【聚焦】“道路照明”
照明设计师交流中心
·
2016-06-21
道路照明（road lighting）是指在道路上设置照明灯具是为了在夜间给车辆和行人提供必要的能见度。道路照明可以改善交通条件，减轻驾驶员疲劳，并有利于提高道路通行能力和保证交通安全，此外，还可美化市容。
随着经济发展和人民生活水平的提高，道路照明系统已成为一个城市现代化水平的重要标志，人们对城市道路照明的要求越来越高。路灯作为城市亮化工程的主要组成部分起到了非常重要的作用。路灯不仅提供夜间交通安全照明，更是维持夜间治安必要的设施，从路灯设施的好坏可以看出城市现代化的水平，世界各城市对路灯设施的建设均非常重视。
发展概况
道路最初是用点燃木材照明，后来逐步发展为用油灯、汽灯、电弧灯、碳丝白炽灯、高压汞灯，现今道路照明主流光源为高压钠灯。基于全球性节能减排政策，部分新型节能光源（如LVD无极灯、LED灯和新型索明氙气路灯）也已逐步应用到道路照明工程中，并发展迅速。1558年巴黎街道上设置了装有松脂或木条的容器，天黑时点燃松脂或木条照明。1667年冬季，在一些街道上改用油灯。1806年，美国巴尔摩城的街道用汽灯照明。1842年，巴黎出现电弧灯，不久就将这种灯应用于街道上。1878年，英国人J.W.斯旺首先提出用碳丝白炽灯。1932年，荷兰人开始在街道上用低压钠灯照明。1935年，发明了高压汞灯。1965年，高压钠灯问世，并用于道路照明。中国最早是1865年在上海南京路上安装了10盏煤气灯；1882年在上海外滩安装10盏电弧灯；1890年开始在上海街道上使用白炽灯。各国除在城市道路上采用沿路设灯连续照明和在部分高速公路或交通量很大的公路上采用连续照明外，在一般公路上，由于经济效益问题，多不采用连续照明。
我国城市道路照明的现状
自2l世纪以来，我国经济建设进入了高速发展的时期。城市化的建设突飞猛进，城市道路新建、改造工程大量增加，作为城市道路建设的配套工程——道路照明的规模也越来越大。据有关资料统计：2010年末，全国657个城市共有道路照明灯约1774万盏，“十一五”期间净增道路照明灯567万盏。
路灯作为城市基础设施的组成部分，在城市的交通安全、社会治安、人民生活和市容风貌中居于举足轻重的地位，标志着城市的实力和成熟的程度，成为城市景观的重要组成部分。道路照明在提高城市形象、改善城市环境的同时，不可避免地带来能源的巨大消耗，特别是一些设计配置不合理、不科学的照明工程，既浪费了能源也造成了光污染，破坏了居住和生态环境的平衡，加剧了用电紧张。据统计，城市路灯照明占我国照明耗电约30％。随着城市建设迅速发展，路灯电能消耗也在逐年快速攀升，但电能利用率还不到65％，电能浪费严重。
在满足城市居民和八方来客生活和工作需要，满足交通安全、交通顺畅的前提下，应提倡低碳经济，推广绿色照明。国家住建部于2011年发布了《“十二五”城市绿色照明规划纲要》，《纲要》要求“十二五”时期各地要以构建绿色生态与健康文明的城市照明光环境为目标，以保障和改善民生作为加快转变城市照明发展方式的基本出发点，倡导绿色照明消费方式，在满足城市照明基本功能的前提下降低照明的单位能耗，提高城市照明的质量和节能水平，实现城市照明发展方式的转变。
质量标准
通常用规定的路面平均照度和均匀度两个指标。前者的单位是勒克斯，即每一平方米水平照射面积上，均匀分布1流明的光通量。后者是最小水平照度与平均水平照度的比值。实际上，路面的亮度分布与照度分布有相当大的差别。采用路面照度作为道路照明指标不能给出视感条件的真实情况。因此，国际照明委员会建议道路照明的质量用路面亮度、均匀度、眩光和诱导性四个指标衡量。亮度是道路表面单位面积上反射出的光量，用cd/m2作单位。均匀度是路面上亮度分布的均匀程度。影响驾驶员视觉舒适感的均匀度等于行车线上路面最小亮度与平均亮度之比。即使平均亮度较高，但亮度分布不均匀的路面，在明暗相差很大的地方障碍也难以发现。眩光是强光直射驾驶员的眼睛,使眼睛不舒适，产生视觉障碍，看不清物体的现象。眩光使眼睛不舒适的程度用表示主观感觉的眩光指数G评定。国际照明委员会推荐：G=1，无法忍受；G=3，有干扰；G=5，允许的极限；G=7，比较满意；G=9，无影响。眩光与光源的亮度、视线与光源的夹角、路面平均亮度等因素有关。诱导性是用照明告知驾驶员有关前方道路线形、起伏、交叉、车流分合的有关信息。国际照明委员会建议，城市干道、高速公路的路面亮度取2cd/m2，纵向均匀度取0.7，G=6。日本已采用路面亮度作为道路照明指标。美国等多数国家仍用照度作道路照明标准。照度和亮度可以互相换算。路面P点的亮度等于该点的照度乘该点的亮度系数。
照明作用
在城市的机动车交通道路上设置照明的目的是为机动车驾驶人员创造良好的视觉环境，以求达到保障交通安全、提高交通运输效率、降低犯罪活动和美化城市夜晚环境的效果。在人行道路以及主要供行人和非机动车使用的居住区道路上设置照明的目的是为行人提供舒适和安全的视觉环境，保证行人能够看清楚道路的形式、路面的状况、有无障碍物；看清楚同时使用该道路的车辆及其行驶情况和意向，以便能了解车辆的行驶速度和方向、判断出与车辆之间的距离；行人相遇时，能及时地识别对面来人的面部特征并判断其动作意图，方便人们交流，并能够有效防止犯罪活动；此区域的道路照明还能对居住区的特征和标志性景观以及住宅建筑的楼牌楼号进行适当的辅助性照明，有助于行人的方向定位和寻找目标需要；另外，居住区的道路照明有助于创造舒适宜人的夜晚环境氛围。
今后道路照明的发展方向是注意节约能源，选用发光效率高的光源改装现有道路照明，逐步更换大量使用着的小白炽灯。随着新光源的出现，道路照明器安装高度趋于加高，纵向间距趋于增大。
城市道路照明节能措施
合理的设计
在城市道路照明节能的工作中，合适的 （ 亮 ） 照度是首先要重视的问题。要按照《城市道路照明设计标准》cjj45-2 00 6标准要求，根据城市道路的性质和规模，进行道路照明设计，提出多种设计方案，进行综合性技术经济分析比较，从中选出技术先进、经济、节能的设计方案，不能脱离规范，片面追求亮度，追求美观，追求奢华。
由于道路照明只是道路设计的附属工程，因此许多设计人员对此并不重视。一些设计人员往往只考虑照度而不考虑功率密度；或不分清是水泥路面还是沥青路面，造成路面照度超标；又或者只是为了满足安全性而不考虑造价、成本 。 一味地加大路灯基础的钢筋用量或者配电电缆等，造成不必要的浪费。
由此可以看出，合理的设计，是节能的前提，设计人员应该加强自身的专业知识和业务素质。
绿色节能路灯
现在城市路灯主要光源是金卤灯和高压钠灯。在相同功率下，高压钠灯的光通量可以达到80 l m /W ～ 130 l m /W ，且它的透雾性好，按照同样标准的道路要求，高压钠灯无疑是首选 。 随着新技术、新材料的不断发展，新的路灯不断诞生，其中包括LED和无极灯，特别是LED灯的发展非常快，与传统照明技术相比，LED照明具有超强的 节能环保 优势，被称为“21世纪的照明新光源”。
LED是以半导体二极管为发光源的新型光源，具有功耗小、寿命长、体积小、重量轻等诸多优点。和高压钠灯相比，LED的光输出具有定向性，通过特殊的灯具配光设计，灯具的发光效率能做得很高，新型大功率LED灯可以节约80 ％ 的电能，在道路照明效果上基本也可以取代高压钠灯，且寿命还是普通路灯的3倍 ～ 4倍，加之其显色性高、年平均维护成本低，现已在许多大中城市得到大力推广。如果将高压钠灯逐步改为LED灯，其社会效益和节能减排效应将会有明显的提高。此处以一条4km的道路为例说明LED的节能效果：约每30m安装一盏路灯，道路两侧对称布置，共需路灯约268盏。如果选用250 W 的高压钠灯 （ 不考虑整流器等损耗 ） ，以每天12小时、一年365天开灯计算的话，一年的用电量大约29 . 35万度，假如按每度电0 . 65元计算，一年电费约19 . 07万元；等效换成普通LED路灯的话，可以选用 1 OO W 的LED(不考虑损耗)，同样以每天12小时、一年365天开灯计算，一年的用电量约l1 . 74万度，电费约7 . 63万元。对比可以看出，仅电费节约 11. 44万元，与此同时，道路照明的总负荷减少了，因此也可以减小电缆的截面 ， 扩大供电半径。
近年来，号称安全 节能 无污染的太阳能路灯也在一些地方开始投入使用。太阳能路灯以太阳光为能源，白天太阳能电池板给蓄电池充电，晚上蓄电池给路灯供电，因其具有不受市电供电影响、不用开沟埋线或架空电线、安全节能无污染、只要阳光充足就可就地安装等特点而受到人们的关注。因此在阳光充足等条件许可的情况下，可以尽量选用太阳能路灯做照明光源 。 但由于此种路灯受地域条件的限制，因此并未广泛使用。
半夜灯控制方式
目前，大多数城市采用半夜关闭半数光源 （ 路灯隔盏关灯 ） 的节能方式，显而易见，节电运行时段节能达50％，总体约达30％左右。这种做法虽然能够达到节能的目的，但也会使路面亮度分布不匀，给治安及交通安全带来隐患。
合理的控制方法，是要在保证安全的前提下做到节能。一种比较合理的控制方法一半夜灯控制法：在上半夜，道路照度水平、均匀度均按实际道路等级要求进行；在下半夜人稀车少的路段，道路照明可以降低一个等级标准，即主干道、快速路按次干路的标准执行，次干路按支路的标准执行，支路按原标准的70％左右执行。具体可以由以下方法实现：在条件允许的情况下，可以采用双光源灯具，在上半夜双光源全部开启，而在后半夜，可关掉其中一只光源；或者机动车道全夜保持照明，人行道在后半夜把照明关闭。
智能控制
智能控制也能起到一定的节能效果。传统的定时钟控制，虽然能每天自动控制开、关灯时间，但随着季节的变化，日出日落的时间差异很大，使得换季时段要投入人力对时钟控制器的设定时间进行修正。时间控制器的精度低，误差大，而微电脑智能控制器是一种根据地球不同经纬度的日出日落时间变化而自动调整开灯、关灯时间的控制器。只要一次性设置好相关的参数，控制器就能根据当地每天日出日落的时间变化而自动调整，准确的修正开、关灯时间。这样就能够避免由开、关灯时间的误差 造 成的电能浪费。
