城市道路电气设计

席玲玲 任丽芹

摘要：城市道路是发展城市交通运输及便利居民生活所必须的保障，也是实现市内市外资源交流共享的通道。城市道路在城市中占有重要地位，城市道路的设计直接反应了一座城市的文化、精神面貌以及发展水平。文章归纳了市政道路电气设计中的一些要点，为市政道路的电气设计人员提供一些参考。

关键词：城市道路;电气设计;道路照明

中图分类号：TU113.6+66 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）12-0085-03

引言

我国城市的发展日新月异，道路是一个城市的门面。实现道路电气的合理化及人性化设计，对提升城市的层次，便利居民的生活，以及维护城市的面貌有着重要的作用。合理的电气设计能为人们提供更为安全、舒适及节能的生活与交通环境。城市道路的电气设计主要包括两个方面：道路管道及预埋管设计，道路照明设计。本文从这两个方面出发，简要阐述道路电气设计中的设计要点。

1城市道路管道及预埋管设计

城市道路中与电气相关的的管道主要有：电力管道，通信管道。电气设计中需要考虑的预埋管设计主要有：交通信号预埋管设计，治安监控预埋管设计。

管道布置的次序（离人行道由近及远）宜为：电力电缆、电信电缆、燃气配气、给水配水、热力干线、燃气输气、给水输水、雨水排水、污水排水。垂直断面布置次序由浅及深为：电信管线、热力管、低压电力电缆、高压电力电缆、煤气管、给水管、雨水管、污水管。其中电力电缆管线必须布置在人行道或非机动车道下面，电信电缆管线可布置在非机动车道下面。各类管线的最小覆土深度如表1所示，其中10kV以上直埋电力电缆管线的覆土深度不应小于1.0m。

交通信号预埋管可按如下规则进行布置：（1）路口环型管道均为2根Ф125镀锌钢管和1根Ф80镀锌钢管。（2）路灯配电箱位置确定后，用1根Ф80镀锌钢管与最近路灯控制箱连通。

治安监控平面及预埋管可按如下规则进行布置：（1）路段治安监控采用云台带红外枪式摄像机监控形式，治安监控点与路灯灯杆结合设置，治安监控点利用路灯手孔井放置光纤熔接盒等设施。（2）监控管线的预埋：治安监控管线套管沿路灯纵向管线同沟同井埋设，人行道上电缆套管采用DN100碳素波纹管铺设。

2道路照明设计

2.1标准及光源、灯具

根据《城市道路照明设计标准》（CJJ45-2006），照明标准要求达到指标如表2。

道路照明光源及灯具的选取：

（1）支路、次干路、主干路、快速路应采用高压钠灯。（2）行人混合交通道路和居民区机动车宜采用高压钠灯或小功率金属卤化物灯。（3）支路宜采用半截光型灯具，次干路应采用半截光型灯具，主干路、快速路必须采用截光型或半截光型灯具。

此外，LED照明作为一种新技术迅猛发展，越来越多应用于城市道路照明中。这种灯对眼睛的刺激和危害较小，且具有效率高，使用寿命长、显色性好等优点。并且现在的控制技术可以任意控制LED灯的发光强度、颜色、灯具组合等。

2.2照明供电及控制方式

现今我国在设置城市道路照明灯具时主要采用以下五种方式：（a）单侧式，（b）双侧交错式，（c）双侧对称式，（d）中心对称式，（e）横向悬索式。如图1所示。

灯具的布置方式、配光类型与灯具的间距、安装高度的关系如表3所示。表3灯具的布置方式、配光类型与灯具的间距、安装高度

交通枢纽、重要道路及人流集中的广场等区段的城市道路照明应采用双电源供电，其他次重要区段的道路照明一般宜采用路灯专用变压器供电。

城市道路照明的控制方式主要包括以下三种：无线远程集中控制、单灯智能控制、模拟日照时间控制。我国很多城市都采用了无线远程集中控制方式。采用此种控制方式时，在通信中断的情况下，远动受控终端宜具有自动及手动开关路灯控制功能。单灯智能控制方式不仅能够使每个控制点的工作状态得到单独的控制，还能对单灯的照明条件和效果进行相应的调整，同时在远程控制的方式下，控制路灯的变动功率。

2.3道路照明接地系统

TN-S系统和TT系统是道路照明配电系统较为常用的接地形式。TN-S接地形式实现工作零线N和专用保护线PE的严格分开，其优点是：当系统正常运行时，专用保护线PE上没有电流，只在工作零线N上有不平衡电流。

而Tr接地系統相对于TN-S系统可采用更小截面的供电电缆，且采用四芯电缆。因此在工程投资中，Tr接地系统具有一定的优势。此外，TN-S接地系统单灯故障电流可引至其他灯具;而TT接地系统采用单灯漏电保护，若产生故障不会对其他路灯有影响。因此Tr接地系统相对于TN-S接地系统要安全。

2.4道路照明节能措施

随着社会发展，不可再生能源已经匮乏，可再生能源还在探索中。能源消耗的问题会影响国家走向繁荣富强的道路，节约能源对国家持续稳定发展的重要性不言而喻。电气节能的理念也随之不断深入创新。城市道路的照明设计不仅关系着城市的日常照明，还影响着现代化城市的整体形象与面貌。有效的照明节能设计可以极大程度地降低照明能耗，提高市政道路照明系统的经济效益、环境效益和社会效益，是创建节约型社会的一个有效突破口。

以下简要归纳城市道路照明的节能措施。

（1）选用高光效节能灯具

假设有两只灯具具有相同功率，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。通过对比效率低的光源所消耗的功率将近40%都没有发挥作用，造成了能源上的极大浪费。例如一个LED路灯要达到普通高压钠灯的亮度，所需功率只是前者的1/3左右。现在还出现了太阳能LED灯及风光互补LED灯。这两种种灯可以吸收太阳的热能或风能，将其转化到自身使用，更加有效节约能源。此外，我们还可以采用双光源灯具，深夜时关闭其中一只光源。这两个光源的功率可以是相等的也可以是不等的。这种照明控制方式不会影响到照明的均匀度，可适用于不同的布局方式。另外还可采用深夜自动降低光效的装置，能全自动实现节能。

（2）深夜关闭部分灯具

在深夜或凌晨，有些道路车流量及行人较少，全部灯具点亮会造成很大的能源浪费。对这些路段可采用在深夜关闭部分灯具的方式实现节能。可选择关闭不超过50%数量的灯具，并保证沿道路纵向相鄰的任意两盏灯具至少有一只点亮。

（3）应用智能分时段降压调光技术

城市中的道路，根据地理位置的不同，人流量和车流量会呈现一定程度的差异，甚至在同一位置的不同季节，不同时段也会出现明显的不同，有些道路白天的车流量较大，有些道路夜晚的车流量较大。若城市道路照明灯具持续保持在标准电压的状态，将会缩短灯具的使用寿命，同时也会一定程度上影响路上行人的视力，危害路人及行车安全。合理降低照明灯具的电压后，不但可避免或减少以上情况的发生，还可有效的节约电能。

选择分时段降压调节的方式对路灯的照明进行控制，通过设定不同的照明亮度，根据不同时段，不同照度，由智能控制器发出指令，实现分时段节能。

实现分时段降压调光控制的一个关键问题就是确定科学的控制开关路灯时间。以前常采用的是人工控制方法，此方法优点为灵活性较高，但显著缺点是准确度较低，且人力浪费严重。非人工控制主要有时钟控制，光电控制，微机控制等。时钟控制准确性较高但是灵活性稍有欠缺;光电控制及微机控制准确度及灵活性均较好，是目前比较先进常用的控制方法。

智能调压技术的三个主要步骤为：降压、稳压及调光。智能技术以实际状况作为出发点，对道路的照明情况进行全面考虑。在夜间，若一个路段存在车流量大，且行人多的情况时，那么这条路段可以自动的调节亮度，实现照明，使得整条路段照度较高，从而保障行人及行车安全;午夜时分，照明系统可以根据人流及车流量自行进行调节光线情况;在凌晨时，车辆及行人一般较少，照明系统通过控制自动降低亮度，实现能源节约。

操作过程主要为以下几个方面：首先，对测试对象进行确定，对同一个道路不同时间段的车流量及人流量进行测定，计算此条道路的平均流量。其次，照明系统根据平均流量值计算确定调整率。再次将调整率及计算的各种结果数据全部导入到智能降压控制系统中，通过对系统的设计优化，实现照明电压的自动控制。计算机某一时间对电压的调整是动态的，通过不断的调整最终让电压以及照度保持一致。

智能调光技术中需要用到“三遥”控制方式：遥信、遥测及遥控。遥测能够实现自动的测试系统中的电压，是实现遥控的前提。遥控就是通过对系统采集的信息（包括人流量以及车流量等）进行分析计算，通过控制核心实现对道路照明的各种控制。遥信主要承担的是维护工作。

（4）采用补偿系统

某些路灯照明的功率低，是由于路灯内的气体导致的，这会影响路灯的使用效果。系统补偿是一种解决办法，现在补偿技术也已经很成熟，可以在路灯系统的设计中考虑这种方式的应用，减少路灯系统设备的损耗。现在的补偿技术分为两种：集中补偿及独立补偿。其中独立补偿的应用比较广泛。

3结束语

道路是城市的脸面，在城市化进程飞速发展的今天，人们对城市道路的要求越来越高，绿色节能环保也成为一种必然趋势。城市道路的电气设计是保障城市发展很重要的一环。在城市道路电气设计中，需要不断思考，以求实现合理及人性化，并兼顾舒适安全节能，为城市的发展保驾护航，为人们创造出一个宜居的生活空间。