城市全域功能照明规划研究

杜鹏程

(上海城市交通设计院有限公司，上海 200092)

引言

城市照明是保障城市夜间安全、展现夜间魅力、推动城市发展的重要方式之一，全国各地城市(区)相继开展照明专项规划编制，但多数以针对城区范围为主，更多侧重景观照明的塑造[1，2]。随着城乡一体化进程的不断推进，人的出行日益频繁，城市近郊地区、村庄核心区等夜间活动也较为密集，照明供需矛盾日益突显。因此，编制城市全域范围的功能照明专项规划越发显现其迫切性，也为未来城市照明发展和建设提供方向。

1 照明设施现状评估

功能照明规划编制是建立在对既有照明设施的全面评估基础上的，以问题为导向，制定规划目标与规划指引。在整个规划编制伊始，需要进行大量的实地踏勘，召开市、区、街镇、相关委办等有关部门的座谈和研讨会，开展设施普查、现场质量实测等工作。进而对照明设施的数量、结构、质量、节能、监控等方面进行深度剖析。

1.1 照明设施摸底

1.1.1 调查方法

照明设施从管理权属上通常分为市管、区管以及街镇、开发区等自管照明设施；从种类上分为灯盏、灯杆、控制箱等。对于市、区管照明设施，一般相关管理部门有统计数据，开展查缺补漏工作即可；但对于街镇自管设施，由于部分街镇或开发区相关专业人员较少，技术力量相对薄弱，可能存在数据完整性较差问题，则需开展照明设施专项普查。设施量摸底也方便后续照明设施的编码、落图等信息化工作开展，为全域照明设施智慧化管理奠定基础。

1.1.2 设施分析

照明设施分析内容包括区域分布、光源类型、装灯率、灯杆材质、灯杆高度、灯具老旧情况、控制箱老旧情况等，掌握现状照明设施结构特点，分析存在主要问题，有利于针对性地制定规划目标和指引。

以松江区为例，全区行政面积604.6 km2，常住人口176.2万。全区城市道路装灯率平均约为94%，公路(除高速公路)装灯率平均约为79%(如图1、图2所示)；光源以高压钠灯为主，占88.2%；灯杆材质以钢杆为主，约占88.8%；灯杆高度以常规照明为主，占97.8%；部分超规范使用年限(4.4%灯具超过20年，16.2%控制箱超过16年)的老旧照明设施仍在使用(如图3所示)，未完全做到“到期即改”。

图1 松江区各街镇装灯率(左)与各等级道路装灯率(右)Fig.1 Lighting rate of street and town in songjiang district (left)and lighting rate of road by grade (right)

图2 松江区现状道路装灯情况示意图Fig.2 Songjiang district current road lighting situation diagram

图3 松江区老旧照明设施分布图Fig.3 Distribution map of old lighting facilities in Songjiang district

1.2 照明运行情况

1.2.1 指标选取

照明运行评估主要通过抽样调查方法对辖区内照明设施进行实测。驾驶员行车作业时，眼睛直接感受到的是路面亮度，平均亮度值越高，人对路上障碍物的辨识速度越快，道路能见度与平均亮度成正比[1]，而照度值则会受到路面材质等方面的影响。因此，建议实测数据选取亮度值(包括路面平均亮度、路面亮度总均匀度、路面亮度纵向均匀度)，同时可根据实际需求选取部分照度值(包括路面平均照度、路面照度均匀度)作为补充评价指标，节能指标选取照明功率密度值[5，6]。

抽样样本选取应达到一定的样本量，并具备代表性，并结合城市总体规划和道路交通规划等，尽量覆盖不同城市功能分区和不同等级城市道路和公路。

1.2.2 质量评估

以松江区为例，共计选取100条道路进行照明质量现场实测，检测样本基本覆盖了居住区、商业商务区、工业仓储区、风貌保护区和农村地区，涉及全区17个街镇。从亮度检测结果来看，整体亮度达标率不高，仅为30%(见表1)。

表1 照明亮度实测达标情况统计表Table 1 Statistical table of the actual standard of illumination brightness

1.3 现状评估

1.3.1 照明设施问题

(1)道路照明设施不足。“有路无灯”现象仍存在，影响城市治安和交通安全。城市道路未装灯路段主要为建设未达标的支路、尚未辟通的断头路等；公路照明建设则未跟上城市建设和发展的步伐，一些村庄主要对外通道未装灯现象普遍存在(如图4所示)。

图4 照明设施不足示例Fig.4 Examples of insufficient lighting

(2)照明设施部分老旧。照明设施老旧、维护保养不及时，普遍存在亮度水平不足的情况，同时也不利于节能环保。道路照明设施未严格参照“到期即改”的原则，不利于照明设施正常运行，老旧问题同样反映出照明管养维护力度不够、政府财政资金投入不足等问题。

(3)节能光源使用率低。由于之前缺乏LED道路照明的相应技术标准，而且LED新光源技术也在逐渐的发展完善中，因此道路照明本着“功能优先，安全第一”的原则，并没有进行大规模的推广。随着LED等其他新型节能光源技术的不断发展，以及道路LED照明应用技术相关规范的发布，未来应积极推进LED等新型节能光源的应用。

1.3.2 照明运行问题

(1)照明质量不够理想。在老城区、历史保护街区，由于绿化遮挡，灯具配光设计不佳、设施维护周期过长等原因，导致斑马线效应严重，均匀度达标率很低(如图5所示)。还有一些道路由于改扩建、水泥合杆或者设计标准过低等因素，导致照明设施与道路规模不匹配，进而照明质量不达标。

图5 亮度不达标(左)与能耗超标(右)示例Fig.5 Examples of substandard brightness (left)and excessive energy consumption (right)

(2)照明设施能耗超标。道路照明建设无规划或管理不到位，以及设计不合理，是导致功率密度超标的主要原因。部分道路亮度水平很高，超出了道路使用者的真正需要，造成了资源浪费和一定的光污染。光源方面，虽然低效高耗产品的应用极少，但节能新光源、新技术应用推广力度仍需加强，与国家和上海市制定的节能要求仍存在一定的差距。

(3)智能监控水平不高。就地监控造成了管理难度大、安全系数低、工作量大，不能应对季节和天气的变化，极易造成极大的能源浪费，增加了财政负担。同时，道路照明运行状况主要采用人工巡查模式，不仅工作量大，还浪费人力、物力、财力。故障判别缺乏主动性、及时性和可靠性，不能实时、准确、全面地监控全城的道路照明运行状况，缺乏有效的故障预警机制。

2 发展趋势与规划目标

2.1 功能照明发展趋势

1)以功能照明为基础，彰显城市人文和风貌特色。照明规划编制应顺应城市的总体发展方向，重点解决道路功能照明需求的同时，兼顾城市人文和风貌，有效突出城市性格和特点，并对照明规划的实施有较为可行和完备的体系和制度保障。

2)注重节能环保，大力发展绿色照明。功能照明既要保证夜间行车和行人安全，又要严防光污染，避免造成资源浪费。高能效、高品质光源是打造绿色、舒适照明环境的关键[3]，未来将持续加大推进新型节能光源以及其他高效照明器材的应用力度。

3)加大科技创新投入，注重智慧照明建设。以上海、北京为代表的各大城市相继提出智慧城市的建设目标，智慧照明已然成为城市照明的发展趋势，其含义不仅仅包括对照明的调光控制，更重要的是智能化监控，是替代传统人工管理方式的重要技术手段。基于精细化管理理念以及智慧道路、智慧城市概念，对于路灯杆的综合利用也需要重点考虑[4]。

2.2 规划目标

2.2.1 规划愿景

通过功能照明规划，推动绿色舒适、现代科技、体现个性的城市夜间环境的塑造，构建“安全、和谐、智慧”的道路和公共区域照明体系。

2.2.2 指标体系

照明规划指标体系可从城市亮化水平、智能监控水平、绿色照明水平、管理维护水平四个维度构建，形成4大类12小项指标体系，具体指标量化可结合各城市(区县)现状水平及城市总体规划目标，制定近中远期目标值(见表2)。

表2 照明规划指标体系表Table 2 Lighting planning index system

12小项指标中装灯率指标用于指导实际照明建设较难参照，特别是对低等级公路，应当装灯的范围较难界定。为了更好地指导城市道路照明设施建设，将规划指标落到实处，宜进一步结合规划区域空间布局和土地使用规划、村庄布点规划等[7]，从“人的活动空间”角度，对装灯率指标进行适应性优化与改进，具体给出需设置路灯道路的规划范围：

1)高速公路入城段；

2)一级、二级公路；

3)城市开发边界内以及外围200 m范围内路段；

4)小区出入口200 m范围、街坊里弄出入口、转弯处；

5)村庄集中居住及外围200 m范围内，村庄对外主要通道。

松江区需装灯规划范围如图6所示。

图6 装灯区域布局示意图Fig.6 Layout diagram of lighting area

2.3 规划原则

(1)科学规划，突出特色。道路照明要与城市经济社会发展相适应，要与城市总体规划紧密结合，抓住城市重要特征，进行重点规划。照明设计应符合照明规划的要求，充分体现城市人文和风貌特色。

(2)以人为本，功能优先。优先保障道路功能照明，做到“路通灯亮”。不断提高道路照明设施水平、运行水平、维护水平，保障道路照明的安全性和舒适性。

(3)智慧城市，智能照明。与智慧城市建设相适应，加快道路照明智能监控系统建设，提高道路照明信息化水平，智能监控减少人工巡检，加大照明设施综合利用。

(4)节能降耗，控制污染。把“绿色照明”的理念放在十分重要的位置，积极应用高效节能产品及技术，加快照明节能改造步伐。严格控制光污染，达到保护环境的目的。

3 规划指引

3.1 道路照明

道路照明除需满足国家及地方道路照明工程相关规范要求外，同时要实行分区指引，各有侧重[8]。

(1)居住区：以保障行车及慢行的舒适性为主，宜采用和暖色光源，尽量减少对道路两侧居民的影响，提高宜居性。

(2)商业区：以体现照明的多功能为主，可适当调高亮度，考虑照明设施的多功能、集约化、智慧化，彰显城市活力。

(3)风貌及风景区：以展现照明的景观性为主，灯杆灯具样式与周边景观协调一致，体现区域特色。

(4)工业区：主要考虑因素是节能性，宜采用节能光源和节能控制方式，加强绿色生态。

(5)农村地区：应该注重设施的便于维护性，重点考虑完善照明设施，易于后期管理维护，宜采用新型能源，注重生态与安全性。

3.2 公共区域照明

公共区域的照明应强调公共活动聚集场所的安全感，旨在消灭城市照明盲区，同时实现照明与场景和谐交融。

(1)公共广场：在满足功能性照明的基础上，应注重与周边环境相协调，同时严防光污染和光干扰。亮度或照度水平、照明方式、光源的显色性以及灯具造型应体现广场的功能要求和景观特征。

(2)街坊里弄：交通性街道应为车行提供良好的照明环境；生活性街道满足面部识别亮度的同时减少对临街居民的干扰。

(3)滨水地区：活动区域整体以功能照明为主，允许局部设置景观照明，亲水区域应注重指示性照明，例如安全提示类型的照明灯具，以防止意外发生。

(4)公园绿地：应提供功能性照明和指示性照明，营造静谧、自然的夜间景观效果。在满足城市人行道照明标准的基础上，还应考虑所在路径的生态环境要求以确定是否应用公共照明及最低亮度(照度)值要求。

3.3 特色照明

功能照明的特色并非形成“一路一景”，而是综合考虑管理和建设要求，秉承“传承与创新”原则，整体在延续现有路灯风格的基础上，在城市特色区域，结合周边景观创新路灯风格，以展现地区历史、人文、景观特色。路灯风格样式归纳为现代简约、欧洲古典、中式仿古、特色元素以及乡村风格五大类(见图7)。

图7 路灯风格分类Fig.7 Street lamp style classification

以松江区为例，一般地区道路新建路灯宜采用现代简约风，方便后续管理、维护；风貌区等特色区域可结合周边景观特点，采用欧洲古典风、中式仿古风和特色元素类路灯[9],例如广富林遗址、泗泾下塘、泰晤士小镇、佘山等地区；一些特色村庄，可结合江南水乡特色采用乡村风格特色路灯，例如浦南地区“美丽乡村示范村”等。

3.4 照明信息化及综合利用

以物联网、可视化等技术为依托，通过采用网络通信、信息共享、动态工作流、智能照明等技术组建一个全方位的道路照明管理信息的综合汇聚空间，为各层次照明管理机构各项业务的实施提供全面的技术支撑[10]。规划构建“1+n”形式的管理架构，由1个管理中心加若干个分中心构成，在技术上由管理信息平台、信息传输、照明控制终端等三部分组成。

1个管理中心主要为市(区)级照明管理部门和机构服务，n个分中心主要为区(街镇)级照明管理部门和机构服务，可不建立实体分中心，通过管理中心的权限配置，共享照明管理中心的资源。照明监控系统主要功能包括设施管理、集成控制、建设管理、能耗管理、运维管理、应急指挥等。

目前上海、北京等各大城市正积极开展综合杆建设，以路灯杆作为载体，归并整合道路照明、交通标志标牌、信号灯、监控、路名牌、公共服务设施指示标志牌等设施[11]。杆体要求具备灵活接入各功能模块的接口；要求附有清晰、易读的标号与信息化标识；杆体结构设计稳固、安全，同时支持强电、弱电线路安装。

综合杆优先在城区主要交通干道、商业商务中心、行政办公中心、重点公共建筑等重要地区建设，近期可试点智能感知功能、移动通讯、公共wifi等应用，未来随着自动驾驶、智慧道路等智慧场景的应用，通过杆体预留借口、数据共享等，支持道路照明设施与车内设施联动，融入车路协同系统。

4 结语

城市功能照明规划编制应顺应城乡发展和人的夜间活动需求，对于照明设施风格既不能千篇一律，又不能百花齐放，综合考虑现有城市路灯风格、后续设施管理维护便利性，同时展现城市自然、人文景观特色，总体秉持“传承与创新”理念，打造赋有自身地区特色的功能照明规划。

城市全域功能照明规划是对城市总体规划的补充完善，能够有效协调和应对由于城市不断快速发展给道路和公共区域照明带来的诸多复杂问题，能够科学、有序、系统地指导全市道路和公共区域照明各个环节工作的开展，使照明建设和管理更具有前瞻性、规范性和系统性。目前大多数城市照明管理信息化程度不高，照明设施综合利用仍处于起步阶段，未来结合物联网、5G、自动驾驶、车路协同等新技术，重点开展照明实时监控、信息交互与智慧感知等方面的研究。