城市道路照明设施的研究毕业论文.doc

1、 佳木斯大学 汽车运行材料 摘要 早期人类的夜间活动 ,只不过是白天劳动的准备与延续 ,随着生产力水平的大幅提高 ,城市化进程的加快 ,人类夜间活动变得频繁。城市 夜居变得丰富多彩 ,而公园照明则是城市夜景中的亮点。如何使公园照明设计更加人性化 ,更加符合人们游憩活动规律 ,更加让人们感到舒适和愉悦 ,便成为公园照明设计者研究的一个重要课题。其中 ,公园道路照明的设计 ,则是人们对道路照明的功能与美的需求的缩影 ,它反映了设计师对公园的整体把握 ,体现了夜间公园的功能魅力。 国家建设部、发改委于 2004 年在城市道路照明设施管理规定的基础上经过修改 ,发出关于加强城市照明管理促进节约用电工作

2、的意见的通知。文中指出 “ 大力推广节能技术 ,提高电能利用效率 ;严格按照照明设计标准规范进行照 明设施的建设 ,不得超标准建设 ;新建、改建照明项目必须采用科学的照明设计方法 ,推广采用高效照明电器产品和节能控制技 术” 等以上规则。随着我国经济建设的高速发展 ,社会城市化建设突飞猛进 ,因此 ,与之相匹配的城市道路照明的改造和新建工程也急剧骤增。但是伴随而来的是能耗的大幅度提高 ,特别是近年来能源价格大幅度提升 ,使电力耗费成为负担。因此 ,路灯的节能必然成为一种趋势。 【 关键词】城市道路 照明工程设计 节能 目录 一、 城市道路照明节能的重要性 . 5 二、 城市道路照明现状 . 5

3、 2.1 照明不针对道路功能，不适应道路使用者需求 . 5 2.2 道路照明缺乏全局考虑，没有形成鲜明和具有主题的城市道路照明格局 . 6 2.3 路面过亮，视觉功效差，造成能源浪费和光污染 . 6 2.4 光源类型单一，新光源使用比例少 . 7 2.5 道路照明水平良莠不齐 . 7 2.6 道路照明与绿化未整体考虑，互相冲突，景观照明与功能照明混淆 . 7 2.7 原因及分析 . 7 三、 城市道路照明的设计方法 . 8 3.1 数字城市照明的基础数据 . 9 3.2 数字照明是城市照明的设计方法 . 10 四、 城市道路照明工程设计与节能 . 12 4.1 道路照明节能探讨 . 12 4.

4、1.1 合理选定照明标准值 . 12 4.1.2 高效节能的照明器材 . 12 4.2 智能照明调控技术 . 14 五、 路灯的布灯间距是否适当直接关系到照明的效果 . 14 六、 供电路线设计 . 15 七、 控制系统与节能 . 15 八、 新型道路照明分类方法探讨 . 16 8.1 入城道路、景观大道、城市视觉 走廊 . 16 8.2 快速路 . 17 8.3 历史文化街、步行商业街 . 17 8.4 商业性交通干道 . 18 结束语 . 19 参考文献 . 19 一、 城市道路照明节能的重要性 随着我国城市发展、经济繁荣、社会进步和人民生活水平提高及环境质量的要求 ,城市照明 (指功能照

5、明和景观照明的统称 )已经成为城市规划、建设和 管理中的一项重要工作。城市道路照明作为方便居民生活的必备条件 ,近些年来发展很快 ,从而加大了对能源的需求和消耗。 调查发现 ,目前很多已完工的城市道路照明工程的照度过高 ,有的甚至片面追求高亮度、大规模、超豪华 ,建设和配置不切合实际。不仅达不到城市功能性照明的初衷 ,而且破坏了视觉适应的平衡 ,浪费了能源 ,也造成了光污染 ,影响了居住和生态环境的和谐与平衡 ,加剧了电能紧张。因此 ,城市道路照明节能具有重要意义。 二、 城市道路照明现状 据调查 ,我国小型城市在夜晚 9点后 ,大中城市在午夜 12点后 ,道路上几乎空无一人 ,即使是 北京、

6、广州、上海这样的大都市 ,凌晨 2点后 ,道路上也罕有行人、车辆。从这一时段直至清晨 6 点路灯熄灭 ,在较低交通流量的道路上仍保持较高的照度 ,不能按需调控 ,随之而来的就是要支付较高的照明综合费用（电费和维修、维护费）。而为了降低道路照明的成本 ,许多城市多采取传统的节能方式，关掉部分照明器 ,如“半夜灯”和“斑马灯”。其中的弊病不言而喻，不仅导致了路面照度分布不均匀 ,给社会治安及交通安全埋下了隐患 ,而且不能避免后半夜电网电压升高对灯具寿命的减损 ,不能称为真正意义上的节能。随着当今社会的发展 ,应当采取和利用科技手段 ,科学地节约能源 ,解决问题 ,营造城市居民的现代化环境及经济繁荣

7、景象。 2.1 照明不针对道路功能， 不适应道路使用者需求 在以生活、公共活动为主的城区，居住商业混合，位于此区域的道路偏向于商业功能的开发，兼有商业性和交通性的双重职能，公交线路密集，行人及非机动车对机动车干扰严重，道路照明的复杂性远高于普通干道。城市道路照明不仅要考虑行车问题 ,而且还要考虑市区内大量人流交通的安全问题。因此照明等级，半柱面照度、显色性、光色的要求都应与普通道路要求有明显区别，而现实中，这种区别并未引起重视。不论这条路是商业性、生 活性干道还是交通性、货运为主的干道，都采用同一种照明方式，同一种光源，同一种灯具风格，或者在交通性干道也大肆设置装饰性照明，装饰照明所产生的光、

8、色、阴影、闪烁等干扰甚至破坏功能性照明，背离了道路使用者的真正需求。 2.2 道路照明缺乏全局考虑，没有形成鲜明和具有主题的城市道路照明格局 城市道路的功能主要有三个方面：交通功能、城市空间功能和环境功能。在传统的城市道路照明中 ,比较重视道路的交通功能 ,而忽略环境功能。 城市道路是城市景观的重要组成部分，在夜晚更是格外突出，构成城市的“光骨架”。我国大部分城市的道 路照明系统缺乏层次，光骨架混沌不清，道路亮度等级划分简单，更谈不上光色的丰富性。光色单调，光色分区粗劣而不科学，视觉舒适性差，有损城市夜景总体形象。 2.3 路面过亮，视觉功效差，造成能源浪费和光污染 近几年来我国的道路照明尤其

9、是城市街道照明的亮（照）度水平有迅速攀高的走势。随着城市“亮化”热潮的兴起，不少新建、改建的道路平均亮（照）度值成倍甚至数倍增涨。无论是北京、上海、常州、扬州、无锡、杭州、武汉、青岛、长春、成都、宝鸡、银川等城市都有一些道路的平均照度值在 45lx（即亮度在 3cd/m2）以上，甚至有 的道路平均照度达 140lx。 本世纪以来 ,多数国家推荐的亮（照）度水平都经历了先升后降的趋势。各国的亮（照）度水平均已处于近几十年来的最低点 ,这种趋势要求在设计中合理地确定照度标准 ,而不能盲目追求高指标。道路过亮会造成很多恶果：浪费能源，浪费资金；破坏空气质量，不利于环保；加重光污染和光干扰。 2.4

10、光源类型单一，新光源使用比例少 进入 21 世纪之际 ,节约能源、节省资源、保护环境的意识逐渐增强，实现高效、合理、舒适、便捷的照明是发展的趋势。众多高效节能新的光源，如红外反射膜卤钨灯、细管径和紧凑型荧光灯、 变色放电灯、陶瓷管金卤灯、无汞放电灯、无电极放电灯和微波硫灯等纷纷问世。然而，目前各大城市的路灯的光源主要为高压钠灯和汞灯，新光源很少被使用。很多道路仍数十年使用一种光源和灯具而不更换。 2.5 道路照明水平良莠不齐 我国有很多城市一些新建、改建的道路照明水平已超过甚至大大超过2cd/m2，不少城市特别是中小城市，路面最高亮度水平也已大大超过 2cd/m2，但同时仍有许多道路连原标准规

11、定的照明水平也远没有达到。一方面拼命叫原标准太低，少数道路的照明水平不惜工本地数倍超越，搞 “形象工程”、“标志工程”，另一 方面多数道路照度继续维持在低水平。 2.6 道路照明与绿化未整体考虑 ，互相冲突，景观照明与功能照明混淆 在树木成行的道路布置灯具也存在一些问题，尤其在一些新城区及房地产开发项目中，要确保小树在几年以后不会长到与灯具高度相同的高度，从而避免完全遮挡光线。以往发生过这种情况，因为树的遮挡，政府不得不在植树的 8 至10 年后更换和改装全部照明灯具，进行重复建设。另外，装饰照明所产生的光、色、阴影、闪烁等干扰甚至破坏功能性照明。这方面的实际例子是很多的，特别是在交叉路口、立

12、交桥，行道树和绿化带，设置的装饰照明多半 都存在一定程度的问题。 2.7 原因及分析 上述问题并非个别现象，而是当前我国各城市面临的普遍性问题。问题的原因有很多方面，但最主要的是我国以往的城市道路照明评价标准已不适应现在的情况，在规划设计上缺乏有效和 具体的的理论依据，以至 于无法可依。在 1992 年2 月 1 日施行的城市道路照明设计标准中针对道路的照明，将城市道路划分为快速路、主干路、次干路、支路及居住区道路 ,并规定了相应的平均亮度 (或照度 )、亮度 (或照度 )均匀度、眩光限制和诱导性四项评价指标。随着照明科学技术发展和经济水平提高 , 城市对道 路照明的要求在广度和深度上都在扩容

13、 , 上述 5种分类过于笼统，涵盖面窄，只是侧重各种光度数据指标（路面照度、照度均匀度等）的纵向层面分级，难以体现对道路夜间景观方面的塑造。设计标准中的指标参数种类少，数值偏低。因此照明标准设计方法迫切需要及时探讨更新，与时俱进。 相比较而言， CIE（国际照明委员会）将道路分为四类，五个照明级别：（ 1）双向车行道之间有中间分车带分隔、无平面交叉、出入口完全控制、车辆高速行驶的高速路、快速路。（ 2）高速行驶道路、双向行驶道路。（ 3）主要的城市交通干线、辐射道路、地区配置道路。（ 4）连接不太重要的道路、区域配置道路、居住区主要道路，私有道路和通向连接道路（次干道）的道路。 CIE 分级的

14、优点在于依据道路功能、交通复杂性、交通分流情况及交通控制设施的优良好坏来划定道路所需照明的水平，即通过客观的硬指标（道路的实际情况和交通特点）来科学限定照明水平，并不是简单依据道路的宽度，车道的数目和笼统的等级划分来界定。但正如 CIE 自己所解释：道路的描述范围很宽泛，以便它们能适用于不同国家的需求。 CIE 只是推荐导则，不够详细和具体。 三、 城市道路照明的设计方法 城市照明是指照亮室外城市公共空间的照 明 ,按主要目的可把城市照明分为3种。 (1)功能照明 城市道路的功能照明 ;城市广场、公园和公共区域的功能照明 ;车站、码头、机场等的功能照明。 (2)景观照明 城市建 (构 )筑物的

15、景观照明 ;历史名胜古迹的景观照明 ;风景园林和地物的景观照明。 (3)功能和景观照明 商业街区的功能和景观照明 ;室外娱乐设施和休闲园地的功能和景观照明 ;广告和标志的功能和景观照明。 城市照明是一种非常复杂的照明工程 ,它不仅涉及到照明技术问题 ,而且还要涉及到照明艺术问题 ,以及它们之间的合理整合问题 ;对于城市照明 ,为了在方案设计完成后就能看 到整体照明效果 ,检验其设计合理性 ,宜使城市照明中光与色定量再现 ;这就需要在虚拟的空间中 ,定量地模拟城市照明的光环境 ,并应用数字照明设计方法 ,使城市照明设计更为科学合理 ,最终使城市照明健康发展 ,节约能源、保护环境 ,整体协调 ,设

16、计出更多的城市照明精品 ,提高城市照明总体水平 ,实现城市照明的可持续发展。 自从 1998 年提出“数字地球”概念后 ,世界上掀起了研究数字城市的高潮。数字照明是数字城市在照明工程中的具体应用 ,它指的是将照明效果定量化、动态可视化的一种照明设计方法 ,这也是适合于健康照明的照明设计方法。 进行数字 城市照明时 ,除了要解决关键技术 (真三维地理信息系统技术、数据采集与更新技术、虚拟现实现技术、数据共享与互操作技术、压缩技术与超链接技术、颜色信息通信技术等 )外 ,还要确定数字城市照明的属性数据 ,并进行数字城市照明规划和设计等工作。 3.1 数字城市照明的基础数据 城市空间的基础数据是数字

17、城市建设的重要内容 ,它是表示空间实体的位置、形状、大小及其分布特征方面信息的数据 4。城市空间的基础数据包含城市空间基础信息和城市基础属性信息。城市空间基础信息用于空间对象的定位 ,以表示空间的位置、距离和空间关系 (拓扑关 系 ),它反映了在一定尺度下能完整描述城市自然和社会形态的地物地貌信息和管理境界信息 ,常采用空间坐标、图形和图像等表示 ,需要建立数字矢量线划数据库 (DLG 数据库 )、数字正射影像数据库 (DOM 数据库 )、数字高程模型数据库 (DEM 数据库 )、数字栅格线划数据库 (DRG数据库 ),即需要建立 4 个图形数据库 ;城市基础属性信息是空间目标的属性 ,用来表

18、示与空间对象相关的特征和特性 ,常采用数字和字符表示 ,它需要建立属性数据库。总之 ,在数字城市中 ,不但需要建立城市空间基础数据库 ,而且还需要建设城市空间基础信息管理系统 ,以及需要进 行空间信息间的运算和开发。 数字城市照明的基础数据同样包含城市空间基础信息和城市基础属性信息 ,但后者在不同的研究系统中差别较大。例如 ,对于数字城市道路照明而言 ,它的属性数据所包含的主要信息有 3 个方面 :照明信息方面、道路信息方面和相关信息方面。 照明信息方面有光源种类、光源功率、流明维持系数、寿命等 ;灯具配光曲线、效率、大小、重量、材质、形状 ,截光类型 ,外观颜色等 ;灯杆材质、厚度 ,灯杆安

19、装间距、高度、挑臂长度等 ;道路固定照明布置方式等 ;光源、灯具和灯杆的生产厂家 ,施工单位质保承诺资料、负责人 ,监理情况 ,安装日 期、清洗维护日期等 ;路面平均亮度、平均照度 ,环境亮度 ,失能眩光 ,总均匀度和纵向均匀度 ,光学和视觉的诱导性等。 道路信息方面有道路类型、车辆限速和相应的照明等级 ,交通流量、车辆种类和行人状况 ,路宽、坡度、走向、车道数和道路复杂程度 ,道路分隔状况 ,交通信号灯等交通控制设施状况 ,交会口情况 ;路面铺装分类 ,修建和养护情况 ,施工单位及负责人 ,主管单位和业主负责人 ,监理和验收情况等 ;行道树情况 ;路旁建(构 )筑物情况 ;道路附近的广告和景

20、标照明的位置和形状及其光色、亮度等情况。 相关信息方面有当地气候、习惯和爱好 ,司机情况 ,路灯监控情况 ,供电情况 ,当地经济 ,重要勤务、重大节日和周未等情况。属性数据一般可通过调查、统计方式搜集 ,但应合理地确定属性分类和取舍。同时应使属性数据库与图形数据库同步设计和建设 ,且要与图形数据库在同一平台上进行图数运算。在城市照明设计中采用数字城市照明的基础数据与关键技术 ,进行数字照明设计 ,是达到城市照明节能要求的、较为科学合理的照明设计方法。 3.2 数字照明是城市照明的设计方法 城市照明科学化、规范化和有序化的关键是城市照明数字化 ,即在数字城市虚拟的光环境中 ,采用数字照明设计方法 ,进行数字城市照 明规划和数字照明设计等 ,只有这样才能达到城市照明科学性、技术性和艺术性完美统一 ,使城市照明