基于DIALux软件的前山镇市政道路照明设计研究

陈志雄

中冶京诚工程技术有限公司 北京 100176

1 绪论

1.1 研究背景和意义

随着前山镇的城市发展和交通网络的不断完善，对道路照明设计的需求越来越迫切。良好的道路照明设计不仅可以提高夜间行车的安全性，还可以增加市区的亮度和美观度，提升市民的生活质量。因此，进行基于DIALux软件的市政道路照明设计研究具有重要的实践意义和应用价值。

1.2 国内外道路照明设计研究现状

国内外已经进行了大量道路照明设计的研究工作。国外一些发达国家和地区，如美国、德国等，已经建立了完善的道路照明设计标准和规范，并积累了丰富的经验。国内也有一些城市进行了道路照明设计的研究和实践，但仍存在一些问题，如设计标准的不健全、技术应用的不成熟等。

1.3 研究目的和内容

本研究的目的是基于DIALux软件对前山镇的市政道路照明进行设计研究，以提升道路的亮度和安全性。具体研究内容包括：了解前山镇的道路状况和交通特点，调查道路照明的需求和问题；介绍DIALux软件的功能和使用方法，应用该软件进行道路照明设计；优化设计方案，提出具体的照明设备和灯具布局；并进行实地测试和评估，验证设计方案的有效性和可行性。

2 前山镇市政道路状况分析

2.1 前山镇道路概况

前山镇是一个城市化程度不高的地区，拥有一定规模的市政道路网络。道路网络主要是支路，连接着各个居民区、商业区。根据现场外业调查报告，目前人民路的路灯布置比较合理，两侧商户较多，也是连接前山镇政府的主要道路，因此选用人民路作为本次的研究对象。

2.2 道路环境特点和交通流量情况

前山镇的道路环境特点主要有以下几个方面：

道路宽度不一：道路的宽度因道路等级、功能和用途而有所差异，有些道路宽度较宽，而有些道路较窄。

行人和非机动车较多：前山镇的行人和非机动车辆较多，尤其是在商业区和居民区，存在交通混乱、隐患较多的问题。

道路用途多样：道路覆盖着不同的用途，包括居民区和商业区的支路，以及行人步道和自行车道等。

根据市政部门的数据，前山镇的交通流量较大，尤其是商业区周边的道路上。早晚高峰时段，交通流量较高，车辆密度较大。同时，道路上的行人和非机动车也比较多，增加了交通安全方面的压力。

2.3 道路照明设施现状和问题分析

前山镇的道路照明设施主要是路灯，用于提供夜间照明和改善道路能见度。然而，目前市政道路的照明设施存在一些问题：

照明不均匀：不同道路段的照明情况差异较大，有些地方照明较强，而有些地方则较暗，存在照明不均匀的问题。

照明强度不足：部分道路的照明强度较低，无法满足夜间道路行驶的要求，影响了驾驶员和行人的安全。

灯具老化和损坏：由于一些照明设施的老化和损坏，部分路灯无法正常工作，需要维修或更换。

2.4 测量计算路面平均照度和照度均匀度

本次选用的光照度计的技术参数：

执行标准：GB/T39388-2020；照度范围：0-200000 Lux；测量精度：±4%+10；重复测试性：±2%；温度范围：-10℃-50℃。

在照度测量中，本次采用九点法来测量，用于评估照明设施的光照强度。九点法的操作步骤如下：在需要测量的区域中，选择九个测量点，这些点应该代表整个区域的光照情况。使用照度计，依次在这九个点上进行测量。确保每次测量都使用相同的高度和方向，以确保测量结果的可比性。

根据上面测量方法及下面计算公式，算出现场路灯实际平均照度和照度均匀度。平均照度计算公式：

Eav=∑Ei/M·N；

Eav:平均照度，单位为勒克斯（lx）；

Ei:在第i个测点上的照度，单位为勒克斯；

M:纵向测点数；

N:横向测点数。

照度均匀度计算公式：

U=Emin/Eav；

Emin：最小照度。

表1 路灯照度测量数据表（表格来源：作者自绘）

3 基于DIALux软件的照明设计方法

3.1 DIALux软件介绍及对比

DIALux是一款专门设计用于室内和室外照明设计的软件，与其他软件相比拥有以下优势：

照明设计专业性：DIALux是一款专门设计用于照明设计的软件，拥有丰富的灯具库和光学数据，能够提供专业的照明设计方案。

免费使用：DIALux是一款免费的软件，用户可以免费下载并使用，无需支付订阅费用。

用户友好性：DIALux拥有直观的界面和易于使用的工具，使得用户可以快速上手并进行专业的照明设计。

实时渲染：DIALux可以提供实时渲染效果，让用户能够立即看到设计效果，并进行即时调整和优化。

相比之下，其他照明设计软件可能需要付费购买或订阅，功能不如DIALux专业，界面可能不够友好，渲染效果可能不够实时等。因此，DIALux在照明设计领域有着明显的优势。

3.2 照明设计流程和步骤

步骤1：建立项目文件并设置基本信息。

步骤2：绘制道路几何图形并确定道路尺寸。

步骤3：选择合适的灯具并设置灯具参数。

步骤4：进行光线模拟和分析。

步骤5：优化设计方案。

步骤6：生成报告和结果。

3.3 照明设计参数的设置和选择原则

在进行照明设计时，需考虑以下参数和选择原则：

光照要求：根据道路类型和用途确定所需的光照要求，包括均匀度、照度和颜色温等。

灯具功率和效率：根据道路尺寸和照明要求，选择合适的灯具功率和效率。高效能的灯具可以提供更好的能源利用效率。

灯具布局：根据道路几何图形和照明要求，合理安排灯具的布局。通常需要保证照明均匀度和光线的合适投射角度。

光源颜色：根据道路使用情况和环境要求，选择合适的光源颜色温度，如暖白色或自然白色。

环境影响：考虑周围环境的影响，如附近建筑物、树木和行人等。合理考虑环境特点，减少影响照明效果的因素。

4 基于DIALux软件的市政道路照明设计

4.1 设计概况

本文以广东省湛江市徐闻县前山镇的人民路为例，人民路为镇区道路改造沥青路面，起点位于幸福路与后坑大道交叉处转盘，终点位于前山旧圩村X254县道，呈东西走向，全长1156.29m，道路等级为城镇支路，设计时速20km/h。

4.2 设计原则

通过 DIALux 模拟确定标准直线段的照明效果，技术参数达到国内规范标准要求，再应用到整条道路。人民路道路标准宽度为22m=4.0m(现状人行道)+ 0.25m(路缘带)+2.5m(停车位)+4.25m(机动车道) +4.25m(机动车道)+2.5m(停车位)+ 0.25m(路缘带)+4.0m(现状人行道)。根据CJJ45-2015《城市道路照明设计标准》[1]，人民道路照明标准直线段设计相关参数为：

表2 人行道及非机动车道照明标准值（表格来源：城市道路照明设计标准CJJ45-2015）

表3 机动车道交通道路照明标准值（表格来源：城市道路照明设计标准CJJ45-2015）

根据照明标准的规范，我们可以通过使用DIALux软件中包含的欧洲标准EN 13201[2]来进行分析，以确定LED路灯在行车道和人行道上符合特定照明标准要求的CE等级。在这个过程中，选择CE等级进行设计是相当重要的，因为CE等级被明确定义为适用于行车道和人行道的照明需求。

4.3 DIALux软件道路建模

本次道路照明计算使用的是DIALux4.13版本软件，选择手动建模方式建立道路模型，然后输入相关道路参数。通过手动建模方式进行道路照明计算，能够更灵活地调整参数，确保设计方案更符合实际需求。DIALux软件内置的欧洲标准EN 13201进行分析，可以确定人民路（支路）机动车道照明标准要求为CE4等级，人民路（支路）人行道照明标准要求为CE5等级。

图1 人民路DIALux道路二维模型图（图片来源：作者利用DIALux软件制作）

4.4 设定路灯布置形式及灯具参数

根据现场外业调查报告，人民路路灯布置方式为双侧对称布置，灯杆高度为8m，灯杆布置间距在18-50m左右，布置间距无明显规律。结合现状道路以及规范标准，在标准路段道路两侧对称布置8m单臂杆路灯，机动车道采用LED 80W半截光型灯具，灯杆间距为25m；灯具的悬臂长度1.2m、灯具的仰角为5°,灯杆距路缘石0.7m。

4.5 DIALux软件路灯建模

在道路模型的基础上导入厂家提供的灯具文件（IES、CIB、ULD、LDT）,本次导入的是LED80W(路灯专用配光),色温5000K,显色性Ra≥70，根据路灯布置形式及灯具参数，在导入的灯具文件输入参数，生成人民路DIALux路灯模型图。

图2 人民路DIALux二维路灯模型布置图（图片来源：作者利用DIALux软件制作）

4.6 DIALux模拟计算

根据原先设定的路灯布置形式及灯具参数，在人民路两侧对称布置8m单臂杆路灯，机动车道采用LED 80W半截光型灯具，灯杆间距为25m；灯具的悬臂长度1.2m、灯具的仰角为5°,灯杆距路缘石0.7m。利用DIALux生成人民路路灯3D效果图、3D伪色图，并导出测光结果，详见下图表。

图3 人民路80W路灯3D效果图（图片来源：作者利用DIALux软件制作）

图4 人民路80W路灯3D伪色图（图片来源：作者利用DIALux软件制作）

表4 人民路机动车道测光结果（表格来源：作者根据DIALux软件绘制）

表5 人民路人行道测光结果（表格来源：作者根据DIALux软件绘制）

4.7 DIALux模拟计算结果分析

根据DIALux生成的测光结果显示，采用80W的路灯时，在人行道上的平均照度约为10.83 lx，机动车道上的平均照度约为19.96 lx。人行道最小照度均匀度为0.49，机动车道的最小照度均匀度为0.62。这些结果表明设计满足了城市支路照明标准。

4.8 DIALux报表输出

DIALux报表输出涵盖了多个方面的关键信息，包括项目概述、光源信息、照明布局、照度分布图、均匀度分析等。项目概述部分提供了基本的项目信息，帮助用户快速了解项目背景和相关设计者信息。光源信息部分列出了使用的光源的类型、数量和光学参数，为设计者提供在设计中使用的光源相关信息。

5 照明设计效果评价与优化

5.1 设计值与标准值对比

DIALux生成的照明设计值与相应的照明标准值进行对比分析，可以清晰地评估人民路的机动车道和人行道的照度、均匀度等指标是否符合规范要求。测量结果显示这些指标均达到规范要求，证明了利用DIALux生成的设计方案是可靠的，而且在实际应用中表现良好。这一结论为道路照明系统的设计和实际应用提供了有力的支持，同时也为未来类似的照明项目提供了宝贵的经验和参考[3]。

5.2 设计方案的优化和改进措施

针对本次设计方案存在以下不足及需要优化：

灯具选型优化：通过对不同类型的道路和交通流量情况进行更详细的分析，选择更适合的灯具类型和规格。例如，道路交叉口需要更高亮度的灯具来确保良好的照度和均匀性。

光线模拟和实地测试：进行更精确的光线模拟和实地测试，验证设计方案在实际使用情况下的效果，确保满足安全和舒适的照明需求。

注意考虑周围环境因素，如建筑物、树木等对照明效果的影响，并相应调整设计方案。

环保性和能效改进：进一步优化设计，减少光污染，避免光线向周围环境过度散射。

安全性改进：根据实地测试结果和事故统计数据，对设计方案进行调整，确保照明能够提高行车和行人的可见性，降低交通事故风险。强化对于灯光方向性和眩光的控制，采用适当的遮光措施，减少对驾驶者和行人的视觉干扰。

6 总结与展望

6.1 研究工作总结

在本研究中，我对照明设计进行了系统的研究和分析。通过调查研究、实地勘察和数据分析，明确了照明设计的目标、原则和方法。在设计过程中，我也考虑了环境要求、安全性和能耗等方面的因素，并提出了相应的设计方案和优化措施。通过对比分析和经济效益评估，为照明设计的实施提供了建议和支持。通过本研究，我对照明设计有了更深入的理解，并提出了可行的解决方案。

6.2 存在问题和不足

在研究过程中，我也面临了一些问题和不足之处。首先，我的研究范围有限，主要集中在照明设计的基本原则和方法，还有一些相关内容未能涉及。其次，由于实践条件的限制，我无法进行大规模的实际应用和验证，只能通过调查和模拟分析来评估照明设计的效果。

6.3 研究展望和进一步研究方向

针对存在的问题和不足，我提出以下进一步研究方向和展望：

扩大研究范围：进一步研究照明设计与建筑结构、景观设计等方面的关联，提高研究的全面性和系统性。

实地验证与应用：通过实地实验和案例应用，验证和评估研究结论的有效性和适用性。