济广高速济南连接线道路照明工程设计

包西勇，王　琳

(山东省交通规划设计院，山东 济南　250031)



济广高速济南连接线道路照明工程设计

包西勇，王琳

(山东省交通规划设计院，山东 济南250031)

本文介绍了项目的设计理念、技术指标，并重点分析了城市互通立交桥的照明设计，综合各种照明设计方式的优缺点，最终实现了功能照明、景观照明的和谐统一，克服了城市道路照明的光污染问题，降低了照明能耗。希望本文对今后的城市高架路照明有所启迪和帮助。

功能照明；景观照明；眩光；LED护栏灯；节能

引言

济广高速济南连接线包括二环西高架路和北园高架路连接线两部分，两条高架路通过匡山互通立交连接，是济南市西部最主要的南北大通道，项目的实施为西部区域路网优化和完善奠定了良好的基础，对济南市城市及社会经济发展具有重要意义。

照明工程包括全线功能照明和景观照明两部分，重点设计二环西高架路主线、北园高架路连接线主线、5对上下匝道以及匡山互通立交四部分。其中，二环西高架路全长约8公里，北园高架路连接线全长2公里，匡山互通立交为涡轮式三层枢纽立交，匝道长度约5公里。二环西及北园延长线高架路均为双向6车道，二环西高架路主线桥梁宽25米，北园延长线高架路主线桥梁宽24米，设计时速60 km/h；所有匝道采用单向双车道，全宽9米，设计时速40 km/h；外侧水泥防撞护栏高度1.5米[1]。

1　设计理念及技术指标

1.1设计理念

照明设计遵循舒适、节能、安全、经济的设计理念。功能照明设计重点在于保证道路通行安全，强调舒适、节能；景观照明作为功能照明的补充、提升，结合地域文化特色，是对既有载体、环境空间的重塑，以提升、美化城市形象为目的[2-3]，重点打造匡山互通立交桥，通过景观照明设计展现互通立交桥主体结构的宏伟、大气，展现全涡轮互通立交桥的优美曲线。

1.2技术指标

本项目主线功能照明设计参照《城市道路照明设计标准》Ⅰ级快速路标准设计[4]，结合本项目所处城市性质和规模，路面亮度：平均亮度Lav维持值2.0 cd/m2、总均匀度Uo最小值为0.4、纵向均匀度Ul最小值为0.7；路面照度：平均照度Eav维持值30lx、均匀度Ue最小值0.4；眩光限制阈值增量最大初始值10，环境比SR最小值0.5；照明功率密度值1.05 W/m2。

上下匝道口和匡山互通立交匝道功能照明设计照度参照《城市道路照明设计标准》II级次干路标准设计，结合本项目所处城市性质和规模，路面亮度：平均亮度Lav维持值1.0 cd/m2、总均匀度Uo最小值为0.4、纵向均匀度Ul最小值为0.5；路面照度：平均照度Eav维持值15 lx、均匀度Ue最小值0.35；眩光限制阈值增量最大初始值10，环境比SR最小值0.5；照明功率密度值0.85 W/m2。

2　照明设计

济广高速济南连接线是济南“一环二横四纵”路网规划中的重要组成部分，与顺河高架桥、二环东路高架桥共同组成了济南南北方向的快速通道，是衔接济南城区与西客站的重要通道(图1)。完善的道路照明是保障道路安全通行、提高道路通行能力的必要设施，也是美化城市环境，提高城市形象的重要载体。照明以目前主流型高压钠灯和节能型LED灯为主要光源，充分兼顾了照明舒适性与节能；通过采用不同的照明方式解决城市高架照明的眩光污染问题，并实现夜间照明与日间景观的和谐、统一。

图1　匡山互通夜景Fig.1　Nightscape of Kuangshan interchange

2.1主线照明

主线照明包括二环西高架路和北园延长线高架路的功能及景观照明。

2.1.1主线功能照明

高压钠灯具有发光效率高(光效可达120 lm/W)，寿命长，透雾能力强等优点[5]。基于已建北园高架桥采用高压钠灯作为照明光源，为实现与已建高架桥道路照明的顺畅衔接，北园高架路连接线以及二环西高架路主线功能照明采用高压钠灯作为照明光源(图2)。

路灯选用10米杆高的单臂路灯，双侧对称安装在高架桥两侧的护栏上，护栏高约1.0米，光源距地高约11米，路灯灯臂长1.5米，灯具仰角15度，路灯安装间距35米，光源功率400 W。安装后实测照明效果均满足规范要求，实测平均照度35lx，照明均匀性好，舒适度高，整体照明效果优良。

图2　主线道路功能照明Fig.2　Functional lighting of the main road

2.1.2主线景观照明

主线景观作为功能照明的提升，重在勾勒出主线的顺畅轮廓(图3)。二环西主线以及北园立交延长线在护栏外侧安装彩色护栏景观线条灯，单灯长1.0米，双侧对称安装。护栏景观线条灯为七彩滚动效果，动态效果可根据节日调节。

图3　主线景观照明Fig.3　Landscape lighting of the main road

2.2匝道桥照明

匝道桥照明包括高架路上下匝道桥以及匡山互通立交匝道桥的功能及景观照明(图4)。高架路上下匝道桥及匡山互通立交匝道桥道路宽度较窄，行车速度较低，照度要求也低于主线。考虑到匡山互通立交位于城市居民生活区，高杆照明的方式会对周围居民产生光污染[6]；同时考虑到匡山互通立交为涡轮式三层枢纽互通立交，高杆照明光的有效利用率较低、照明效果欠佳，普通路灯照明日间景观杂乱等问题。我们采用了低杆护栏灯的照明方式，护栏灯同时兼顾功能照明与景观照明，节约投资。

图4　匝道桥功能照明Fig.4　Functional lighting of the ramp bridge

2.2.1匝道桥功能照明

功能照明采用线条型护栏灯，线条护栏灯采用LED光源，内侧选用白光LED作为功能照明灯具使用，外侧采用彩色LED光源作为景观照明灯具使用。线条护栏灯长2米，光源长1.2米。线条护栏灯对称安装的护栏顶端的花槽内侧，两车道的上下匝道桥以及匡山互通立交匝道桥功能照明选用8W的LED光源；匡山互通立交的两匝道交汇处，道路较宽，选用12W的LED光源。为了防止光线直射驾驶员眼睛，避免低杆照明的眩光问题，要求护栏灯均带防眩格栅，并现场试验、调整LED光源的投射角度。安装后实测照明效果均满足规范要求，整体照明效果良好。

2.2.2匝道桥景观照明

匡山互通立交作为本项目中的控制点，也是当地的景观亮点，是本次景观照明设计的重点。景观照明统筹考虑功能照明与景观照明，并结合主体结构形式，重点体现济南的“泉城” 特色。通过景观照明灯光打造匡山互通全涡轮立交“趵突腾空”的景象；主线变化的彩色灯光与川流不息的车灯交相呼应，犹如流动的“泉水”，与全涡轮立交的“趵突腾空”相映成趣，使高架路这一凝固的乐符，变得灵动而富有活力。

上下匝道桥以及匡山互通立交匝道桥景观照明灯具与功能照明选用一体型灯具，内侧白光LED光源作为功能照明灯具使用，外侧彩色LED光源作为景观照明灯具使用，色彩效果可根据节假日安排实现程序控制。

2.3照明节能设计与控制

照明节能设计通过选用节能型、高光效照明光源，采用节能的控制系统实现道路照明的节能效果。

2.3.1照明节能设计

主线选用高光效的高压钠灯，配节能型电子镇流器，主线实测平均照度35lx，计算功率密度值为0.96 W/m2，小于规范照明功率密度值1.05W/m2。上下匝道桥及匡山互通立交采用寿命长、高光效的LED光源，在匝道桥采用低杆照明方式，提高了照明光的有效利用率，避免了高杆照明大部分照明光浪费的现象，比传统高杆灯照明安装功率减少30%左右。

2.3.2照明节能控制

该项目照明控制接入已建济南市城市照明监控管理系统，该系统采南市城市照明智能监控系统由“监控中心、智能监控终端、智能服务器、单灯节能控制终端及电缆被盗报警”五部分组成。系统以GPRS无线通信为主干网，以电力线载波通信为一级子网，是三层结构、两级通信机制的智能照明监控系统[7]。每盏路灯设置单灯节能控制器一台，箱变低压配电回路设置远程智能控制终端，电缆终端安装防盗控制器。

路灯的开关时间采用时控加光控的控制方式，根据当地日出日落的时间作为基本条件，并结合天空亮度变化进行必要的修正。开灯时天然光照度水平宜为15lx，关灯时天然光照度水平宜为30lx。按照后半夜隔灯亮控制，全线关掉一半的照明灯，关灯时间按7小时计算，年可节电56万度。

3　供配电设计

本工程供配电设计统筹兼顾地面照明、公交用电等用电负荷由地面道路统一设置，全线共设箱式变压器9台。低压配电回路供电半径不大于0.5公里，选用铝合金电缆，供电压降小于规范5%的要求[8]。低压电缆从箱变手井引出后穿镀锌钢管保护并沿桥墩引上，由护栏预留三通手孔进入高架桥护栏预埋电缆穿线管敷设至各灯，由主干电缆至各路灯的分支在路灯基础旁的接线手孔实现分支。

4　结语

本项目功能照明严格执行相关规范要求，选用节能型光源，功率密度低于标准值；设计统筹考虑功能照明与景观照明的和谐统一，实现了日间景观整齐，夜间景观照明靓丽，同时克服了城市互通立交夜间照明光污染的问题。通过景观照明设计展现主体结构的宏伟、大气，体现济南的“泉城”特色；通过照明设计使高架桥这一凝固的乐符，变的灵动而富有活力，夜间远望，高架桥主线和互通立交流光溢彩，绚丽多姿。

[1] 李涛,胡磊,王东阳. 济南市二环西路高架桥总体设计[J]. 山东交通科技, 2014, (1): 14-15.

[2] 李光,黎黎. LED城市光环境艺术设计初探[J]. 照明工程学报, 2013,24(3): 42-47.

[3] 荣浩磊. 城市景观照明的价值取向[J]. 照明工程学报, 2013,24(1): 20-23.

[4] 城市道路照明设计标准：CJJ45—2015[S]. 北京：中国建筑工业出版社, 2015.

[5] 北京照明学会照明设计专业委员会. 照明设计手册(第二版)[M].北京：中国电力出版社, 2006.

[6] 王立雄.沈天行. 立交桥区照明设计实践[J]. 照明工程学报, 2002, 13(4): 51-54.

[7] 张利国.时念武. 路灯控制系统应用研究[J]. 照明工程学报, 2014, 25(2): 129-134.

[8] 供配电系统设计规范：GB 50052—2009[S]. 北京：中国计划出版社, 2010.

The Road Lighting Design about JiNan Connecting Line of JiGuang Expressway

BAO Xiyong，WANG Lin

(Shandong Provincial Transport Planning and Design Institute,Jinan250031,china)

This paper introduces the design idea, technical index of the project,and analyses the lighting design of city interchange. We integrated the advantages and disadvantages of all kinds of lighting design,finally achieved the unity of the functional lighting and landscape lighting,overcome the light pollution of city road lighting problem,reduce energy consumption of lighting. We hope the paper can be helpful for the future urban elevated roadway some inspiration to the lighting design.

functional lighting; landscape lighting; glare; LED guardrail street light;energy saving

TM923

ADOI:10.3969/j.issn.1004-440X.2016.05.012