昆明环湖南路照明设计分析

王白石 WANG Bai-shi

（云南省交通规划设计研究院有限公司，昆明 650041）

1 工程概况

昆明环湖南路道路等级为城市次干道，设计速度为40km/h，红线宽为26m（路基段）、31m（桥梁段），道路起点位于太史村老塘嘴南约400m的环湖南路，桩号为K0+000，终点位于高海高速公路止点，桩号为K11+763.208，路线总体为南北走向，沿线经过太史村、大河尾村、马家沟村、亮沟村、四家村、石牌村，下穿安晋高速公路，道路全长11783.508m，其中桥梁段长4.2km。

2 设计思路

2.1 调查研究

设计前先调查研究道路及其周围环境，包括道路横断面形式、相交道路照明情况、沿线立交或桥梁与道路路线关系、道路两侧的环境布局情况、道路所经过区域的性质（是否与河流、铁道、机场、天文台等毗邻）。在选取光源类型、灯具标准、灯杆尺寸等基本要素时，在充分遵守设计标准的前提下考虑不同区域的需求，比如生活休闲区要考虑灯光与周边环境的协调；居住区考虑基本照明需求外，还要减少灯光直射居住区窗户。在考虑灯杆外形时，将城市文化特点融合到灯型设计中，以彰显城市特点、提升城市整体形象。

2.2 合理布置路灯

灯杆布置方式是体现照明设计质量的关键要素。常见的方式有单侧布置、对称布置、交错布置，以及中央对称布置等。①单侧布置：适用比较窄的道路断面上，一般车行道不超过10m的单块板道路。此种方式特点是只占用一侧道路，节约断面空间，但总均匀度会差些。可用在照明效果要求不太高的支路上。②对称布置：在道路两侧对称布灯，均匀度较好，用在照明效果要求比较高的道路上，比如主干路、次干路。③交错布置：是道路两侧布灯的另一种方式。其优点是均匀度比较高，主要用于绿荫大道（树枝茂密遮挡灯光）或者道路开口较多无法保证对称布置的道路。④中央对称布置：适用于道路中央有隔离带的道路，比如绿化带、护墙。此种方式需要选择双臂路灯，适合用在道路两侧设施带缺乏，仅能将灯杆布置于中央隔离带的道路，或两侧人行照明需求较少或没有人行照明需要的干道上，特点是诱导性好，节省灯杆数量。

2.3 选择合适的光源类型

目前可以选择的光源主要有：高压钠灯、LED光源或陶瓷金属卤化物灯等。道路照明宜采用高压钠灯、LED光源或陶瓷金属卤化物灯。高压钠灯具有高光效、寿命长、性能稳定等特点，显色性虽然偏低但不影响道路照明的基本要求。金属卤化物灯具有光效较高、寿命长、性能稳定、显色性好等特点，使其在中心区或商业区等对颜色识别度要求高的道路上更有优势。LED光源在光效、节能、寿命等方面具有潜在优势，特别是近年来LED散热问题逐步解决、成本下降，使得LED照明产品成了照明行业的主要材料，在市政路灯节能改造或新建项目中的应用愈发普及。

2.4 选择合理的照明控制系统

在道路照明控制系统设计时，首先应与照明设施的维护管理部门提前交流，建立良好的沟通关系，全面明确管辖道路中照明设备的控制要求。其次要了解项目所在区域特点，考虑到居住区、商业区和活动区的特点，以及所在位置的经纬度情况、气候特征和影响控制系统节能的各种要素。结合这种特性，以节能减排为目标，设计适合的道路照明控制系统。比如晚上车流人流交小的次干路、支路采用全半夜“品字形”熄灯的节能措施，交通量较大的主干路，路灯后半夜关闭双光源灯具其中一个光源、关闭人行道侧辅光源或者采用智能光源调光技术实现节能。总之，从工程实际出发，以提高照明设施的综合利用率为目的，提升照明工程的经济效益。

3 照明布置方案

照明设计标准参照《城市道路照明设计标准》次干路标准值，以及《LED城市道路照明应用技术要求》纵向配光要求，中配光灯具的安装间距不宜大于4H[1]。

3.1 路基段行车道照明布置方案及计算值如图1及表1、表2

表1 照明布置方案表

表2 照明标准对比表

图1 路基段照明标准横断面图

路灯安装在非机动车道上，灯杆中心距离立缘石0.6m，直线段杆距40m，半径小于1000m曲线段杆距28m。

3.2 桥梁段行车道照明布置方案及计算值如图2及表3、表4

表3 照明布置方案表

表4 照明标准对比表

图2 桥梁段照明标准横断面图

路灯安装在桥梁护墙上。直线段杆距40m，半径小于1000m曲线段杆距28m。

3.3 灯具灯杆技术要求

①光源采用高效LED灯，灯具采用中配光型灯具，效能大于120lm/W，灯具功率因素不应小于0.9。灯具的防护等级不低于IP65。本工程推荐光源色温3500K。②桥梁等易发生强烈振动的场所，采用的灯具应符合现行国家标准（GB 7000.1、GB 7000.203）所规定的防振要求，并应加设防坠落装置[2]。③路灯采用特制金属灯杆，壁厚≥4mm，钢件经热镀锌后表面聚酯粉体涂装；灯杆采用的固定螺帽宜采用不锈钢制品并对螺栓做防锈处理；检修孔盖板为合页式防盗门盖板（竖向双合页结构，检修门下缘距地面50cm，防止雨水浸泡）。

4 供电系统

根据照明规范，道路照明负荷为三级负荷。全路段共设置双挑高低臂路灯（160W+90W）480套，双挑等臂路灯（2×200W）106套，照明负荷共计162kW。多方单位现场踏勘之后，考虑全路段设置10台80kVA路灯专用箱变，每台箱变供电半径约700m，其中1、2号桥梁箱变供电半径约1200m。每台箱变照明负荷约16kW，同时预留交警设施、远期景观亮化用电40kW。同时，在每座箱变附近设置1套照明控制柜。

5 配电及控制系统

本工程设置10套控制柜，控制系统具备远程电脑控制、本地自动控制及手动控制三种工作模式，本地自动控制器能装入365天晨昏时间表，并具有两路以上控制能力，控制系统能够控制全、半夜灯，具备失压、开门、过电流、过压、电流、电压检测等基本功能。控制柜具有后备电源，可在外部电源断电情况下维持控制系统持续工作不低于12小时。环湖南路位于城市郊区，晚上车流人流较小，同时结合养护单位要求，采用后半夜关闭部分路灯的方式实现节能。有多种方式实现半夜灯控制，主要有以下两种。

①关闭一侧路灯。这是最简便易行的方法，但这种方法仅对车行道宽度不大于13m的道路后半夜照明效果较好，而对于较宽的道路，会导致关灯一侧照度及均匀度太低，影响行车安全。②交错关灯。采用此方法后，后半夜路灯由对称布置变为交错布置，虽然照度、均匀度都逐渐降低，但“斑马效应”较少，效果较为理想。

本项目推荐采用交错关灯、“品字形”熄灯的方法节约能源，该方法有以下两种接线方式。1）每侧路灯敷设2根5芯三相电缆，1根电缆接全夜灯，1根电缆接半夜灯，路灯采用ABC—ABC三相跳跃式接线。该方法容易实现路灯三相平衡，但每侧路灯需要敷设2根电缆，经济性较差。2）每侧路灯敷设1根4芯两相电缆，全夜灯、半夜灯分两相接线，电源节点位置选在供电范围约三分之一处，以确保三相平衡。该方法仅需每侧敷设1根电缆，即可实现路灯的全半夜控制，较为经济。接线方式如图3所示。

图3 全半夜灯接线示意图

本工程采用4芯两相电缆的接线方式，实现全半夜控制。路灯主线选用YJV-0.6/1kV-电缆，穿1根Φ75PE保护，非机动车道下埋深不小于0.7m，人行道下埋深不小于0.5m，每档电缆安装3个防盗夹；穿越车道、路口时，穿DN100镀锌钢管保护，埋深不小于1.0m。桥梁段路灯主线穿1根Φ75PE管暗敷于防撞护栏内，并预留接线手孔。

上述方案灯具末端压降小于10%，LED灯能正常点亮。每套灯具均配置熔断器保护[3]，避免路灯发生短路故障时大范围停电事故。控制节点的配电设施采用两套交流接触器，分别控制全夜灯和半夜灯，在后半夜时关闭半夜灯，以节约能源。

6 路灯基础

路基段灯杆布置于非机动车道，为尽量保证行车安全，灯杆中心距离立缘石外侧0.6m，且灯杆基础顶低于地面30cm，避免螺栓和法兰外露。灯杆基础尺寸800mm×800mm×1500mm，螺栓距离为300mm×300mm。基础采用C20混凝土浇筑。基础旁设置尺寸为500mm×500mm的分线盒。桥梁段灯杆安装于桥梁护墙灯座上，由于护墙顶宽度较小，因此需局部扩大护墙基础尺寸，加宽部分尺寸为850mm（长）×340mm（宽）×650mm（高），边缘倒角半径100mm（确保基础美观）。基础上预埋钢板尺寸为300mm×300mm。基础旁设置接线箱，以便主线与支线T接。基础及预埋件均与护墙一次浇筑完成。（图4）

图4 桥梁段灯杆基础图

7 接地保护

①采用TN-S接地形式，N线与PE线在变压器处接地后完全分开。②灯具外壳、灯杆、法兰螺栓整体接触良好。路基段路灯基础内埋地敷设一根40×4热镀锌扁钢，1.0m长，与地脚螺栓可靠焊接。并且设重复接地极，接地极采用L50×50镀锌角钢，2.5m长，埋深不小于0.8m。接地电阻要求不大于4Ω。③桥梁段路灯接地保护采取与桥体做等电位联接的方式，灯杆就近作接地处理，利用护墙内的钢筋作为下线，利用桥梁基础钢筋作接地极。电气装置的金属部分，均应与PE干线可靠连接。

8 总结

环湖南路全线较长，既有路基段，又有特大桥梁。设计过程中，经过实地调查、路灯样式进行比选、照明参数的模拟计算、及电源接入点位置的准确定位，并多次进行方案汇报、专项评审，才确定了具体的照明设计方案，可为类似工程项目提供参考。本项目于2014年5月开工，2018年7月20日完成竣工验收并投入运行。曾被广大网友誉为“最美环湖路”。既是滇池流域水环境治理“十二五”规划建设六大工程中“环湖截污和交通工程”的重要组成部分，也是昆明打造国际知名旅游城市的重要景观环节，而且还是云南省获得的第一个市政园林工程鲁班奖工程。