低位照明在机场立交桥的应用与实施——以兰州中川机场立交桥为例

蔺全定

甘肃省交通科学研究院集团有限公司，甘肃 兰州 730050

0 引言

低位照明是低灯位道路照明的简称，与高灯位照明、高杆灯照明相比，其存在明显差别。其最显著的特点是需要在驾驶员眼睛高度以下的位置设置照明灯，并且灯光斜向路面照射，能够在很大程度上使驾驶员免受眩光的影响。与传统的高位照明相比，低位照明方案更加节能、舒适、美观、施工方便、光线均匀。低位照明最初主要被用于景观照明和辅助照明。随着相关人员不断改进配光技术和提升灯具光源功效，低位照明在城市道路功能照明中得到了越来越广泛的应用。现阶段，低位照明在高架桥、立交桥等城市工程中得到了广泛应用。某机场立交桥采用桥梁低位照明的照明方式，文章对这一照明方式进行分析。

1 低位照明的优势与不足

现阶段，室外功能性照明灯具大多采用杆装的方式安装。在城市道路照明中，传统照明方式都使用高杆灯和常规路灯，高度大多都超过10 m。对于交通环境较复杂的交通体，和难以安装常规灯杆、拥有特殊照明需求的道路桥梁工程来说，传统的立杆照明方式无法满足其道路功能照明设计要求。

与传统立杆照明方式相比，施工人员大多在防撞墙或桥梁护栏处布置低位照明灯，不但能够集中照亮路面，而且灯具低于驾驶员视线，这种布灯形式不仅不需要设置灯杆，而且能够在降低能源消耗的同时，降低后期维修工作的难度[1]。结合桥体布置低位灯的方式能够在桥面连续地线性排列灯具，不但能够起到视觉导向的作用，而且光线不会影响下穿道路及周围建筑物，从而使桥梁拥有更加协调、完整的整体景观。但是因为低位照明拥有较低的安装高度，为了满足道路照明的各种清晰度要求，部分照明工程会设置较短的灯具间距，这会在很大程度上提升低位照明灯具的前期成本，从而限制了低位照明的发展和推广。近年来，我国不断发展建筑夜景照明，不断提升城市整体光环境亮度，这为低位照明提供了良好的应用环境，部分商业步行街和城市支路工程中也应用了低位照明。

2 工程实例分析

2.1 工程概况

本工程为兰州中川机场T3 互通立交及彩虹城立交桥照明亮化工程，主要目的是提升立交桥主匝道的亮化和照明环境，一方面通过照明为驾驶员提供更好的夜间行车环境，另一方面借助灯光美化和亮化立交桥，在夜间展现立交桥特点和城市风貌，使区域视觉效果得到提升。

该工程的机场立交桥为三层高架立交。立交桥的最上层为主匝道，是机场航站楼与高速公路之间的必经之路。主匝道的桥面长度1 420 m，为双向四车道，路面宽度为20 m，设计时速为80 km/h，照明亮化路线长度为1 310 m。

对于各地来说，机场立交桥建设都拥有非常重要的意义。该工程所涉及的立交桥为钢箱梁架设，拥有较高的科技含量和较大的主线跨度，属于当地的重要景观。在选择立交桥照明和亮化方案时，决定使用低位照明和亮化方案，即将亮化灯安装在立交桥护栏外侧，将低位照明灯安装在桥梁钢护栏上，不但能够满足立交桥夜间照明需求，还能够有效提升其装饰性和观赏性，能够更加清晰地展现桥梁的轮廓。

2.2 立交桥低位照明设计

低位照明方案设计应该满足规范性、隐蔽性、节能性、舒适性、融合性、功能性等方面的综合要求。匝道的眩光限值在5 以下，纵向均匀度为0.7，总均匀度为0.5，平均照度标准值为15 1x。

2.2.1 灯具选择

选择8 W/m 的LED 护栏灯作为立交桥照明灯具，所有灯具需要对称安装在行车道两侧护栏上，必须保证钢护栏与护栏灯之间的一体性。使用6 W/m 的LED点光源作为立交桥外侧亮化灯具，灯具应该达到IP66以上的防护等级。

2.2.2 照明控制

在安装灯具的同时需要安装LED 照明控制器，使用时序控制的方式控制LED 护栏灯，将时序开关设置在相应供电回路中，施工人员需要根据季节变化合理调整灯具实际开启时间。使用控制器控制LED 点光源亮化灯，需要与实际需求相结合展现不同照明效果，亮化时间设置为天黑后到24：00[2]。

2.2.3 箱式变电站设置

使用10 kV 单路供电维持立交桥照明亮化系统的运转。将箱式变电站设置在立交桥下，在最近的10 kV公网线路中引出高压电，采用地下管道敷设和架空线路相结合的方式将线路引入箱式变电站。箱式变电站由箱变基础、户外开关柜及变压器组成。使用不锈钢制作户外开关柜，结构为两层防盗，内部设置低、高压开关柜。使用TN-S 接地系统完成箱式变电站接地，使用SC50 镀锌钢管作为接地装置地极，保持5 m 间隔，使用40 mm×4 mm 镀锌扁钢作为母线，接地电阻不能超过1 Ω。

2.2.4 线缆敷设

所有供电回路的电缆在引出箱变后需要借助地埋穿管的方式引至附近桥墩，然后敷设在桥梁中分带和两侧布置的金属线槽内，从而将电能传送到所有LED灯具。

3 立交桥低位照明设计方案实施

LED 灯具的样式和安装方式在很大程度上会受到桥梁钢护栏的颜色、尺寸、结构的影响，钢护栏的实际情况如下：两侧钢护栏的高度为1.5 m，护栏立柱间距为1.5 m，护栏层间横向设置分为四层，使用的方钢规格为150 mm×100 mm×10 mm，层间距为400 mm；中分带钢护栏结构为门字形，横向设置分为3 层，层间距与两侧相同。

3.1 灯具选型

结合相关设计文件，考虑桥梁钢护栏的尺寸、结构、外形，再通过与业主、监理等进行协商，在该工程中最终决定使用旋转式LED 护栏灯作为照明灯具，灯具色温在3 500～5 000 K，保证驾驶员视觉舒适度，同时光效差异较小，也能够很好地穿透雾和霾。最终选择3.5 W 单像素点光源作为外侧亮化灯具。

3.2 灯具安装

在第三层护栏方管的下底面统一安装道路中分带及两侧的照明灯。灯具全部安装在第三层，以此保证道路两侧的光源高度一致，尽量避免在亮灯后干扰驾驶员视线。选择将灯具安装在方管下底面，是为了保证建筑物界限不会被灯具破坏，能够很好地隐蔽线缆和灯具，从而有效提升工程的整体美观性。使用高强度燕尾丝钻孔将灯具固定在护栏下方[3]。

在安装照明灯时应该注意以下事项。（1）因为使用串接的方式连接相连灯具，灯具两端接头的接口不同，所以应该按照同一方向安装所有灯具。在完成安装工作后，应该保证所有灯光的照射角度相同。（2）在第三层方管护栏的外侧安装亮化灯，灯具之间的间隔为0.5 m，灯具的安装固定同样使用高强度燕尾丝。使用与护栏颜色相同的塑料热缩管和铝合金线槽保护和隐蔽外漏线缆，同时能够提升美观性[4]。

3.3 金属线槽安装

该工程使用热镀锌材质的金属线槽，规格为2 000 mm×200 mm×100 mm。文章在充分考虑现场实际情况的基础上，确定了以下安装步骤：（1）桥梁两侧，直接在外侧护栏第一层和第二层之间安装金属线槽，灯具安装方便、美观、隐蔽。在钢护栏立柱上使用高强度燕尾丝钻孔完成线槽的安装固定。（2）中央分隔带，直接在中央分隔带钢护栏中间的下方安装金属线槽。这种安装方案充分考虑了美观性、隐蔽性、钢护栏尺寸和结构等因素[5]。（3）在该工程中，结合金属线槽和中央分隔带尺寸定制了“几”字形支架，能够对金属线槽起到很好的安装、固定及支撑作用[6]。

3.4 灯具接线

3.4.1 照明灯具接线方法

该工程中采用五线三相制主干电缆，电压为380 V。使用350 W 的开关电源给照明灯具供电，每32 盏灯使用一个开关电源。主干电缆上相邻的开关电源依次使用T 接的方式在A、B、C 三相上取电，保证三相平衡；每组为32 盏灯，在每组灯具的中间位置设置开关电源；以开关电源为中心，沿两侧灯具引出2 根分支电缆，每根分支电缆的中间位置都需要通过两芯三通接头，在接头两侧各有8 盏灯串联。

3.4.2 亮化灯具接线方法

（1）供电。使用350 W 的开关电源给亮化灯具供电，每90 个亮化灯具使用1 个开关电源供电，主干电缆上开关电源使用T 接方式依次从相线上取电。每组为90 盏灯，在每组灯具的中间位置设置开关电源；以开关电源为中心将每组灯具分为两段，分支电缆向两侧引出；每段的中间位置分支电缆都需要通过两芯三接头，在接头两侧各有45 盏灯串联[7]。

（2）控制。亮化灯具需要设置独立的供电和亮化控制装置，该工程通过分控器完成亮化灯具的亮化控制。分控器为RJ45 接口设备，分为8 口，使用专用接头和超五类网线与亮化灯具连接。在该工程中准备了2 个RJ45 接口备用，其余每30 盏灯与1 个RJ45 接口连接。

3.5 高架桥移动吊篮施工

该工程在立交桥的最高层施工，在安装外侧亮化灯具时需要合理利用移动吊篮，移动吊篮施工是该工程最重要的施工安全控制点。首先，工程项目部人员结合相关施工规范和自身施工经验制定了移动吊篮施工安全规范，这一制度得到了项目总工的批准，并且送到监理单位完成审核，在施工过程中严格执行了这一安全制度。其次，该工程一共制作了3 套移动吊篮，在完成制作工序后，项目部邀请各方面人员检查移动吊篮的安全性，并且在立交桥现场开展了安全试验，结合试验结果对不合理之处进行改进[8]。在确保移动吊篮满足相关要求后才准许使用，并且制定了配套的安全防护措施，为施工人员及周边其他人员的安全提供了有效保障。

4 低位照明的实施结果

在低位照明工程完成后，该机场立交桥顺利恢复通车。结果证明，在机场立交桥中实施低位照明，不但能够满足设计文件中的各项技术参数指标要求，如均匀度照度等，而且由于低位照明不需要在桥面立杆，拥有非常好的夜间照明视觉效果，能够实现灯光不刺眼、温和舒适的效果，从而带给驾驶员更好的夜间行车体验。桥面拥有清晰的护栏轮廓，提升了路面反光标线的清晰程度，并且灯光不会影响周围的居民和建筑物。另外，将亮化灯安装在立交桥外侧，由于不需要立杆，可以使景观照明免受路灯照明的影响，从而使景观拥有更好的观赏效果，全面实现节约成本、节能降耗、见光不见灯的目标，足以证明低位照明在本次机场立交桥工程中取得了非常好的应用效果，值得进一步推广和应用。

5 结束语

综上所述，合理利用低位照明技术能够解决传统高位照明不足的问题。现阶段低位照明在城市桥梁和公路工程中得到了广泛应用，相关人员可以在城市高架桥中应用低位照明技术。但是，现阶段低位照明在应用场合方面仍然受到一定限制。相关人员应该结合低位照明的特点和工程实际情况合理设计低位照明方案，从选择灯具类型、选择灯具安装方式、明确灯具安装方法、制定完善的施工保障措施等方面入手，不断优化低位照明技术，使其能够被运用在更多的城市照明工程中，能够满足城市照明的需求，从而降低资源消耗，使城市变得更加美丽。