜合考慮和分析與道路照明密切相關的時間、路段、環境照度和交通流量等因素的場景控制方法,在微機中按照預設的控制策略,對道路照明進行動態智能化管理,控制路燈在不同情況不同狀態實現多樣化的道路照明，在提高照明質量的同時獲得最佳的節能效果。

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