高压钠灯路灯控制系统在道路照明中应用质量的测量分析

杨春宇，冯 凯，张青文，梁树英

(重庆大学建筑城规学院，重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室，重庆400045)

道路照明节能问题是长期以来的研究热点之一。在城市照明中，城市电网的负荷在不同的时间段存在着变化，如后半夜电网负荷仅为电网最高负荷的20%～40%，这导致后半夜的电网电压升高，运行于240 V～260 V之间，路灯的实际消耗功率升至额定值功率的1．2～1．4倍，造成了较大的能源消耗，同时过高的工作电流也会导致光源损坏，降低其使用寿命。在我国目前道路照明中仍采用以高压钠灯为主、耗费能源较大的现状下，通过何种方式进行道路照明节能，业内人士一直在进行着相关研究，从控制系统进行研究是一个重要方面。

道路照明控制系统是城市道路照明系统中非常重要的一个部分。目前多数城市普遍使用的道路照明控制系统方式较为单一，能源耗费较大;另一方面，在道路照明方案的实施过程中，过多考虑城市形象而未能完全考虑道路路面材料、道路所在区域光环境等因素，导致道路路面亮度、照度等指标普遍超过了国家标准，造成了较大的能源浪费。这些现象表明，我国道路照明节能问题是值得重视的。在满足国家标准前提下，改善道路照明质量、提高道路照明节能性能，从路灯控制系统方面进行改进仍然是一种有效途径。

1 道路照明标准要求

我国关于道路照明有明确的技术指标要求，中华人民共和国行业标准CJJ 45－2006《城市道路照明设计标准》规定了现阶段机动车交通道路照明标准值、光源、灯具及其附属装置选择、照明控制、节能标准和措施等。

1．1 机动车交通道路照明标准值

如表1所示，《城市道路照明设计标准》中对不同等级道路的亮度、亮度均匀度、照度、照度均匀度、功能密度值等指标进行了明确规定，在道路照明设计中，这些都是需要满足的基本内容。

表1 机动车交通道路照明标准值

1．2 照明控制

照明控制指通过照明控制系统在照明时间、功率等方面对道路照明进行控制，《城市道路照明设计标准》中对照明控制有如下要求:

(1)道路照明应根据所在地区的地理位置和季节变化合理确定开关灯时间，并应根据天空亮度变化进行必要修正。宜采用光控和时控相结合的控制方式。

(2)道路照明采用集中遥控系统时，运动终端宜具有在通信中断的情况下自动开关路灯的控制功能和手动控制功能。

(3)道路照明开灯时的天然光照度水平宜为30 lx，次干路和支路宜为20 lx。

2 道路照明测量与分析

重庆某公司近期开发了一套新型高压钠灯道路照明控制系统，通过对控制系统的改进，达到改善照明效果、提升道路照明节能性能的目的。重庆大学的研究人员对该系统的运行路段——重庆市沙坪坝区大学城明德路使用高压钠灯的某路段照明状况进行了相关指标的测量。

2．1 测量目的

通过对这套照明控制系统运行调控下道路照明质量进行检测，将测试数据与国家标准比对，综合评价该道路照明系统控制下的道路照明质量与照明节能性。

2．2 测量内容

测量采用了具有计量鉴定认可的高精度测量仪器，严格按照国家相关测量标准，完成了道路照明质量的测量工作。

对已安装这套照明控制系统的道路进行现场照明质量测量，分别测取光源在额定功率时和降低功率后的道路照明指标。测量指标为路面照度和路面亮度，并由此计算出路面平均照度、路面平均亮度、照度总均匀度、亮度总均匀度、车道中心线纵向亮度均匀度及照明功率密度值。

2．3 测量方法

按照国标GB/T 5700—2008《照明测量方法》和行标CJJ 45—2006《城市道路照明设计标准》中的相关规定，以两灯杆间距所在路面为被测区域(由于被测四车道道路两侧布灯对称，故只选择单侧同向两车道进行测量)，测点布置采用四点法，道路状况及测点布置如图1、图2所示。采用0．1°视场角的LM—3型亮度计和XYI—Ⅲ型照度计，将亮度计置于测点60 m外，分别对额定电流和改变电流(降功率)条件下的路面亮度和路面照度进行逐点测取，并由测量数据计算出各照明设计指标。

图1 道路状况及测点布置平面示意图

2．4 道路照明测量数据及计算结果分析

对采用该道路照明控制系统的重庆市沙坪坝区大学城明德路(机动车主干道)的高压钠灯道路照明进行了现场测量，测量是在额定功率和降低功率两种照明条件下进行的，其测量数据和计算结果及测量场景记录见图3和表2、表3、表4。

图2 道路状况及测点布置剖面示意图

图3 道路现场测试照片

表2 光源额定功率时的道路照明测量数据

续表

表3 改变光源电流(降功率)后的道路照明测量数据

表4 测量现场场景信息

3 测量结果分析

表5和表6分别列出了两种照明状态下的道路照明测量原始数据及照明质量评价指标。由表5可知，当光源保持额定功率时，其路面照度、路面亮度及照明功率密度值严重超标，照度、亮度总均匀度和亮度纵向均匀度均大于国家标准值。表6为降低功率后的道路照明检测及计算结果，此时光源功率为200 W。路面照度、路面亮度满足国家标准要求，照明功率密度值略大于标准值。照度、亮度总均匀度和亮度纵向均匀度大于国家标准值。

表5 额定功率下的道路照明实测值与标准值比较列表

表6 降低功率状态下的道路照明实测值与标准值比较列表

4 小结

对这套新研发的照明控制系统运作下道路照明质量实测进行分析论证，得出如下结论:当400 W高压钠灯保持额定功率时，虽然路面照度、亮度总均匀度、纵向亮度均匀度均满足且大于国家标准，但路面平均照度、路面平均亮度及照明功率密度值严重超标。利用新型照明控制系统将单灯功率降至166 W，此时测量并计算获得的路面平均照度、路面平均亮度、照明功率密度值均符合国家标准，且路面照度、亮度总均匀度、纵向亮度均匀度均高于国家标准。

根据以上现场实测与数据分析可知，采用新型照明控制系统的照明方案在满足国家标准对道路照明要求的同时，通过控制系统降低光源功率可以较大程度地达到节约电能的目的，能够带来较大的社会效益，具有良好的实践可行性。说明在道路照明节能方面，改进控制系统仍然是一种有效的途径。

［1］ 中华人民共和国行业标准CJJ45—2006城市道路照明设计标准［S］．北京:中国建筑工业出版社，2006

［2］ 中华人民共和国行业标准GB/T 5700－2008照明测量方法［S］．北京:中国标准出版社，2009