浅析城市道路照明节能管理

余卫国

常德市市建设总公司（415000）

近年来，随着我国城市建设的飞速发展，城市规模不断扩大，旧城改造如火如荼，城市路灯建设也走上快车道。从公开的报道可看到，不少城市的路灯数量成倍增长，路灯造型五花八门，层出不穷，在解决城市夜晚照明、为市民创造夜间交往环境的同时，也出现了很多实际问题。在追求城市形象的指导原则下，一些城市追求越亮越好，一盏灯能满足要求偏要装两盏灯，照度水平远超国家标准；一些城市过分强调路灯的装饰性，重视路灯的白天造型，功能性反而被忽略了，对晚上的照明效果考虑不周。

1 道路照明节能现状

1.1 控制模式

在道路照明设计中，基于驾驶员的视觉特征，通常按引入段、适应段、过渡段和基本段设计。照明控制基本上实现了远程控制，多采用时序控制法，控制简单、可靠。由于布线回路限制，大部分道路入口段将白天照明分晴天、多云天、阴天3级控制，基本照明分交通量大、交通量小2级控制，出口段加强照明分白天、夜晚2级控制。在控制参数选取方面，往往只注重环境因素。虽然在设计初期考虑到车速、交通量、天气等变化参数,但在实际运营中往往不能做到自适应控制,导致道路灯该亮不亮，该暗不暗，既给交通安全带来隐患，又造成很大的电能浪费。

1.2 营运安全

由于城市道路收费还贷的发展模式,运营单位为了提高经济效益，节省运营成本，往往不采用自动控制方式，只是简单的根据环境因素变化，采取手动控制，从表面上看是在节能，但事实并非如此。由于季节变化和环境变化,洞外亮度不同,固定时间的手动控制,不能充分考虑交通量、洞外亮度等因素，造成该亮不亮,该暗不暗，使路面均匀度及各段亮度难以达到相应技术要求,造成电能浪费。道路路面亮度、均匀度严重下降，频闪效应很大，特别在山区长道路，容易引起驾驶员视觉疲劳，导致道路交通事故频发，造成不良的社会影响。在行车安全基础上，根据天气变化、道路断面交通流量、行车速度、道路特点等因素建立的综合控制，是达到节能与行车安全有机组合的最佳手段。

1.3 其他因素

随着基于视频技术的道路监控控制设施的不断完善，道路视频检测和道路视频交通流观测的大量应用,有力地保障了交通畅通和安全。但运营单位，往往在夜间不科学的关闭道路灯，使道路亮度下降很多；而我国道路建设初期为了节省成本，没有采用红外摄像头，导致道路监视器只有车灯照亮范围内有图象,严重影响了监控设施的作用。由于监控设施没有很好的发挥监视作用,道路紧急电话等设备经常被破坏或盗窃。另外当道路发生交通事故后,不能及时监测，不能启动紧急救援方案，容易导致连锁或次生灾害。所以应该从行车安全、监控、节能三者综合考虑，在保障监控设施正常工作的前提下，达到节能。

2 技术节能措施

2.1 提高路面、旁建筑反射

在道路主体设计初期,充分考虑道路照明后期运营成本。道路照明效果与背景空间的反射率有很大关系。道路路面和城市建筑为道路提供背景，选择反射率较高的材料，有利于照明节能。公路道路路面通常采用水泥混凝土路面和沥青路面。水泥混凝土路面摩擦系数小，反射率为0.24~0.31。沥青路面摩擦系数大，反射率为0.18~0.21。因此在满足行车安全的基础上，路面尽量选用水泥混凝土路面，并加入浅色石子改善路面亮度，提高照明效果。道路亮度随季节和时间而变化,在充分有效利用天然光的同时,根据道路照明设计规范,把亮度降低到较低程度，有利于驾驶员视觉适应，减少照明灯具，实现照明节能。为了降低亮度，采用建筑构造物或种植植被达到减光目的。

2.2 采用高效节能灯具和控制设备

选择高效率的光源有利于减少照明电能的消耗，道路目前常用光源有高压钠灯和荧光灯。高压钠灯具有高效、节能、光通量高、透雾性强、光色柔和、寿命长、特性稳定、光通维持率高等优点，在相同照度下，较荧光灯节电37%，但显色性差，不易控制。随着LED灯制造工艺不断完善，LED灯因其能耗低、显色性好、易于控制，已经开始逐步运用到道路照明中。

采用高效的节能控制设备，能够更加充分发挥灯具节能效果。目前主要有自动调压、无功补偿和动态调光设备。采用材料新、结构合理、耗电低的自动调压设备，有利于后半夜线路电压稳定，降低线路损耗。对线路采用自动无功补偿装置，减少照明回路无功功率，降低照明线路电能损耗和电压损耗。采用基于环境亮度、交通量、速度等因素调光控制设备，提高照明控制效率，实现道路照明节能。

2.3 合理选择照明设计参数，采用智能化照明控制系统

在设计道路照明系统时,充分考虑道路所处地理环境和主线设计速度，依据《公路道路照明设计规范》，合理选择照明参数。如果照明设计参数取值不当，既增加投资费用，又造成后期运营电能浪费。

目前照明控制方式主要有手动控制、定时控制(时序控制)和自适应控制。根据道路所处地理环境与运营条件，选择合适的照明控制方式，既节约电能，又保证行车安全。

公路等级低、道路较短、照明级别少的道路照明系统适宜手动控制，由人工根据不同时段及环境情况开关。时序控制将洞外亮度按日、周、月、年统计规律输入道路照明控制系统中，照明管理计算机通过本地控制器,实现灯具的控制。这种控制方式适宜照明回路较少的短道路和中长道路。手动控制和时序控制都没有考虑交通量、车速以及实时洞外亮度的变化，容易造成电能浪费。随着计算机技术和电子技术的发展，照明控制器更加灵活，自适应控制成为发展趋势。自适应控制利用光照度计分别采集道路内外的亮度参数、车辆检测器采集交通量与速度，动态调光，大大的节省了电能。

2.4 做好维护管理工作

由于道路烟尘多、环境潮湿、温度低的恶劣环境，烟尘很容易进入或粘附在灯泡、反光器和透光罩器件，并导致老化。根据灯具的防护等级和脏污的程度制定合理的维护周期，对灯具、光感器和墙壁进行清洁及修理，减少光通量损失。此外应建立完善的道路照明运营维护管理制度，提高维护人员的维护技术，加强维护人员节能意识，健全道路照明节能量化考核制度。

3 管理节能方案

3.1 道路照明运行方式比较

道路照明的控制与管理,即根据时间、天气、交通流量等信息,合理控制道路照明的运行和停止,或确定道路照明是满负荷运行还是半负荷运行。间隔亮灯的方式曾经应用比较多。闲时关闭一半可以达到节电目的,但却以照明均匀度差为代价,特别是行车的纵方向,极大地影响到行车的舒适度,造成交通事故率的上升。双光源调节的方法是在前半夜交通流量较大时,两个光源同时点亮运行,后半夜交通流量较小时,其中一盏灯工作。由于没有改变道路的照明均匀度,较间隔亮灯的照明方法节能效果较好。按批次调光的方法通过在控制回路中增加的控制模块对灯具的镇流器进行调节降低灯具电流、减少光源的光输出,从而达到节能效果。这种方法可以达到比较好的节能和调光效果,但是会对光源的光效、光色和显色性等方面产生比较复杂的影响。

3.2 因地进行分段照明处理

对具体的道路进行工程设计时,要根据该道路等级的规划,针对路宽、长度、夜间车流量以及周围的环境等确定总体的照明标准,选用合适的照度。但是一条道路纵向距离较长时,各个具体路段部分千差万别。进行分段处理,在不同的路段设置不同的照度标准并进行设计,从总体上符合照明和节能的要求。道路的长直线段可以采用较低照明标准照度值,基本满足道路照明要求即可;交叉路口、立交桥及其他事故多发段,则应适当提高照度标准,以提高该段的照明和视觉效果,防止事故的发生。单个设计方案完成后,还应在整体上对符合照明标准的所有设计方案进行分析比较,从中选取技术先进、经济合理又节约能源的最佳方案。

3.3 道路照明动态智能化管理

随着微电子技术、无线数据传输技术和现代电力电子技术的飞速发展,智能化道路照明控制系统也开始大量使用。智能化道路照明系统能够根据不同区域的不同功能需求,在每天的不同时段、不同自然光照度或者不同交通流量情况下,按照特定的设置,实现对道路照明的动态智能化管理,既TPO管理(TIME时间/PLACE地点/OCCASION场合)。智能化道路照明控制系统,通过综合考虑和分析与道路照明密切相关的时间、路段、环境照度和交通流量等因素的场景控制方法,在微机中按照预设的控制策略,对道路照明进行动态智能化管理,控制路灯在不同情况不同状态实现多样化的道路照明，在提高照明质量的同时获得最佳的节能效果。

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