城市道路電氣設計

席玲玲 任麗芹

摘要：城市道路是發展城市交通運輸及便利居民生活所必須的保障，也是實現市內市外資源交流共享的通道。城市道路在城市中占有重要地位，城市道路的設計直接反應了一座城市的文化、精神面貌以及發展水平。文章歸納了市政道路電氣設計中的一些要點，為市政道路的電氣設計人員提供一些參考。

關鍵詞：城市道路;電氣設計;道路照明

中圖分類號：TU113.6+66 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）12-0085-03

引言

我國城市的發展日新月異，道路是一個城市的門面。實現道路電氣的合理化及人性化設計，對提升城市的層次，便利居民的生活，以及維護城市的面貌有著重要的作用。合理的電氣設計能為人們提供更為安全、舒適及節能的生活與交通環境。城市道路的電氣設計主要包括兩個方面：道路管道及預埋管設計，道路照明設計。本文從這兩個方面出發，簡要闡述道路電氣設計中的設計要點。

1城市道路管道及預埋管設計

城市道路中與電氣相關的的管道主要有：電力管道，通信管道。電氣設計中需要考慮的預埋管設計主要有：交通信號預埋管設計，治安監控預埋管設計。

管道布置的次序（離人行道由近及遠）宜為：電力電纜、電信電纜、燃氣配氣、給水配水、熱力干線、燃氣輸氣、給水輸水、雨水排水、污水排水。垂直斷面布置次序由淺及深為：電信管線、熱力管、低壓電力電纜、高壓電力電纜、煤氣管、給水管、雨水管、污水管。其中電力電纜管線必須布置在人行道或非機動車道下面，電信電纜管線可布置在非機動車道下面。各類管線的最小覆土深度如表1所示，其中10kV以上直埋電力電纜管線的覆土深度不應小于1.0m。

交通信號預埋管可按如下規則進行布置：（1）路口環型管道均為2根Ф125鍍鋅鋼管和1根Ф80鍍鋅鋼管。（2）路燈配電箱位置確定后，用1根Ф80鍍鋅鋼管與最近路燈控制箱連通。

治安監控平面及預埋管可按如下規則進行布置：（1）路段治安監控采用云臺帶紅外槍式攝像機監控形式，治安監控點與路燈燈桿結合設置，治安監控點利用路燈手孔井放置光纖熔接盒等設施。（2）監控管線的預埋：治安監控管線套管沿路燈縱向管線同溝同井埋設，人行道上電纜套管采用DN100碳素波紋管鋪設。

2道路照明設計

2.1標準及光源、燈具

根據《城市道路照明設計標準》（CJJ45-2006），照明標準要求達到指標如表2。

道路照明光源及燈具的選取：

（1）支路、次干路、主干路、快速路應采用高壓鈉燈。（2）行人混合交通道路和居民區機動車宜采用高壓鈉燈或小功率金屬鹵化物燈。（3）支路宜采用半截光型燈具，次干路應采用半截光型燈具，主干路、快速路必須采用截光型或半截光型燈具。

此外，LED照明作為一種新技術迅猛發展，越來越多應用于城市道路照明中。這種燈對眼睛的刺激和危害較小，且具有效率高，使用壽命長、顯色性好等優點。并且現在的控制技術可以任意控制LED燈的發光強度、顏色、燈具組合等。

2.2照明供電及控制方式

現今我國在設置城市道路照明燈具時主要采用以下五種方式：（a）單側式，（b）雙側交錯式，（c）雙側對稱式，（d）中心對稱式，（e）橫向懸索式。如圖1所示。

燈具的布置方式、配光類型與燈具的間距、安裝高度的關系如表3所示。表3燈具的布置方式、配光類型與燈具的間距、安裝高度

交通樞紐、重要道路及人流集中的廣場等區段的城市道路照明應采用雙電源供電，其他次重要區段的道路照明一般宜采用路燈專用變壓器供電。

城市道路照明的控制方式主要包括以下三種：無線遠程集中控制、單燈智能控制、模擬日照時間控制。我國很多城市都采用了無線遠程集中控制方式。采用此種控制方式時，在通信中斷的情況下，遠動受控終端宜具有自動及手動開關路燈控制功能。單燈智能控制方式不僅能夠使每個控制點的工作狀態得到單獨的控制，還能對單燈的照明條件和效果進行相應的調整，同時在遠程控制的方式下，控制路燈的變動功率。

2.3道路照明接地系統

TN-S系統和TT系統是道路照明配電系統較為常用的接地形式。TN-S接地形式實現工作零線N和專用保護線PE的嚴格分開，其優點是：當系統正常運行時，專用保護線PE上沒有電流，只在工作零線N上有不平衡電流。

而Tr接地系統相對于TN-S系統可采用更小截面的供電電纜，且采用四芯電纜。因此在工程投資中，Tr接地系統具有一定的優勢。此外，TN-S接地系統單燈故障電流可引至其他燈具;而TT接地系統采用單燈漏電保護，若產生故障不會對其他路燈有影響。因此Tr接地系統相對于TN-S接地系統要安全。

2.4道路照明節能措施

隨著社會發展，不可再生能源已經匱乏，可再生能源還在探索中。能源消耗的問題會影響國家走向繁榮富強的道路，節約能源對國家持續穩定發展的重要性不言而喻。電氣節能的理念也隨之不斷深入創新。城市道路的照明設計不僅關系著城市的日常照明，還影響著現代化城市的整體形象與面貌。有效的照明節能設計可以極大程度地降低照明能耗，提高市政道路照明系統的經濟效益、環境效益和社會效益，是創建節約型社會的一個有效突破口。

以下簡要歸納城市道路照明的節能措施。

（1）選用高光效節能燈具

假設有兩只燈具具有相同功率，一只光源的效率高，其光通量的80%得到利用;另一只光源的效率低，光通量只有40%得到利用。通過對比效率低的光源所消耗的功率將近40%都沒有發揮作用，造成了能源上的極大浪費。例如一個LED路燈要達到普通高壓鈉燈的亮度，所需功率只是前者的1/3左右。現在還出現了太陽能LED燈及風光互補LED燈。這兩種種燈可以吸收太陽的熱能或風能，將其轉化到自身使用，更加有效節約能源。此外，我們還可以采用雙光源燈具，深夜時關閉其中一只光源。這兩個光源的功率可以是相等的也可以是不等的。這種照明控制方式不會影響到照明的均勻度，可適用于不同的布局方式。另外還可采用深夜自動降低光效的裝置，能全自動實現節能。

（2）深夜關閉部分燈具

在深夜或凌晨，有些道路車流量及行人較少，全部燈具點亮會造成很大的能源浪費。對這些路段可采用在深夜關閉部分燈具的方式實現節能。可選擇關閉不超過50%數量的燈具，并保證沿道路縱向相鄰的任意兩盞燈具至少有一只點亮。

（3）應用智能分時段降壓調光技術

城市中的道路，根據地理位置的不同，人流量和車流量會呈現一定程度的差異，甚至在同一位置的不同季節，不同時段也會出現明顯的不同，有些道路白天的車流量較大，有些道路夜晚的車流量較大。若城市道路照明燈具持續保持在標準電壓的狀態，將會縮短燈具的使用壽命，同時也會一定程度上影響路上行人的視力，危害路人及行車安全。合理降低照明燈具的電壓后，不但可避免或減少以上情況的發生，還可有效的節約電能。

選擇分時段降壓調節的方式對路燈的照明進行控制，通過設定不同的照明亮度，根據不同時段，不同照度，由智能控制器發出指令，實現分時段節能。

實現分時段降壓調光控制的一個關鍵問題就是確定科學的控制開關路燈時間。以前常采用的是人工控制方法，此方法優點為靈活性較高，但顯著缺點是準確度較低，且人力浪費嚴重。非人工控制主要有時鐘控制，光電控制，微機控制等。時鐘控制準確性較高但是靈活性稍有欠缺;光電控制及微機控制準確度及靈活性均較好，是目前比較先進常用的控制方法。

智能調壓技術的三個主要步驟為：降壓、穩壓及調光。智能技術以實際狀況作為出發點，對道路的照明情況進行全面考慮。在夜間，若一個路段存在車流量大，且行人多的情況時，那么這條路段可以自動的調節亮度，實現照明，使得整條路段照度較高，從而保障行人及行車安全;午夜時分，照明系統可以根據人流及車流量自行進行調節光線情況;在凌晨時，車輛及行人一般較少，照明系統通過控制自動降低亮度，實現能源節約。

操作過程主要為以下幾個方面：首先，對測試對象進行確定，對同一個道路不同時間段的車流量及人流量進行測定，計算此條道路的平均流量。其次，照明系統根據平均流量值計算確定調整率。再次將調整率及計算的各種結果數據全部導入到智能降壓控制系統中，通過對系統的設計優化，實現照明電壓的自動控制。計算機某一時間對電壓的調整是動態的，通過不斷的調整最終讓電壓以及照度保持一致。

智能調光技術中需要用到“三遙”控制方式：遙信、遙測及遙控。遙測能夠實現自動的測試系統中的電壓，是實現遙控的前提。遙控就是通過對系統采集的信息（包括人流量以及車流量等）進行分析計算，通過控制核心實現對道路照明的各種控制。遙信主要承擔的是維護工作。

（4）采用補償系統

某些路燈照明的功率低，是由于路燈內的氣體導致的，這會影響路燈的使用效果。系統補償是一種解決辦法，現在補償技術也已經很成熟，可以在路燈系統的設計中考慮這種方式的應用，減少路燈系統設備的損耗。現在的補償技術分為兩種：集中補償及獨立補償。其中獨立補償的應用比較廣泛。

3結束語

道路是城市的臉面，在城市化進程飛速發展的今天，人們對城市道路的要求越來越高，綠色節能環保也成為一種必然趨勢。城市道路的電氣設計是保障城市發展很重要的一環。在城市道路電氣設計中，需要不斷思考，以求實現合理及人性化，并兼顧舒適安全節能，為城市的發展保駕護航，為人們創造出一個宜居的生活空間。