城市全域功能照明規劃研究

杜鵬程

(上海城市交通設計院有限公司，上海 200092)

引言

城市照明是保障城市夜間安全、展現夜間魅力、推動城市發展的重要方式之一，全國各地城市(區)相繼開展照明專項規劃編制，但多數以針對城區范圍為主，更多側重景觀照明的塑造[1，2]。隨著城鄉一體化進程的不斷推進，人的出行日益頻繁，城市近郊地區、村莊核心區等夜間活動也較為密集，照明供需矛盾日益突顯。因此，編制城市全域范圍的功能照明專項規劃越發顯現其迫切性，也為未來城市照明發展和建設提供方向。

1 照明設施現狀評估

功能照明規劃編制是建立在對既有照明設施的全面評估基礎上的，以問題為導向，制定規劃目標與規劃指引。在整個規劃編制伊始，需要進行大量的實地踏勘，召開市、區、街鎮、相關委辦等有關部門的座談和研討會，開展設施普查、現場質量實測等工作。進而對照明設施的數量、結構、質量、節能、監控等方面進行深度剖析。

1.1 照明設施摸底

1.1.1 調查方法

照明設施從管理權屬上通常分為市管、區管以及街鎮、開發區等自管照明設施；從種類上分為燈盞、燈桿、控制箱等。對于市、區管照明設施，一般相關管理部門有統計數據，開展查缺補漏工作即可；但對于街鎮自管設施，由于部分街鎮或開發區相關專業人員較少，技術力量相對薄弱，可能存在數據完整性較差問題，則需開展照明設施專項普查。設施量摸底也方便后續照明設施的編碼、落圖等信息化工作開展，為全域照明設施智慧化管理奠定基礎。

1.1.2 設施分析

照明設施分析內容包括區域分布、光源類型、裝燈率、燈桿材質、燈桿高度、燈具老舊情況、控制箱老舊情況等，掌握現狀照明設施結構特點，分析存在主要問題，有利于針對性地制定規劃目標和指引。

以松江區為例，全區行政面積604.6 km2，常住人口176.2萬。全區城市道路裝燈率平均約為94%，公路(除高速公路)裝燈率平均約為79%(如圖1、圖2所示)；光源以高壓鈉燈為主，占88.2%；燈桿材質以鋼桿為主，約占88.8%；燈桿高度以常規照明為主，占97.8%；部分超規范使用年限(4.4%燈具超過20年，16.2%控制箱超過16年)的老舊照明設施仍在使用(如圖3所示)，未完全做到“到期即改”。

圖1 松江區各街鎮裝燈率(左)與各等級道路裝燈率(右)Fig.1 Lighting rate of street and town in songjiang district (left)and lighting rate of road by grade (right)

圖2 松江區現狀道路裝燈情況示意圖Fig.2 Songjiang district current road lighting situation diagram

圖3 松江區老舊照明設施分布圖Fig.3 Distribution map of old lighting facilities in Songjiang district

1.2 照明運行情況

1.2.1 指標選取

照明運行評估主要通過抽樣調查方法對轄區內照明設施進行實測。駕駛員行車作業時，眼睛直接感受到的是路面亮度，平均亮度值越高，人對路上障礙物的辨識速度越快，道路能見度與平均亮度成正比[1]，而照度值則會受到路面材質等方面的影響。因此，建議實測數據選取亮度值(包括路面平均亮度、路面亮度總均勻度、路面亮度縱向均勻度)，同時可根據實際需求選取部分照度值(包括路面平均照度、路面照度均勻度)作為補充評價指標，節能指標選取照明功率密度值[5，6]。

抽樣樣本選取應達到一定的樣本量，并具備代表性，并結合城市總體規劃和道路交通規劃等，盡量覆蓋不同城市功能分區和不同等級城市道路和公路。

1.2.2 質量評估

以松江區為例，共計選取100條道路進行照明質量現場實測，檢測樣本基本覆蓋了居住區、商業商務區、工業倉儲區、風貌保護區和農村地區，涉及全區17個街鎮。從亮度檢測結果來看，整體亮度達標率不高，僅為30%(見表1)。

表1 照明亮度實測達標情況統計表Table 1 Statistical table of the actual standard of illumination brightness

1.3 現狀評估

1.3.1 照明設施問題

(1)道路照明設施不足?！坝新窡o燈”現象仍存在，影響城市治安和交通安全。城市道路未裝燈路段主要為建設未達標的支路、尚未辟通的斷頭路等；公路照明建設則未跟上城市建設和發展的步伐，一些村莊主要對外通道未裝燈現象普遍存在(如圖4所示)。

圖4 照明設施不足示例Fig.4 Examples of insufficient lighting

(2)照明設施部分老舊。照明設施老舊、維護保養不及時，普遍存在亮度水平不足的情況，同時也不利于節能環保。道路照明設施未嚴格參照“到期即改”的原則，不利于照明設施正常運行，老舊問題同樣反映出照明管養維護力度不夠、政府財政資金投入不足等問題。

(3)節能光源使用率低。由于之前缺乏LED道路照明的相應技術標準，而且LED新光源技術也在逐漸的發展完善中，因此道路照明本著“功能優先，安全第一”的原則，并沒有進行大規模的推廣。隨著LED等其他新型節能光源技術的不斷發展，以及道路LED照明應用技術相關規范的發布，未來應積極推進LED等新型節能光源的應用。

1.3.2 照明運行問題

(1)照明質量不夠理想。在老城區、歷史保護街區，由于綠化遮擋，燈具配光設計不佳、設施維護周期過長等原因，導致斑馬線效應嚴重，均勻度達標率很低(如圖5所示)。還有一些道路由于改擴建、水泥合桿或者設計標準過低等因素，導致照明設施與道路規模不匹配，進而照明質量不達標。

圖5 亮度不達標(左)與能耗超標(右)示例Fig.5 Examples of substandard brightness (left)and excessive energy consumption (right)

(2)照明設施能耗超標。道路照明建設無規劃或管理不到位，以及設計不合理，是導致功率密度超標的主要原因。部分道路亮度水平很高，超出了道路使用者的真正需要，造成了資源浪費和一定的光污染。光源方面，雖然低效高耗產品的應用極少，但節能新光源、新技術應用推廣力度仍需加強，與國家和上海市制定的節能要求仍存在一定的差距。

(3)智能監控水平不高。就地監控造成了管理難度大、安全系數低、工作量大，不能應對季節和天氣的變化，極易造成極大的能源浪費，增加了財政負擔。同時，道路照明運行狀況主要采用人工巡查模式，不僅工作量大，還浪費人力、物力、財力。故障判別缺乏主動性、及時性和可靠性，不能實時、準確、全面地監控全城的道路照明運行狀況，缺乏有效的故障預警機制。

2 發展趨勢與規劃目標

2.1 功能照明發展趨勢

1)以功能照明為基礎，彰顯城市人文和風貌特色。照明規劃編制應順應城市的總體發展方向，重點解決道路功能照明需求的同時，兼顧城市人文和風貌，有效突出城市性格和特點，并對照明規劃的實施有較為可行和完備的體系和制度保障。

2)注重節能環保，大力發展綠色照明。功能照明既要保證夜間行車和行人安全，又要嚴防光污染，避免造成資源浪費。高能效、高品質光源是打造綠色、舒適照明環境的關鍵[3]，未來將持續加大推進新型節能光源以及其他高效照明器材的應用力度。

3)加大科技創新投入，注重智慧照明建設。以上海、北京為代表的各大城市相繼提出智慧城市的建設目標，智慧照明已然成為城市照明的發展趨勢，其含義不僅僅包括對照明的調光控制，更重要的是智能化監控，是替代傳統人工管理方式的重要技術手段?；诰毣芾砝砟钜约爸腔鄣缆?、智慧城市概念，對于路燈桿的綜合利用也需要重點考慮[4]。

2.2 規劃目標

2.2.1 規劃愿景

通過功能照明規劃，推動綠色舒適、現代科技、體現個性的城市夜間環境的塑造，構建“安全、和諧、智慧”的道路和公共區域照明體系。

2.2.2 指標體系

照明規劃指標體系可從城市亮化水平、智能監控水平、綠色照明水平、管理維護水平四個維度構建，形成4大類12小項指標體系，具體指標量化可結合各城市(區縣)現狀水平及城市總體規劃目標，制定近中遠期目標值(見表2)。

表2 照明規劃指標體系表Table 2 Lighting planning index system

12小項指標中裝燈率指標用于指導實際照明建設較難參照，特別是對低等級公路，應當裝燈的范圍較難界定。為了更好地指導城市道路照明設施建設，將規劃指標落到實處，宜進一步結合規劃區域空間布局和土地使用規劃、村莊布點規劃等[7]，從“人的活動空間”角度，對裝燈率指標進行適應性優化與改進，具體給出需設置路燈道路的規劃范圍：

1)高速公路入城段；

2)一級、二級公路；

3)城市開發邊界內以及外圍200 m范圍內路段；

4)小區出入口200 m范圍、街坊里弄出入口、轉彎處；

5)村莊集中居住及外圍200 m范圍內，村莊對外主要通道。

松江區需裝燈規劃范圍如圖6所示。

圖6 裝燈區域布局示意圖Fig.6 Layout diagram of lighting area

2.3 規劃原則

(1)科學規劃，突出特色。道路照明要與城市經濟社會發展相適應，要與城市總體規劃緊密結合，抓住城市重要特征，進行重點規劃。照明設計應符合照明規劃的要求，充分體現城市人文和風貌特色。

(2)以人為本，功能優先。優先保障道路功能照明，做到“路通燈亮”。不斷提高道路照明設施水平、運行水平、維護水平，保障道路照明的安全性和舒適性。

(3)智慧城市，智能照明。與智慧城市建設相適應，加快道路照明智能監控系統建設，提高道路照明信息化水平，智能監控減少人工巡檢，加大照明設施綜合利用。

(4)節能降耗，控制污染。把“綠色照明”的理念放在十分重要的位置，積極應用高效節能產品及技術，加快照明節能改造步伐。嚴格控制光污染，達到保護環境的目的。

3 規劃指引

3.1 道路照明

道路照明除需滿足國家及地方道路照明工程相關規范要求外，同時要實行分區指引，各有側重[8]。

(1)居住區：以保障行車及慢行的舒適性為主，宜采用和暖色光源，盡量減少對道路兩側居民的影響，提高宜居性。

(2)商業區：以體現照明的多功能為主，可適當調高亮度，考慮照明設施的多功能、集約化、智慧化，彰顯城市活力。

(3)風貌及風景區：以展現照明的景觀性為主，燈桿燈具樣式與周邊景觀協調一致，體現區域特色。

(4)工業區：主要考慮因素是節能性，宜采用節能光源和節能控制方式，加強綠色生態。

(5)農村地區：應該注重設施的便于維護性，重點考慮完善照明設施，易于后期管理維護，宜采用新型能源，注重生態與安全性。

3.2 公共區域照明

公共區域的照明應強調公共活動聚集場所的安全感，旨在消滅城市照明盲區，同時實現照明與場景和諧交融。

(1)公共廣場：在滿足功能性照明的基礎上，應注重與周邊環境相協調，同時嚴防光污染和光干擾。亮度或照度水平、照明方式、光源的顯色性以及燈具造型應體現廣場的功能要求和景觀特征。

(2)街坊里弄：交通性街道應為車行提供良好的照明環境；生活性街道滿足面部識別亮度的同時減少對臨街居民的干擾。

(3)濱水地區：活動區域整體以功能照明為主，允許局部設置景觀照明，親水區域應注重指示性照明，例如安全提示類型的照明燈具，以防止意外發生。

(4)公園綠地：應提供功能性照明和指示性照明，營造靜謐、自然的夜間景觀效果。在滿足城市人行道照明標準的基礎上，還應考慮所在路徑的生態環境要求以確定是否應用公共照明及最低亮度(照度)值要求。

3.3 特色照明

功能照明的特色并非形成“一路一景”，而是綜合考慮管理和建設要求，秉承“傳承與創新”原則，整體在延續現有路燈風格的基礎上，在城市特色區域，結合周邊景觀創新路燈風格，以展現地區歷史、人文、景觀特色。路燈風格樣式歸納為現代簡約、歐洲古典、中式仿古、特色元素以及鄉村風格五大類(見圖7)。

圖7 路燈風格分類Fig.7 Street lamp style classification

以松江區為例，一般地區道路新建路燈宜采用現代簡約風，方便后續管理、維護；風貌區等特色區域可結合周邊景觀特點，采用歐洲古典風、中式仿古風和特色元素類路燈[9],例如廣富林遺址、泗涇下塘、泰晤士小鎮、佘山等地區；一些特色村莊，可結合江南水鄉特色采用鄉村風格特色路燈，例如浦南地區“美麗鄉村示范村”等。

3.4 照明信息化及綜合利用

以物聯網、可視化等技術為依托，通過采用網絡通信、信息共享、動態工作流、智能照明等技術組建一個全方位的道路照明管理信息的綜合匯聚空間，為各層次照明管理機構各項業務的實施提供全面的技術支撐[10]。規劃構建“1+n”形式的管理架構，由1個管理中心加若干個分中心構成，在技術上由管理信息平臺、信息傳輸、照明控制終端等三部分組成。

1個管理中心主要為市(區)級照明管理部門和機構服務，n個分中心主要為區(街鎮)級照明管理部門和機構服務，可不建立實體分中心，通過管理中心的權限配置，共享照明管理中心的資源。照明監控系統主要功能包括設施管理、集成控制、建設管理、能耗管理、運維管理、應急指揮等。

目前上海、北京等各大城市正積極開展綜合桿建設，以路燈桿作為載體，歸并整合道路照明、交通標志標牌、信號燈、監控、路名牌、公共服務設施指示標志牌等設施[11]。桿體要求具備靈活接入各功能模塊的接口；要求附有清晰、易讀的標號與信息化標識；桿體結構設計穩固、安全，同時支持強電、弱電線路安裝。

綜合桿優先在城區主要交通干道、商業商務中心、行政辦公中心、重點公共建筑等重要地區建設，近期可試點智能感知功能、移動通訊、公共wifi等應用，未來隨著自動駕駛、智慧道路等智慧場景的應用，通過桿體預留借口、數據共享等，支持道路照明設施與車內設施聯動，融入車路協同系統。

4 結語

城市功能照明規劃編制應順應城鄉發展和人的夜間活動需求，對于照明設施風格既不能千篇一律，又不能百花齊放，綜合考慮現有城市路燈風格、后續設施管理維護便利性，同時展現城市自然、人文景觀特色，總體秉持“傳承與創新”理念，打造賦有自身地區特色的功能照明規劃。

城市全域功能照明規劃是對城市總體規劃的補充完善，能夠有效協調和應對由于城市不斷快速發展給道路和公共區域照明帶來的諸多復雜問題，能夠科學、有序、系統地指導全市道路和公共區域照明各個環節工作的開展，使照明建設和管理更具有前瞻性、規范性和系統性。目前大多數城市照明管理信息化程度不高，照明設施綜合利用仍處于起步階段，未來結合物聯網、5G、自動駕駛、車路協同等新技術，重點開展照明實時監控、信息交互與智慧感知等方面的研究。