段京奎,馬 飛
(鄭州市市政工程勘測設計研究院,河南 鄭州 450052)
隨著我國城市化進程的發展,城市不斷向四周擴建,同時新建眾多高新區、產業集聚區等。城市道路照明作為市政道路設施的一部分,需要與城區發展同步實施。城市道路照明施工圖設計涉及照明、變電站、供配電、低壓系統、電纜敷設、接地和防雷等眾多內容。設計師應熟練掌握這些內容,并準確運用于施工圖設計中。同時,城市道路照明具有負荷功率小、用電設備分散、電氣設備室外安裝、用于人員密集場所、與道路交通等專業緊密配合等特點。城市道路照明施工圖設計應結合這些特點,滿足國家和行業相關標準規范的具體要求。
照度標準值是指作業面或參考平面上的維持平均照度值,規定表面上的平均照度不得低于此數值,這是為確保工作時視覺安全和視覺功效所需要的照度。
城市道路機動車道按主干路、次干路、支路分為三級,對應的照明標準值也分為三級,分別為30 lx、20 lx、10 lx。道路交會區照明標準值按相交道路的性質分為三種情況:主干路與其他道路相交處為50 lx,次干路與次干路或支路相交處為30 lx,支路與支路相交處為20 lx。道路照明設計時,由于照明光源的功率值是不連續的,設計照度值與標準值會有一定的偏差,設計照度值應不小于標準值,但偏差不應超過10%。因此設計時城市道路主干路、次干路、支路對應的設計照度值分別在30~33 lx、20~22 lx、10~11 lx。道路交會區照明標準值:主干路與其他道路相交處為50~55 lx,次干路與次干路或支路相交處在30~33 lx,支路與支路相交處在20~22 lx。
在城市道路照明設計審圖時,設計師通常關注設計照度值不小于標準值,而忽略了高出標準值多少,經常超過10%而不符合規范。在實際工程設計時,應通過選擇合適的燈具配光曲線,在滿足均勻度要求的前提下,增加路燈間距或減小光源功率等方法,使設計照度值大于標準值但不超過標準值的10%。
道路照明功率密度僅規定了車行道的功率密度,計算時應計算車行道的面積,采用車行道的實際寬度計算。而計算照度時,采用路面有效寬度,雙側布燈時路面有效寬度為兩側燈具所在的平行線間的水平距離,單側布燈時路面有效寬度為燈具所在直線與另一側側石兩平行線間的水平距離。車行道的實際寬度與路面有效寬度是完全不一樣的,不應將計算功率密度的實際道路寬度與計算照度的路面有效寬度混淆。
計算功率時,除了光源的功率之外,還要將電器附件的功耗一并計入。當不能確定燈具的電器附件功耗時,高強度氣體放電燈燈具的電器附件功耗可按光源功率的15%計算,發光二極管燈具的電器附件功耗可按光源功率的10%計算。在城市道路照明設計時,設計師關注道路照明光源的功率值,忽略了附屬電器的功率值,計算結果比實際值偏小,從而使最終的功率密度值超標。不超過規定功率密度值是強制性條文,設計師必須遵守。
沿道路敷設的路燈低壓電纜,為了方便避開行道樹、地下管線,常采用穿波紋管的方式直接敷設。由于波紋管的強度偏小,路面經過車輛碾壓后,波紋管會變形,后期無法敷設電纜。當采用電纜穿波紋管敷設于壕溝時,應沿波紋管頂全長澆筑厚度不小于100 mm的素混凝土,寬度不應小于管外側50 mm。
路燈電纜敷設穿越鐵路、道路、道口時,設計師將設計的低壓電纜穿保護管保護,經常忽略同期敷設備用管道。這些地段一般都禁止開挖,預留備用管道,以防應急和新增路燈線路時使用。該條是規范的強制條款,設計師必須執行。
道路照明供電的特點是供電半徑大,負荷功率小且分散。當采用普通斷路器作為保護電器時,即使采用TN-S接地系統,線路末端短路時,由于線路過長,故障電流也不能使斷路器跳閘而切除故障,起不到保護作用。
在TN系統中,配電線路采用過電流保護電器兼作間接接地防護電器時,其動作特性應符合間接接觸防護電器的動作特性的要求;當不符合規定時,應采用剩余電流動作保護電器。
對于城市道路照明供電回路,出線斷路器應選用帶剩余電流保護功能的斷路器。
道路照明負荷是單相負荷,當采用三相電器進行保護和控制時,如果其中一相發生故障,會引起三相跳閘,擴大了故障影響范圍。因此道路照明出線回路應采用單相斷路器和接觸器進行保護和控制。
路燈低壓系統設計時,常在路燈附近設手井,在手井內從主電纜引出小截面的分支電纜,分支電纜的保護設在燈桿內。短路保護電器至回路導體載流量減小處的這一段線路長度不應超過3 m,因此手井距燈桿的距離不應超過3 m。
為了避免城市隧道內燈具出線頻閃現象,閃爍頻率應低于2.5 Hz,高于15 Hz。設計車速為80 km/h時燈具間距不應在1.5 m≤S<9.3 m的范圍內,車速為60 km/h時燈具間距不應在1.1 m≤S<6.9 m的范圍內,車速為40 km/h時燈具間距不應在0.7 m≤S<4.6 m的范圍內。
根據隧道照明設計規范,隧道照明應分為基本照明和加強照明。
基本照明:當設計車速為80 km/h時布燈間距應大于9.3 m,當設計車速為60 km/h時布燈間距應大于6.9 m,當設計車速為40 km/h時布燈間距應大于4.6 m,其閃爍頻率低于2.5 Hz。
加強照明:當設計車速為80 km/h時布燈間距應小于1.5 m,當設計車速為60 km/h時布燈間距應小于1.1 m,當設計車速為40 km/h時布燈間距應小于0.7 m,其閃爍頻率高于15 Hz。
上述僅從避免頻閃的角度限定布燈間距,實際間距還要通過照度或亮度的計算最終確定。
城市道路照明設計時,應根據實際需求明確色溫的數值,不能籠統地按規范要求提出色溫不大于某一值。
應根據道路寬度與燈高的關系,明確提出選用燈具的配光形式。路燈間距小于燈高的3倍時選用短配光燈具,路燈間距為燈高的3~4倍時選用中配光燈具,路燈間距大于燈高的4倍時選用長配光燈具。
為了選用高效光源,還要對燈具的效能提出要求。光源色溫在2 700~3 000 K時燈具能效不應低于90 lm/W,色溫在3 500~4 000 K時燈具能效不應低于95 lm/W,色溫在5 000 K時燈具能效不應低于100 lm/W。
道路照明設計時,一般采用Ⅰ類燈具,路燈燈桿內敷設的上燈線應設置PE線,確保燈具的外露可導電部分應可靠接地,因此路燈的上燈線應為三芯電纜或電線。
道路照明配電系統采用地下電纜線路供電,由于照明線路中諧波電流較大,中性線的截面不應小于相線的導線截面,滿足不平衡電流及諧波電流的要求。
道路照明均為室外工程,會經常受到雷電的干擾,甚至引起電氣故障,因此需要在低壓配電箱的母線上配置浪涌保護器,防止高壓入侵。
本文從城市道路照明施工圖設計和施工圖審查中列舉了部分常見問題,結合規范給出了解決方法,可供類似工程參考和借鑒。