道路照明在曲線路段的設計優(yōu)化

2015-12-01 08:48:02張來豐洪祥

中國科技縱橫 2015年9期

張來豐洪祥

(天津市市政工程設計研究院濱海分院,天津 300051)

道路照明在曲線路段的設計優(yōu)化

張來豐洪祥

(天津市市政工程設計研究院濱海分院,天津 300051)

本文根據(jù)《城市道路照明設計標準》對曲線路段照明的建議,結(jié)合道路照明對照度均勻度和誘導性的要求,首先采用模擬的方法對比了直線路段和曲線路段的照明差異,其次結(jié)合個人經(jīng)驗給出了曲線路段照明的實用設計方法,最后把上述方法應用于實際照明工程。本文通過把握道路照明對照度均勻度和誘導性的要求,實現(xiàn)了道路照明的設計優(yōu)化。

曲線路段誘導性均勻度

1　前言

據(jù)國家統(tǒng)計局網(wǎng)站發(fā)布《2014年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》數(shù)據(jù)顯示，2014年年末全國民用汽車保有量達到15447萬輛(包括三輪汽車和低速貨車972萬輛)，比上年末增長12.4%，其中私人汽車保有量12584萬輛，增長15.5%。民用轎車保有量8307萬輛，增長16.6%，其中私人轎車7590萬輛，增長18.4%。可見，目前我國的道路交通壓力逐年增大。道路照明作為保證交通安全的重要措施作用益發(fā)凸顯，同時對道路照明設計的要求更加嚴格。

道路照明的目的是為車輛駕駛?cè)藛T和行人提供良好的視覺環(huán)境，從而保障交通安全，提高交通效率。一個良好的道路照明需要在滿足標準規(guī)定的節(jié)能條件下，達到較高的道路照度水平，較好的道路誘導性，以及盡可能少的眩光。

在道路直線段的照明，根據(jù)《城市道路照明設計標準》建議，通過選擇合理的布燈方式和照明燈具，可滿足道路照明的要求。然而，絕大多數(shù)道路并不總是直線段。直線段的照明布置應用在道路的曲線路段會導致照度均勻度下降和照明誘導性變差。在當前的照明設計中，曲線路段的照明設計沒有得到特別重視。各種文獻上關于曲線路段照明的特殊設計提及的也不多。

本文將通過道路照明的簡化模型反映曲線照明的特殊性，并結(jié)合個人經(jīng)驗，細化標準的要求。最后給出了一個工程應用實例。

2　直線路段和曲線路段照明對比

圖1　

圖2　

圖3　

圖4　

圖5　

圖6　

直線段道路照明可簡化為以下模型，如圖1所示。A、B表示道路邊線，邊線上小圓圈表示燈桿，矩形C表示每組燈具在產(chǎn)生的光斑。某位置車輛駕駛?cè)藛T前方燈桿與駕駛?cè)艘暰€正前方夾角如圖2所示。可見，在駕駛?cè)艘曇爸校現(xiàn)燈桿偏離視野中心9度，E燈桿和F燈桿在視野中夾角7度。且易見直線道路段照明均勻。

當采用同樣的布燈方式應用于曲線路段，簡化模型如圖3。由于燈桿沿著道路曲線邊線A、B布燈，道路曲線內(nèi)測燈桿間距變小，外側(cè)燈桿間距增大，每組燈具產(chǎn)生的光斑產(chǎn)生了交錯，并在內(nèi)側(cè)道路邊線處留下空白。曲線路段的照明細部圖如圖4。圖4中1、2、3、4所在區(qū)域，光斑交叉各異。2區(qū)域路面照度明顯大于4區(qū)域，影響了道路照明均勻度。

同樣的某位置(相對燈桿D保持不變)車輛駕駛?cè)藛T可見的遠方燈桿與駕駛?cè)艘暰€正前方夾角如圖5所示。可見，在駕駛?cè)艘曇爸校現(xiàn)燈桿偏離視野中心16度，E燈桿和F燈桿在視野中夾角5度。和直線路段對比可知，曲線路段遠方燈桿更加偏離駕駛?cè)艘曇爸行模瑢θ搜蹃碚f其目標更加不明顯，從而駕駛?cè)俗⒁舛葧陆怠Ｍ瑫r，燈桿E、F間夾角變小，不易于人眼分辨。道路照明的誘導性在曲線路段變得不理想了。

綜上，通過上述簡單模擬化照明的對比，在曲線路段，由于道路彎曲導致的道路照明的均勻度和誘導性不同程度降低。對于曲線路段照明，必須采用新的設計方法。

············

3　實用解決方法

為解決上述問題，《城市道路照明設計標準》提出:半徑在1000m以下的曲線路段(半徑在 1000m 及以上的曲線路段，其照明可按照直線路段處理)，燈具應沿曲線外側(cè)布置(當曲線路段的路面較寬需采取雙側(cè)布置燈具)時，宜采用對稱布置，應減小燈具的間距，間距宜為直線路段燈具間距的 50%～70%，半徑越小間距也應越小。標準通過縮小燈桿間距的方式來解決照度均勻度和照明誘導性變差。但是“半徑越小間距也應越小”語句較為模糊，不易為設計人把握。根據(jù)多年設計經(jīng)驗和多種參考，本文曲線路段照明進行細化處理。提出如下公式:

式中r表示曲線半徑，l表示直線路段燈桿間距，l~表示曲線路段燈桿間距。

本公式較好的兼顧了曲線照明的照度均勻度和照明誘導性，以及不同曲線半徑下的間距選擇，提供了快速簡潔曲線段照明間距方法。

除了上述燈桿間距，曲線路段照明還有兩處需要特別注意的地方:一是注意曲線段和直線段的照明過渡。因為從直線段進入曲線段照明間距甚至降低一半，對于駕駛?cè)说囊曈X感受會比較強烈，應設置一定的過渡照明。二是轉(zhuǎn)彎處的燈具不得安裝在直線路段燈具的延長線上。當出現(xiàn)這種情況，應適當移動燈桿位置。

4　實例應用

現(xiàn)有天津市某道路道路等級為次干路，道路寬度為20m。根據(jù)《城市道路照明設計標準》，照明布燈方式如下:沿道路兩側(cè)人行道對稱設置12米燈桿，燈桿間距40米，單側(cè)挑臂，燈桿配套1只150W高壓鈉燈。機動車道側(cè)平均照度:12.6lx，均勻度:0.4，功率密度:0.41W/m2(圖6)。

道路在樁號K1+786和K1+866之間有一半徑100的曲線段。根據(jù)公式，曲線段燈桿間距為20m。在直線段和曲線段相交路段，加入了間隔30米的燈桿作為照明過渡。同時，經(jīng)檢查轉(zhuǎn)彎處燈桿不在直線路段燈具的延長線上。