道路照明在曲线路段的设计优化
2015-12-01张来丰洪祥
张来丰 洪祥
(天津市市政工程设计研究院滨海分院,天津 300051)
道路照明在曲线路段的设计优化
张来丰 洪祥
(天津市市政工程设计研究院滨海分院,天津 300051)
本文根据《城市道路照明设计标准》对曲线路段照明的建议,结合道路照明对照度均匀度和诱导性的要求,首先采用模拟的方法对比了直线路段和曲线路段的照明差异,其次结合个人经验给出了曲线路段照明的实用设计方法,最后把上述方法应用于实际照明工程。本文通过把握道路照明对照度均匀度和诱导性的要求,实现了道路照明的设计优化。
曲线路段 诱导性 均匀度
1 前言
据国家统计局网站发布《2014年国民经济和社会发展统计公报》数据显示，2014年年末全国民用汽车保有量达到15447万辆(包括三轮汽车和低速货车972万辆)，比上年末增长12.4%，其中私人汽车保有量12584万辆，增长15.5%。民用轿车保有量8307万辆，增长16.6%，其中私人轿车7590万辆，增长18.4%。可见，目前我国的道路交通压力逐年增大。道路照明作为保证交通安全的重要措施作用益发凸显，同时对道路照明设计的要求更加严格。
道路照明的目的是为车辆驾驶人员和行人提供良好的视觉环境，从而保障交通安全，提高交通效率。一个良好的道路照明需要在满足标准规定的节能条件下，达到较高的道路照度水平，较好的道路诱导性，以及尽可能少的眩光。
在道路直线段的照明，根据《城市道路照明设计标准》建议，通过选择合理的布灯方式和照明灯具，可满足道路照明的要求。然而，绝大多数道路并不总是直线段。直线段的照明布置应用在道路的曲线路段会导致照度均匀度下降和照明诱导性变差。在当前的照明设计中，曲线路段的照明设计没有得到特别重视。各种文献上关于曲线路段照明的特殊设计提及的也不多。
本文将通过道路照明的简化模型反映曲线照明的特殊性，并结合个人经验，细化标准的要求。最后给出了一个工程应用实例。
2 直线路段和曲线路段照明对比
图1
图2
图3
图4
图5
图6
直线段道路照明可简化为以下模型，如图1所示。A、B表示道路边线，边线上小圆圈表示灯杆，矩形C表示每组灯具在产生的光斑。某位置车辆驾驶人员前方灯杆与驾驶人视线正前方夹角如图2所示。可见，在驾驶人视野中，F灯杆偏离视野中心9度，E灯杆和F灯杆在视野中夹角7度。且易见直线道路段照明均匀。
当采用同样的布灯方式应用于曲线路段，简化模型如图3。由于灯杆沿着道路曲线边线A、B布灯，道路曲线内测灯杆间距变小，外侧灯杆间距增大，每组灯具产生的光斑产生了交错，并在内侧道路边线处留下空白。曲线路段的照明细部图如图4。图4中1、2、3、4所在区域，光斑交叉各异。2区域路面照度明显大于4区域，影响了道路照明均匀度。
同样的某位置(相对灯杆D保持不变)车辆驾驶人员可见的远方灯杆与驾驶人视线正前方夹角如图5所示。可见，在驾驶人视野中，F灯杆偏离视野中心16度，E灯杆和F灯杆在视野中夹角5度。和直线路段对比可知，曲线路段远方灯杆更加偏离驾驶人视野中心，对人眼来说其目标更加不明显，从而驾驶人注意度会下降。同时，灯杆E、F间夹角变小 ，不易于人眼分辨。道路照明的诱导性在曲线路段变得不理想了。
综上，通过上述简单模拟化照明的对比，在曲线路段，由于道路弯曲导致的道路照明的均匀度和诱导性不同程度降低。对于曲线路段照明，必须采用新的设计方法。
············
3 实用解决方法
为解决上述问题，《城市道路照明设计标准》提出:半径在1000m以下的曲线路段(半径在 1000m 及以上的曲线路段，其照明可按照直线路段处理)，灯具应沿曲线外侧布置(当曲线路段的路面较宽需采取双侧布置灯具)时，宜采用对称布置，应减小灯具的间距，间距宜为直线路段灯具间距的 50%～70%，半径越小间距也应越小。标准通过缩小灯杆间距的方式来解决照度均匀度和照明诱导性变差。但是“半径越小间距也应越小”语句较为模糊，不易为设计人把握。根据多年设计经验和多种参考，本文曲线路段照明进行细化处理。提出如下公式:
式中r表示曲线半径，l表示直线路段灯杆间距，l~表示曲线路段灯杆间距。
本公式较好的兼顾了曲线照明的照度均匀度和照明诱导性，以及不同曲线半径下的间距选择，提供了快速简洁曲线段照明间距方法。
除了上述灯杆间距，曲线路段照明还有两处需要特别注意的地方:一是注意曲线段和直线段的照明过渡。因为从直线段进入曲线段照明间距甚至降低一半，对于驾驶人的视觉感受会比较强烈，应设置一定的过渡照明。二是转弯处的灯具不得安装在直线路段灯具的延长线上。当出现这种情况，应适当移动灯杆位置。
4 实例应用
现有天津市某道路道路等级为次干路，道路宽度为20m。根据《城市道路照明设计标准》，照明布灯方式如下:沿道路两侧人行道对称设置12米灯杆，灯杆间距40米，单侧挑臂，灯杆配套1只150W高压钠灯。机动车道侧平均照度:12.6lx，均匀度:0.4，功率密度:0.41W/m2(图6)。
道路在桩号K1+786和K1+866之间有一半径100的曲线段。根据公式，曲线段灯杆间距为20m。在直线段和曲线段相交路段，加入了间隔30米的灯杆作为照明过渡。同时，经检查转弯处灯杆不在直线路段灯具的延长线上。
5 结语
本文通过模拟曲线路段和直线路段的照明，分析了二者的差异在于照明均匀度和照明诱导性。《城市道路照明设计标准》中关于曲线路段照明建议，结合工作经验和参考多种文献，给出了一个简单明了的公式，细化了标准的建议。在直线路段和曲线路段相交处，提出了设置过渡照明的建议。
道路照明中碰到的问题多种多样，只要把握照明的目的在于提供良好的视觉环境，在关键性的照度值、均匀度和诱导性等方面保证满足标准，才能够做出良好的道路照明设计。
[1]中国建筑科学研究院.城市道路照明设计标准.中国建筑工业出版社,2006年第16页.
[2]姚梦明,邓云塘,朱晓燕.影响道路照明舒适度的因素.照明工程学报,2013年第24页.
