市政道路提升改造中的道路照明設計分析

鄭燕親

（廈門市市政工程設計院有限公司，福建 廈門 361000）

0 引言

道路照明系統保障市政道路上各種車輛的駕駛人員以及行人夜間出行，滿足治安防范及美化城市環境的需求。合格的道路照明設計應確保路面照度、功率密度及配電安全符合相關規范要求，且具備方案經濟合理、選材節能環保、技術先進、運行安全穩定、維護方便易操作等特點。

1 項目概況

廈門地區市政道路某跨線橋工程位于同安區，路線長約4.569km，主要通過新建跨線橋對現狀道路提升改造，實現主線無燈控、快速暢通。該項目道路等級上跨橋為一級公路結合城市快速路，設計速度為80km/h；地面層為一級公路結合城市主干路，設計速度為60km/h，道路標準紅線寬度66m。

1.1 現狀情況

現狀道路為四幅路形式，其中機動車道為雙向六車道。現狀道路采用雙側對稱布置照明方式，路燈設置在道路兩側側分帶內，選用12m 高低叉（400W+250W 高壓鈉燈）路燈，桿距40m。

1.2 改造思路

經現場踏勘，調研現狀照明設施，分析結果如下：

1.2.1 路燈布置

地面道路照明沿用現狀單側布置的照明方式，對改造后落在機動車道的路燈進行遷改。改造段路燈設置在道路兩側綠化帶內。由于道路兩側均有現狀高壓鐵塔分布，為保證燈桿與高壓線的安全凈距，不采用現狀12m 路燈，重新設計該段道路照明。選用高10m 的路燈，對于車行道較寬段，利用橋梁設置燈具，輔助照明。

1.2.2 光源選擇

由于該項目的改造僅針對局部節點，為保證道路照明銜接的協調統一，地面照明沿用現狀的高壓鈉燈光源。跨線橋為相對獨立的部分，設計采用更為節能的LED 燈作為照明光源。

1.2.3 電源設置

該項目現狀道路照明由3 臺路燈箱變供電，改造后地面的路燈負荷相對減小，地面路燈沿用現狀的供電方式。新增跨線橋照明及景觀照明電源由新建的路燈箱變供電。

1.2.4 施工期間照明

在項目改造過程中，道路上仍有社會車輛通行，還應根據施工期間的交通組織設置路燈。施工期間，照明采用現狀路燈進行遷改，合理利用現有資源。

2 照明設計

2.1 照明指標

依據《城市道路照明設計標準》（CJJ 45—2015）[1]（簡稱《標準》），以路面照度評價為準，功率密度值作為節能評價指標。該項目采用城市主干路/快速路的照明標準，路面為瀝青混凝土，車行道平均照度不小于30lx。地面層雙向六車道段，采用高壓鈉燈作為照明光源，LPD 值≤1.0W/m2。高架層雙向六車道，采用LED 燈作為照明光源，LPD 值≤1.0W/m2。照度均勻度Emin/Eav 為0.4。

2.2 照明設置

該項目跨線橋為雙向六車道，根據《標準》5.2.5第5 條規定，有多條機動車道的高架道路不宜采用護欄照明作為功能性照明。且護欄燈安裝位置較低，安裝角度不當，容易造成燈光直射駕駛員的眼睛，影響行車體驗。因此不采用護欄燈，選用普通立桿路燈為橋上機動車道照明。跨線橋上采用中心對稱布置方式，選用12m 的等高雙叉（300W+300WLED 燈）路燈，路燈設置在中央防撞護欄處，標準段桿距為35m。高架層路燈布置效果圖如圖1所示。

圖1 高架層路燈布置效果圖

根據《標準》5.2.5 第3 條規定，下層道路的橋下區域路面照明不應低于橋外區域路面的照明水平，并應為上層道路的支撐結構提供照明。在橋梁的護欄外側布置一道景觀帶，由黃色燈管和暖白色點光源相間組成。在橋墩兩側的外輪廓線上布置LED 柔性燈帶，在橋底兩側外緣上設置投光燈，與橋墩顏色結合，在提升橋墩夜景效果的同時，為下層道路提供橋墩照明，達到提醒的作用，確保安全駕駛。地面層路燈布置效果圖如圖2所示。

圖2 地面層路燈布置效果圖

地面層15m 寬的車行道采用立桿路燈與橋底吸頂燈結合的照明方式，跨線橋底設置120W LED 燈吸頂路燈，安裝間距20m。在道路兩側的綠化帶內，設置10m 的單叉250W 高壓鈉燈路燈，標準段桿距為33m。該項目綠化帶寬度4m，為避免人行道及非機動車道側燈具被喬木遮擋，影響照明質量，選用庭院燈照明。在綠化帶內，設置4m 的60W LED 燈庭院燈，安裝間距20m。

3 配電設計

3.1 電源配置

對于大型的道路照明工程，應采用的10kV 專用變壓器，變壓器盡量靠近負荷中心，并注意變壓器的外形與色調與周圍環境協調。通過變壓器向各配電箱供電，以節約電纜、降低電能損耗、提高供電質量。考慮遠期及重大節日時可能增加臨時用電，供電系統設計應預留備用回路及足夠的容量。

如果患者“四部27點規律”查體后,不符合“兩部2點或兩部2點以上”,則不需要拍X光、CT、MRI。這樣先行壓痛點檢查既可避免漏診,又可免除拍X光、CT、MRI的檢查,從而最大限度的避免醫療資源的浪費,這也是本診斷方法的特別優勢。

根據負荷分布情況，地面層道路照明沿用現狀路燈箱變供電。新增2 臺路燈箱變為高架層道路照明及景觀照明提供電源。按規范要求，配電變壓器負荷率宜為70%～85%。經統計，新增1#路燈箱變總負荷為168.4kW，負荷率為70.9%，2#路燈箱變總負荷為164.36kW，負荷率為69.2%，符合規范要求。

3.2 配電回路的電壓損失

該項目選用交聯聚乙烯絕緣銅芯電纜，由《工業與民用供配電設計手冊》（第四版）的表9.4-3 中三相平衡負荷線路幾個負荷用電流矩IiLi（A·km）表示，線路壓降百分數計算公式為[2]：

式（1）中：K 為近似計算系數，0.5≤K≤1，當路燈為均勻分布負荷時，取K=0.5；當路燈為集中負荷時，K=1；當主干電纜有分支時，K 值在0.5～1 之間；Ua%為三相380V 交聯聚乙烯絕緣銅芯電纜的壓降，可查文獻[3]中表3.9；I 為配電回路計算電流，A；L 為配電回路長度，km。

經計算，各配電回路的電壓損失均可控制在5%以內。根據《標準》6.1.3 條規定，在正常運行情況下，照明燈具端電壓應為額定電壓值的90%～105%。各配電回路的電壓損失滿足規范要求。

3.3 配電回路末端的短路電流

該項目采用TN-S 系統，當發生單相接地故障時，由《 工業與民用供配電設計手冊》（ 第四版）的11.2.4.1 條式（11.2-6），最小接地故障電流的近似計算公式為：

式（2）中：m=S/Spe（相線截面/保護線接線）；相線截面＜95mm，且為單根電纜，故k1=1，k2=1。

表1 典型配電回路的末端短路電流計算及靈敏度校驗

根據計算結果，部分回路負荷較大，且線路較長，短路保護難以實現。采用B 類選擇型塑殼斷路器時，其短延時過電流脫扣器動作電流Iset2一般可調整，為了保證線路末端短路時可靠動作，其短延時過電流脫扣器動作電流一般按2～4 倍[4]。因此，配電回路開關選用B 類選擇型斷路器，瞬動電流Iset3不滿足要求，選用短延時過電流Iset2整定。為確保安全，配電回路選擇剩余電流動作保護電器作為保護，剩余電流值選用300mA 動作電流可調、延時動作型的剩余電流保護裝置。根據《標準》6.1.5 條規定，每個燈具應設有單獨保護裝置，每套路燈采用微型漏電斷路器做故障防護，剩余電流值選用30mA。通過以上措施，基本可實現單相接地故障的保護要求。

4 照明控制

以“綠色照明”為指導思想，做好道路照明的節能工作是工程建設的基本要求。除了選用高效、節能的材料外，照明的控制方式也是道路照明節能措施中的重要途徑。午夜過后，道路上的車輛及行人大量減少，通過智能控制系統，適當減少路面照度，關閉景觀燈，可在一定程度上減少電能浪費，達到節能的目的。

該項目路燈采用時控與微機控制相結合的自動控制模式，控制全夜燈、半夜燈的開關，并設置遠程防盜終端設備。終端設備將通過無線通信方式將采集的路燈運行電壓、電流等相關數據傳輸至管理單位的路燈監控中心。

5 防雷與接地

該項目采用TN-S 的接地系統。N 線與相線截面相同，PE 接地線為五芯電纜中的一芯，PE 線與相線截面相同。PE 線與燈桿、配電箱等金屬設備連接成網。在每條線路的首、末端，分支處及每根燈桿處做重復接地并形成聯網，重復接地裝置接地電阻R≤10Ω，接地系統接地電阻R≤4Ω。如實測接地電阻達不到要求，需要增加人工接地體，或者采取更換土壤、深埋接地極、利用降阻劑等降阻措施。

橋梁防雷接地系統利用路燈的金屬燈桿作接閃器。引下線由防撞墻、蓋梁、橋墩內四角接地主鋼筋組成，引下線間距沿墩柱四周周長不應大于18m。接地通路系統可利用承臺、灌注樁內環形連接線及連接鋼筋和連接扁鋼組成。接地極利用承臺及外圈每根灌注樁內2 根主鋼筋。橋梁上的護欄、路燈及吸頂路燈等的金屬部件應與橋梁的接地系統可靠連接。

6 結語

市政道路改造項目的道路照明設計需要考慮的因素更多。在路燈的布置方面，注意與現狀相結合，保持協調、統一；在配電方面，合理設置電源、做好線路壓降校核及接地故障保護設計。因此，要充分結合工程的現場實際情況，嚴格遵守規范要求，在保證道路照明功能需求、照明系統安全可靠的基礎上，提升道路的美觀性，達到理想效果。