坡道道路的照明配光设计

吕 红

（重庆市巴南区路灯管理所，重庆401320）

道路照明是城市基础建设的重要组成部分，由于其特殊性，LED道路照明以其无可比拟的优势逐步取代传统道路照明。对于山地城市而言，道路照明的光学应用环境较其他类型城镇的平直道路更加恶劣，具有隧道、弯道、坡道的地形特点。因此，研究以巴滨路段为代表的道路照明光学设计，为LED照明在光学应用方面特别是山地城市道路的应用作一些探索，分别针对不同道路完成配光设计，并在实际工程中示范应用。

1 坡道路况分析

当车辆行驶于坡道上时，为保证行驶过程的安全，驾驶员不仅需要注意道路上的场景信息，同时也要时刻保证车辆行驶过程中的安全距离，当出现意外状况时，应有足够的制动距离。车辆驾驶员在坡道上的观察点和观察视距与直道不同，驾驶员在坡道上各个位置的观察点是变化的，因此，坡道行车的照明需求不同于直道的照明需求。

目前对坡道照明的研究仅限于在IESNA道路照明设计标准中明确规定的坡道相较于直道应减少路灯的布灯间距，未有驾驶员行车视觉特点的分析和对坡道行车照明要求的研究。同时在夜间行车状态下，驾驶员视线更容易受到限制，如果坡道照明设计未满足照明需求将引发交通事故。因此，根据驾驶员的行车视觉特点进行坡道照明设计，可以保证驾驶员在坡道行车时的舒适性和安全性。

2 CJJ 45—2015标准中道路照明要求

在表1中，标准CJJ 45—2015针对不同的道路制定的指标不同，道路越重要、车流量越大、行车速度越快，其指标要求越高。标准还在第3.2条明确规定了亮度应作为城市道路照明中车行道的主要评价系统，即平均亮度、亮度总均匀度、亮度纵向均匀度及环境比等指标，而照度则是次要的评价系统，澄清了两者的关系，避免了两套系统的冲突。

表1 CJJ 45—2015中机动车道照明标准值

3 坡道照明设计

3.1 视觉特点分析

在坡道上行车时，驾驶员视线易受到坡道不同坡度的影响，因此，驾驶员在坡道上的观察点和观察视距与直道不同，又因驾驶员在坡道上各个位置的观察点是变化的，所以坡道行车的照明需求不同于直道的照明需求。如果上坡路段的照明设计照搬直道照明设计，虽然路面照明的平均亮度、均匀性都能满足照明标准要求，但道路中的眩光评价指标阈值增量却出现增大的情况；下坡路段的照明设计照搬直道照明设计时，存在路面照明的平均亮度、均匀性等指标都降低的问题，严重影响驾驶员的行车舒适度，增加行车过程中的危险性。坡度角和视距之间的关联如图1所示。

图1 坡度角和视距的关联

根据上述坡道的视觉特点，同时结合巴滨路段的坡道实际情况，细化相关需求和设计条件，通过光学设计软件进行模拟设计，设计如图2所示的坡道照明光学器件和配光曲线。

图2 典型坡道产品配光曲线

通过图2（b）所示的光学配光曲线可知，坡道视距不是固定的，增加行车方向在0～180°平面的光强，便于加强坡道路面的均匀度与亮度，提高坡道行车的舒适性。

3.2 坡道的照明设计仿真

根据巴滨路段坡道的实际情况，使用已设计好的照明设备配光曲线，按照坡道情况进行布灯设计，用照明仿真软件DiaLux进行仿真，仿真伪色图见图3，仿真结果见表2。

图3 坡道照明DiaLux仿真伪色图

表2 坡道仿真结果

3.3 坡道的工程配光设计

坡道的照明设计在实际应用过程中往往受到坡度、路面反射系数的影响。因此，坡道的照明设计还需要考虑产品安装结构，保证照明效果的最优性。使用光学仿真软件DiaLux进行工程光学的配光仿真，通过调整灯具的仰角、灯杆的仰角等方式保证坡道的照明效果。

重庆巴滨路段的路基宽度为24.5m，中央分隔带宽度为1.5 m，道路设计行车速度为100 km／h。主干道路段的坡道采用双挑式布置，灯高12 m（见图4），布设灯具间距为30 m（见图5），采用160 W的LED照明灯，灯杆悬臂长1.5 m，悬臂仰角设计为12°。

图4 主干道照明双挑式布置

图5 主干道照明布置截面图

3.4 坡道照明效果

驾驶员视觉感受到的光线非常均匀，灯光不刺眼，行车的安全感和舒适感都非常不错，因此，从视觉角度来看，光学设计达到了很好的效果。结合主干道的实际测试数据可知，坡道照明设计满足设计需求，也达到了照明标准的要求（见图6）。

图6 坡道实际照明效果图

3.5 坡道照明测试数据

现场测试数据见表3。

表3 现场测试数据

续表

通过现场的测试数据可知，路面的照度均匀度为0.7，平均照度为34.5 lx，符合城市道路照明标准，同时满足照明设计需求。测试数据亮度值为1.82 cd／m2，也与仿真值接近。

4 结论

在坡道照明设计过程中，由于坡道自身的特殊性，产品光学的设计应更多考虑坡道的实际情况，对坡度、上下坡等情况进行分析，同时产品结构设计也需要考虑复用性，保证产品对不同坡道均有良好的照明效果，提升驾驶员在行驶过程中的舒适性，降低行车过程中的危险性。

研究旨在填补坡道照明配光设计的空白，完善、丰富中国道路照明设计规范。