天津西站改造項目——復興路立交橋的照明設計

李文華

(天津市市政工程設計研究院給排水分院，天津 300051)

0 引言

天津西站改造工程——復興路高架立交橋是一座集合區域交通及進出天津西站交通的重要聯結橋梁。復興路高架立交橋南起于南運河北路路口，以高架橋形式上跨西青道進站道路，之后連續上跨京滬高速鐵路始發線、高速鐵路通過線、津保鐵路、湘潭南道、湘潭道、子牙河南路、子牙河、子牙河北路，北至洪湖南路，全長2.09 公里，是天津的交通主干道之一，承載著天津市重要的交通運輸。

我院所承攬的復興路高架立交橋照明工程為整個橋梁工程范圍內的高架立交橋功能照明設計。

1 高架立交橋照明設計

1.1 復興路高架立交橋的獨特性

復興路高架立交橋部分橋區是高架上跨于天津西站鐵路編組站正上方，依據鐵路管理部門的要求，該橋梁段部分不允許安裝路燈燈桿。這一特殊性，對橋梁功能照明設計提出了更高的要求。首先要解決通常立交橋照明所需要解決的夜間交通安全行車照明，引導行車方向，保障橋面車輛的正常行使。同時，還要滿足鐵路部分的相關要求，功能照明的方式不能影響立交橋橋區下方鐵路編組站的安全通行。

1.2 照明設計原則

(1)道路照明設計滿足CJJ45—2006《城市道路照明設計標準》的各項要求。

(2)高架立交橋跨鐵路編組站上方的功能照明選用節能型LED 護欄路燈作為功能照明燈具。

(3)各類燈具的選型與立交橋周邊環境及景觀協調一致。

1.3 功能照明設計

復興路高架立交橋的功能照明主要分為高架立交橋梁的主線照明、立交主線上跨鐵路編組站處照明、橋兩側外展部分和橋梁輔路部分的照明設計。

(1)該高架立交橋主線部分為兩幅橋，每幅橋的寬度為11.75 m，兩幅橋雙幅對稱布置。根據高架立交橋的特點，設計采用對稱式布燈方式，燈桿安裝在兩幅橋地袱擋墻外側，沿兩幅橋的外側對稱布燈，桿高12 m，燈桿間距約40 m，單側挑臂，每支燈桿配一套400 W 高壓鈉燈光源燈具。

考慮到高架立交橋在以后實際運行中的維護與燈具更換要求，光源選擇知名品牌高光通鈉燈，其光效高，透霧性能好，壽命可達52 000 h。燈具選用半截光型，通過計算，每幅橋的平均照度為:

功率密度值為:

滿足節能標準的要求。

(2)高架立交橋在西北向上跨鐵路編組站部分由于建在鐵路編組站上方，按照鐵路管理部門要求不能安裝普通路燈燈桿，經過各種照明方案論證，最后決定在此部分選用大功率LED 功能照明護欄路燈，其安裝形式為水泥防撞墻護欄安裝方式。

第一，這種大功率LED 功能照明護欄路燈的配光曲線滿足道路照明配光曲線。LED 護欄路燈裝有獨特的高技術二次折射專業透鏡，提高光輸出同時可定向發光，從而有效控制了燈具的眩光，使眩光限制閾值增量Ti＜10，確保行車中人眼的舒適性和安全性，也滿足了道路功能照明的要求。

第二，這種LED 功能照明護欄路燈采用LED 光源，功率可以達到12～28 W，根據復興路高架立交橋的橋面寬度，燈具選用Cree2×9 顆1 W 的超高亮度LED 光源，光通不低于100 lm/W;通過計算，每幅橋的平均照度為:

功率密度值為:

滿足節能標準的要求的同時，比高壓鈉燈光源節省了22%的能耗。

第三，這種LED 功能照明護欄路燈，使用鍍鋅鋼管作為護欄材料，具備防水、防塵、防撞功能。LED 燈具的燈體采用高壓壓鑄鋁成型、硅膠密封材料，防護等級IP66。燈具表面進行靜電噴塑處理，滿足戶外安裝燈具防腐防酸抗堿的性能要求。

大功率LED 功能照明護欄路燈的安裝方式為:采用兩側地袱防撞墻護攔安裝方式(圖1)和中間隔離防撞墻護攔安裝方式(圖2)，每盞燈具安裝長度為1.2 m，燈具的安裝間距為2 m。燈具設計具有防眩裝置，使多余的光線也照射于路面，在保證橋梁路面照度和行車通暢的同時，為安全行車提供了有效的導引作用。另外，這種LED 護欄路燈的安裝方式既滿足了橋梁的功能照明需要，也兼顧了景觀照明的效果，是橋梁功能照明、景觀亮化及安全防護三種功能最協調統一的結合方式。

圖1 兩側地袱防撞墻上LED 護欄燈安裝示意圖

圖2 中間隔離防撞墻LED 護欄燈安裝示意圖

(3)橋梁的A、B、C 匝道均為9 m 寬，匝道外側單側布燈，桿高10 m，間距約30 m，單側挑臂，每支燈桿配一套250 W 高壓鈉燈光源燈具。平均照度28.5 lx，照明功率密度約為1.06 W/m2。滿足道路照明要求。

2 橋梁功能照明的配電及照明控制

2.1 照明配電系統

(1)復興路高架立交橋的橋梁、匝道及輔路的照明路燈均是沿著橋梁(或輔路)兩側對稱布置，根據該照明負荷的特點，本工程照明配電選用單相箱變作為照明專用相變。

(2)依據照明負荷分布情況，在高架立交橋工程范圍內，設有容量50 kVA 的10 kV/0.23 kV 單相照明專用箱變3 座，分別負責相應區域的高架立交橋照明及橋梁輔路的照明配電。

(3)照明箱變供電電源引自就近的10 kV 配電線路，箱式變電站包括高壓進線及配電保護裝置、單相變壓器、低壓配電裝置、電能計量裝置、照明控制裝置等。每座照明箱式變電站最遠供電半徑約為350 m。

2.2 照明控制

(1)路燈開啟控制。照明采用光控和時控相結合的控制方式，即在每個箱變內裝設照明控制器及照度控制器來控制燈具的開閉。照明控制器微電腦的主控核心單元存有一年365 天日升日落的時間參數，根據季節的不同每天自動調節開關燈時間。照度控制器光控開燈條件為天然照度水平15 lx;關燈條件為天然照度水平30 lx，控制器具有現場調節功能，維護人員可根據需要調節開關燈照度水平。

(2)路燈節能控制。我們設計的照明配電系統選用了單相照明箱變，如圖3 所示的單相V/VO 變壓器供電，這樣很適合路燈安裝接線。

圖3 單相V/VO 變壓器路燈供電接線圖

正因為選用了單相變壓器作為照明專用箱變，對于路燈照明供電的節電系統就無需增加自耦變壓器、補償變壓器或電抗器等設施，在正常照明時間段(即啟動后至午夜12 點期間)變壓器作V/V0 接線;在下半夜(即午夜12 點至閉燈期間)則通過電子控制器自動斷開變壓器二次側的中性線，變成V/V 接線，使燈具的電壓從相電壓自動變換到線電壓的一半。由于下半夜變壓器二次側的線電壓為400 V，這樣就實現了燈具供電電壓從220 V 降為200 V，從而達到照明節能的目的。

(3)照明箱變內的智能控制器還具有預留通訊接口功能，以便將來實現上級運行管理部門對路燈照明的統一管理和整個城市照明系統的聯網控制功能。

3 燈具的安全防護要求

(1)照明路燈配套電器采用同一品牌，并使用節能型電感鎮流器和符合標準的優質電容補償器，一體化設計，布局合理。

(2)橋梁照明使用的所有燈具和電氣設備，必須保證人身安全和設備運行安全的要求。采取可靠的接地保護、漏電保護等措施，使系統安全性得到保障。

(3)在安裝方式上，將燈具裝在所有車輛不能自然接觸的地方。橋梁上的燈桿基礎安裝在防撞護欄的外側，大功率LED 功能照明護攔路燈在橋梁兩側防撞墻的上部安裝，以保護電氣設備免遭撞擊。

燈具的具體性能要求如表1 所示。

表1

4 照明的節能方案及措施

近年來，我國節能環保部門要求加強城市照明的節能管理，倡導城市綠色照明。因此，本設計采用了如下節能措施。

(1)照明控制節能方法。該高架立交橋照明系統納入天津路燈管理處的中央監控系統，設置有全夜燈和半夜燈控制功能，半夜后電子控制器自動對變壓器進行降壓控制來達到節能目的。

(2)照明燈具采用單燈無功補償裝置，每套燈具均裝有無功補償電容器，使路燈的功率因數達到0.85～0.9，而大功率LED 功能照明護欄路燈的功率因數則能達到0.95，以降低系統的無功損耗。

(3)照明專用箱變內的變壓器為銅繞組，節能型，減少損耗，同時變壓器的負載率控制在經濟運行段上。

(4)照明箱變選用單相變壓器作為照明專用變壓器，單相變壓器比同容量的三相變壓器空載損耗小、節能，且變損低，同時還具有對下半夜路燈自動調壓、降壓節電的雙重節電功效。

5 小 結

現在，天津西站交通樞紐市政公用配套工程已投入使用，而復興路高架立交橋作為架通該地區高速鐵路線、津保鐵路及子牙河南北兩岸的一個重要交通樞紐聯結點，已經開始發揮越來越重要的作用。

［1］GB/T 24907—2010 道路照明用LED 燈性能要求［S］.北京:中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，2006

［2］周志敏，紀愛華.大功率LED 照明裝置技術參數［M］.北京:電子工業出版社，2011

［3］北京照明學會照明設計專業委員會.照明設計手冊(2版)［M］.北京:中國電力出版社，1998