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天津市志成道立交桥区高杆灯照明设计
2015-01-29 11:11:22  作者:  来源:中国设计师网  
  •   本文通过照度分析计算及工程造价核算的方法,对天津市外环线志成道立交照明工程的两个方案进行研究和对比,最终确定了采用高杆灯照明的方案,并对其优点作出详细分析。

  1 引言

  城市道路桥梁照明是城市基础设施的重要组成部分,道路照明设计又是道路照明建设的首要环节,合理的照明设计可以使照明工程更为高效、节能并节省建设投资和运行成本。[1]

  外环线东北部调线工程是天津市“十二五”期间重点工程项目,建成后天津市外环线将由原来“鸭梨”的形状变成椭圆的“土豆”形状。届时,外环线全长约80km,环内新增近80km2土地。工程范围内共修筑道路25km,大型互通立交桥4座,分离式立交4座,全线按快速路标准设计。外环线改造完成后,不仅解决了外环线东北段拥堵问题,极大提高外环线的通行能力,还为中心城区的发展提供了新的发展空间。

  本文将介绍该工程中志成道立交桥区部分的功能性照明设计,通过对两个方案的比较,阐述高杆灯替代普通灯杆在技术上及经济上的优势。

  2 立交桥区照明设计原则

  志成道立交桥连接着南北向的外环线以及东西向的志成道延长线,此两条路皆为城市快速路,故该处为重要的交通节点。该桥为苜蓿叶型,桥梁主线部分东西向为双向八车道,南北向为双向十二车道,匝道共10条,宽度8m~9m,全桥中心区域面积约32万平方米。

  依据2006年国家颁布执行的《城市道路照明设计标准》,对城市道路功能性照明有以下技术指标规定:

  主干路(快速路):平均照度20/30lx,均匀度≥0.4,功率密度≤1.25W/m2 ;

  辅道(匝道):平均照度10 /15lx,均匀度≥0.35,功率密度≤0.85W/m2。

  立交桥属于重要的交通交汇区,应适当提高照明标准。

  大型立交区域照明最佳方案应采用高杆灯照明,其在施工难度、维护难度及美观等方面拥有较大优势。但每座高杆灯价格在20万元以上,是普通灯杆的数十倍,给人以与常规照明方案相比,工程造价相对较高的印象,这正是目前业主普遍不愿接受高杆灯的原因。本工程在方案阶段应业主要求,给出了以普通灯杆为主,高杆灯为辅的设计方案,同时给出了高杆灯为主的方案作为比选,下面分别予以介绍。

  3 普通灯杆照明方案

  本方案主要以普通灯杆照明为主,在桥区4个苜蓿叶形匝道中心处分别设置4座35m高杆灯,为匝道环照明。具体布置如图1所示。

  

图1 立交桥中心区高杆灯布置图

  该方案中,考虑桥面高度及灯具照射保护角度的要求,每座高杆灯有效照射半径约70 m,仅能覆盖4个匝道环,桥梁主线、四周匝道,桥区内地面辅道,均需设置灯杆或隧道灯照明。具体高杆灯位置及照射范围如图中虚线圈所示。

  3. 1 主线(南北向)布灯方案

  该路段道路断面形式为: 7m 2车道辅道+1m侧分带+16m 4车道快速车道+ 6m中央分隔带+16m 4车道快速车道+1m侧分带+7m 2车道辅道。依前文所述设计标准,采用辅道两侧及中央分隔带处布灯形式,灯杆对称设置,杆高12m,挑臂1.5m,间距42m,每杆装2套250W高压钠灯。布灯断面如图2所示。经初步计算,路面平均照度为:

  平均功率密度为:

  以上计算中皆以单幅桥面( 24 米宽) 为计算对象。

  其中, ——光源光通量,2 套250W 高压钠灯取2×27000lm;

  ——利用系数,依据灯具产品手册及布灯形式,取0.4;

  ——维护系数,依据照明规范取0.75;

  ——双侧对称布灯,该项取2;

  ——布灯间距,取42;

  ——路面宽度,单幅桥面取24。

  功率密度计算中,考虑镇流器功耗时,总功率按灯具功率的1.05倍取值。

  计算指标满足规范要求。

  

图2 南北向主线道路照明断面图

  3. 2 主线(东西向)布灯方案

  该路段道路断面形式为:16m 4车道快速车道+3.5m中央分隔带+1m 4车道快速车道。本路段采用道路两侧对称设置灯杆,杆高15m,挑臂1.5m,间距52m,每杆装2套400W高压钠灯。布灯断面如图3所示。经初步计算,路面平均照度为:

  平均功率密度为:

  其中, ——光源光通量,2套400W高压钠灯取2×48000lm;

  ——路面宽度,取35.5。

  功率密度计算中,考虑镇流器功耗时,总功率按灯具功率的1.15倍取值。

  计算指标满足规范要求。

  

图3 东西向主线道路照明断面图

  3. 3 匝道及地面辅道布灯方案

  匝道及辅道断面形式较多,本文仅以8m宽的道路为例,采用单侧布灯形式,灯杆高9m,挑臂1m,间距30m,每杆配150W高压钠灯一套,经计算,路面照度为20.4lx,平均功率密度为0. 75W/m2,满足规范要求。计算过程略。

  4 高杆灯照明方案

  该方案在桥区设置12 座高杆灯,根据所辖区域桥面的高度,灯杆高度选择30m、35m和40m三种规格,每座灯杆装设10至15套1000W高压钠灯泛光灯具,有效照射半径取60m至80m不等。高杆灯完全覆盖桥区范围,故主线、匝道及地面辅路均不需再设立灯杆。具体布置见图4。

  

图4 高杆灯覆盖全桥区示意图

  该方案桥面照度值的计算非常复杂,需要借助专业的照明设计软件来完成。我们将所有桥面、路面的宽度及高程等信息输入软件建立模型,并按配光曲线为高杆灯建立模型,将初步设计的布灯点位插入其中,依据计算结果反复调整每座高杆灯的位置及高度,最终确定出最佳的设计方案(图5、图6、图7)。

  

图5 单座高杆灯半径100m照度分布图

  

图6 东西向主线桥面照度逐点计算值

  

图7 北侧两匝道照度灰阶图

  5 方案分析比较

  方案一中桥区范围内除4座高杆灯外,尚需设置9m灯杆230座,12m灯杆140 座,共需沿桥敷设电缆13000m(按采用YJV-1 /5X16 规格电力电缆沿桥穿G70钢管敷设核算造价)。

  方案二中12座高杆灯已能满足桥区照明,无需另设灯杆,仅需为高杆灯敷设电缆约6000m。方案主要工程量对比见下表。

  经造价专业核算,方案一的工程费用为473.24万元,方案二工程费用为434.74万元,二者相差不大,且后者略有优势。经分析,其造价优势主要体现在电缆敷设的节省上。我们可明显看出,在大型互通立交的照明设计中,尽可能采用高杆灯可大大简化设计及施工的工作量。同时,常规的灯杆照明也不能满足桥梁景观的设计要求[3],它容易造成视觉上的凌乱感。在日后的维护工作中,高杆灯由于配有电动升降机构,也方便了灯具的维修和更换。

  主要工程量统计表

 

高杆灯(座)

9m路灯(座)

12m路灯(座)

电缆及管材(m

总投资概算(万元)

方案一

4

230

140

13000

473. 24

方案二

12

0

0

6000

434. 74

  6 总结

  高杆灯造价虽然昂贵,但应用于立交桥区,可代替大量灯杆,并节省电缆及相应管材的敷设长度,因此工程总投资未必增加。相反,却为工程带来了诸多方面的优势,故在立交桥功能性照明设计中,当客观条件允许时,应优先考虑采用高杆灯照明方式。

  参考文献

  [1] 牟娜.城市道路照明设计[J].照明工程学报,2012,23(4):100~102.

  [2] 王晓媛,齐维贵.我国城市道路照明节电技术研究与应用现状[J].照明工程学报,2010,21(1):12~18.

  [3] 王卿,邓丹平.功能照明和桥梁景观的一体化设计[J].照明工程学报,2012,23(6):141~145.

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