城市道路照明现状调研与分析

城市道路照明现状调研与分析

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2012/7/17 作者：梁树英 杨春宇 张青文 来源：天津照明 网友评论：3条

摘要：本文通过对重庆巫溪县城市道路照明情况进行现场调研和测量，总结其存在的问题并分析原因，并在此基础上提出合理的改善建议，使其道路照明更加科学。

　　随着我国经济的发展，人们夜晚在户外的休闲、购物、散步等活动越来越多。因此夜间为人们提供照明，使其能够看清周围环境、辨别方位、保证安全就显得十分重要。城市道路照明是城市形象及其整体经济实力的体现，集实用功能、美化、衬托、装饰、点缀等功能于一体，并已逐渐成为体现城市文化及经济繁荣的重要标识。道路照明不仅要为行人提供照明，更重要的是要为驾驶者(包括机动车和非机动车)提供良好的视觉条件，让驾驶者看清路面情况、障碍物、对面来车、周围环境等，以提高交通效率，减少夜间的交通事故，防止犯罪活动和美化城市环境的效果。根据国际照明委员会(CIE)的报告，夜间良好的照明能令城市道路交通事故率降低30%以上，高速公路交通事故率降低30%以上，乡村道路交通事故率降低45%以上。

　　关于道路照明的标准值，CIE道路照明设计标准(115-1995)针对不同等级的道路推荐了照明设计标准，北美照明工程学会(IESNA)对城区的各种道路照明推荐了标准，我国的道路设计标准CJJ 45-2006《城市道路照明设计标准》将城市道路照明按照快速路/主干路、次干路和支路分为三级，并规定了各级道路的照明标准值。同时，我国学者还针对不同功能的道路照明进行大量研究。其中，翁季、张晟鹏等研究了机动车道路照明，陈永敢等研究了居住区道路照明，黄柯等研究了高校夜间道路照明，何正军研究了步行商业街的道路照明。另外，杨春宇、林振刚等还对道路照明的节能问题进行了研究。

　　目前，我国的大城市道路照明基本按照国家相关规范进行设计，但对于经济发展相对落后的中小城市而言，其道路照明的情况就不太理想。本文通过对重庆巫溪县城市道路照明情况进行现场调研和测量，总结其存在的问题并分析原因，并在此基础上提出合理的改善建议，使其道路照明更加科学。

　　调研过程与方法

　　调研地段和内容的选择

　　巫溪县位于重庆市东部边缘，四川盆地东北边缘大巴山东段南麓的渝、陕、鄂三省市结合部，东邻湖北省竹溪县、竹山县，重庆市巫山县，南接重庆市奉节县，西靠重庆市云阳县、开县，北接陕西省镇坪县、重庆市城口县，曾为“巴夔户牑，秦楚咽喉”。同时，巫溪也是“国家扶贫开发重点县，三峡库区移民县”。其城市用地按地理位置和结构形态形成“一城三组团”的布局结构形态。“一城”即巫溪县县城;“三组团”即老城——赵家坝组团、马镇坝组团和凤凰工业组团。组团间以河流，绿化相分割，既相对独立，有彼此联系，共同构成组团式城市(图1)。从调研的情况来看，老城——赵家坝组团发展得较为成熟，配套设施比较完备。

图1    巫溪县城市结构形态

　　为机动车驾驶者提供安全舒适的视觉条件是道路照明的首要目的。评价一条道路的所有质量指标，都是从机动车驾驶者角度来衡量，主要考察其视觉的功能和舒适性两个方面。因此，笔者根据巫溪县城的道路照明情况，从灯具的间距、高度、悬挑、仰角等条件，以及安装规整性和照明器具的一致性等方面，选择了具有代表性的巫溪县赵家坝主干道滨河北路三个连续路段(A、B、C)进行测量。主要检测其平均照度、照度均匀度、亮度均匀度、照明功率密度值等指标是否满足《城市道路照明设计标准》(CJJ 45-2006)的要求。同时，对巫溪县城景观照明进行测量，了解道路周边环境照明情况，并根据照明效果和节能效果对道路照明质量进行评价。

　　A、B、C三个路段均为沥青路面，双向四车道，有效宽度为14M。三个路段均统一采用了高压钠灯，截光型灯具，并按照双侧对称方式布置，灯具的悬挑长度未超过安装高度的1/4，灯具的仰角未超过15°，符合国家相关标准。但是，在现场调研发现，由于路灯功率较大，为了节能，运行时只将一侧的路灯全部打开，而另一侧只是间隔打开一半的路灯(图2)，这必然会对照明和测试结果产生一定的影响。

　　测点布置的方法

　　根据《照明测量方法》(GB/T 5700-2008)[12]，道路照明测量的布点方法有四点法和中心法两种，本次调研采用的布点方法为四点法。所谓四点法，是指将同一侧两个灯杆之间的区域划分为若干个大小相等的矩形网络，并把测点设置在每个矩形网络的四角。由于三个路段均采用了双侧对称布灯，故本次测量只取1/2路面有效宽度进行测量。因此，笔者将各路段沿道路纵方向分为10等分，在道路横方向将每条车道二等分，1/2路面两车道共分为4等分，并用粉笔标明测点记号(图3)。

　　数据计算的公式

　　(1)按四点法实测所得数据，可由⑴式计算路面水平平均照度：

　　Eav=                        ⑴

　　式中：M-纵向测点数;N-横向测点数;

　　Eav-平均水平面照度，lx;

　　Eθ-测量区域四个角处的测点照度，lx;

　　Eo-除Eθ外，四条外边上的测点照度，lx;

　　Ei-四条外边以内的测点照度，lx。

　　(2)路面照度总均匀度可由⑵式计算：

　　UE=Emin/Eav                                                                        ⑵

　　式中：UE-照度总均匀度

　　Emin-测点中的最小照度值，lx;

　　Eav-平均水平面照度，lx。

　　(3)路面亮度纵向均匀度的计算

　　路面亮度纵向均匀度可由⑶式计算：

　　UL=Lmin/Lmax                                                                      ⑶

　　式中：UL- 亮度纵向均匀度;

　　Lmin-测点中的最小亮度值，cd/m2;

　　Lmax-测点中的最大亮度值，cd/m2。

　　(4)(道路)照明功率密度值的计算

　　(道路)照明功率密度值可由⑷式计算：

　　WLPD=W/A·B                                                                        ⑷

　　式中：WLPD-照明功率密度值，W/m2;

　　W-照明安装功率，(瓦);

　　A-被测道路的纵向尺度，(米);

　　B-被测道路的横向尺度，(米)。

　　调研结果与分析

　　路面照明测试结果

　　测量所使用的工具是XYI-III型照度计和BM5-A亮度计(1°视场角)，测量和计算结果见下表(表1)。由于被测量路段为城市主干道路，故参照《城市道路照明设计标准》(CJJ 45-2006)中I级主干路照明标准值(表2)对其照明质量进行评价。

　　注：1. 表中所列的平均照度仅适用于沥青路面。若系水泥混凝土路面，其平均照度可相应降低30%;

　　2. 表中各项数值仅适用于干燥路面;

　　路面照明结果分析

　　对比表1和表2的数据，就平均照度而言，我们可以看出A路段路面水平平均照度为76.263 lx，B路段为55.606 lx，C路段为38.762 lx，都远远超出了国家标准值20/30 lx。而就照度均匀度来讲，A路段路面照度总均匀度为0.315，比较接近国家标准规定的最小值0.4，而B路段和C路段的路面照度总均匀度分别为0.054和0.052，远不能满足国家标准值。另外，就亮度纵向均匀度UL而言，被测路段A路段的亮度均匀度为0.082，B路段为0.102，C路段为0.096，都与国家标准最小值0.7相差较大。总的来讲，A、B、C三个路段的平均照度均超过了国家标准值，但三个路段的路面照度和亮度分布却十分不均匀，会极大地影响夜间的交通安全，其照明效果不理想。

　　就照明功率密度值LPD而言，A路段的照明功率密度值为3.571，B路段和C路段为1.786，都高于国家标准。如果运行时将两侧的路灯全部打开，A、B、C三个路段的照明功率密度值将分别为4.762、2.381、2.381，远高于国家标准值，这表明其节能效果也不理想。

　　A、B、C三个路段照明效果不理想，一方面是由于一侧的路灯全部打开，而另一侧只是间隔打开一半的路灯，这对路面的照度总均匀度和亮度纵向均匀度产生了不利影响;另一方面，路灯本身的安装功率较高，测试数值显示光源正下方的照度超过了100 lx，但其衰减严重，远离光源的路面照度最低只有几lx，导致了路面照度和亮度分布的均匀性差。如果将两侧路灯全部打开，其路面照度和亮度的均匀度会有所提高，但其照度和亮度值也会加大，并远远超过国家标准值，造成能源的极大浪费。因此，总的来看，巫溪县赵家坝主干道滨河北路路段的路面照明情况不合理。

　　景观照明测试结果与分析

　　根据A、B、C三个路段周边情况，用BM5-A亮度计(1°视场角)依次对天空、建筑、广告、水面、河堤等景观元素的亮度值进行测量，为了保证测试的准确性，每个对象测试8组数据，并计算出平均值，测量和计算结果见下表(表3)

　　从表3中，我们可以看出巫溪县主干道周边景观元素的亮度较低，其天空、建筑、水面和河堤的平均亮度值都不超过0.2 cd/m2，而广告的平均亮度值也只有1.55 cd/m2。这说明即使在巫溪县比较繁华的区域，其背景天空也比较黑，建筑立面几乎没有照明，而水面和河堤等景观元素都没有进行灯饰工程，其景观价值没有得到充分体现。巫溪县城主干道周边没有统一完备的灯饰工程，亮化程度较差，这对美化城市环境来讲还远远不够。

　　结论与建议

　　从本次调研结果来看，巫溪县赵家坝主干道滨河北路路段的路面照明效果和节能效果都不太理想，需要对其进行调整。首先，就路面的照明效果来看，为了节能而关闭部分路灯的做法是不可取的，这样会大大降低路面的照度和亮度的均匀性，从而影响驾驶者视觉的舒适性，对道路的行车安全不利。其次，从节能方面考虑，当前使用的路灯安装功率偏高，其水平平均照度和照明功率密度值LPD均远超出了国家标准值，同时其道路周边景观元素的亮度又比较低，因此应该适当降低路灯光源的功率，在满足功能要求的基础上又达到节能的目的。另外，还应该对道路周边实施统一的灯饰工程，以提升巫溪县城市的夜间形象。

　　城市道路照明的主要目的是以最少的能源消耗达到在夜间为驾驶员及行人创造良好的视看环境，保障车辆、驾驶员、行人安全，减少交通事故。目前随着我国城市化进程的不断加快，城市道路建设飞速增长，道路照明水平参差不齐和能耗巨大的现象非常普遍。如何在全面了解城市道路照明现状的基础上，对其进行改善是当前亟待解决的问题，也是充分发挥道路照明的功能、节约能源、大力推动城市道路绿色照明发展的重要内容。