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道路照明

道路照明(road lighting),在道路上设置照明灯具为在夜间给车辆和行人提供必要的能见度。道路照明可以改善交通条件,减轻驾驶员疲劳,并有利于提高道路通行能力和保证交通安全,此外,还可美化市容。

发展概况
道路最初是用点燃木材照明,后来逐步发展为用油灯、汽灯、电弧灯、碳丝白炽灯、高压汞灯,现今道路照明主流光源为高压钠灯。基于全球性节能减排政策,部分新型节能光源(如LVD无极灯、LED灯和新型索明氙气路灯)也已逐步应用到道路照明工程中,并发展迅速。1558年巴黎街道上设置了装有松脂或木条的容器,天黑时点燃松脂或木条照明。1667年冬季,在一些街道上改用油灯。1806年,美国巴尔的摩城的街道用汽灯照明。1842年,巴黎出现电弧灯,不久就将这种灯应用于街道上。1878年,英国人J.W.斯旺首先提出用碳丝白炽灯。1932年,荷兰人开始在街道上用低压钠灯照明。1935年,发明了高压汞灯。1965年,高压钠灯问世,并用于道路照明。中国最早是1865年在上海南京路上安装了10盏煤气灯;1882年在上海外滩安装10盏电弧灯;1890年上海开始在街道上使用白炽灯。各国除在城市道路上采用沿路设灯连续照明和在部分高速公路或交通量很大的公路上采用连续照明外,在一般公路上,由于经济效益问题,多不采用连续照明。

视觉
驾驶员在夜间是借助于障碍物及其作为背景的路面两者的亮度对比来察觉前方道路上有无障碍物。路面平均亮度升高,察觉障碍物所必要的亮度对比变小,障碍物容易被发现。路上的物体、行人等的亮度如果比背景暗,驾驶员就只能见到它们的轮廓,即为轮廓辨认。驾驶员在行车过程中,只关心前方有无行人或障碍物,无须辨认出是谁或何物,所以道路照明一般只需使路面具有一定亮度,增大物体与路面亮度差,驾驶员能轮廓辨认人或物即可。若物体的亮度比路面亮度大,驾驶员在较暗的背景里可见到一个明亮的物体,即为逆轮廓辨认。路上的导流交通岛,需要便于驾驶员辨认,所以增加其表面亮度,使能逆轮廓辨认。当物体向着视线的一侧亮度较大时,驾驶员只能辨认该侧表面细部。要提高驾驶员对细部的辨认能力,可通过道路照明增大物体表面亮度或使亮度变化。 城市道路是城市的动脉。主照明为路灯,满足行人、车辆夜间行动。庭园灯、景观灯与路灯形成立体的照明模式,增强道路装饰效果,美化城市景观,也可弥补路灯照度的不足。

质量标准
通常用规定的路面平均照度和均匀度两个指标。前者的单位是勒克斯,即每一平方米水平照射面积上,均匀分布一流明光通量。后者是最小水平照度与平均水平照度的比值。实际上,路面的亮度分布与照度分布有相当大的差别。采用路面照度作为道路照明指标不能给出视感条件的真实情况。因此,国际照明委员会建议道路照明的质量用路面亮度、均匀度、眩光和诱导性四个指标衡量。亮度是道路表面单位面积上反射出的光量,用cd/m2作单位。均匀度是路面上亮度分布的均匀程度。影响驾驶员视觉舒适感的均匀度等于行车线上路面最小亮度与平均亮度之比。即使平均亮度较高,但亮度分布不均匀的路面,在明暗相差很大的地方,障碍也难以发现。眩光是强光直射驾驶员的眼睛,使眼睛不舒适,产生视觉障碍,看不清物体的现象。眩光使眼睛不舒适的程度用表示主观感觉的眩光指数G评定。国际照明委员会推荐:G=1,无法忍受;G=3,有干扰;G=5,允许的极限; G=7,比较满意;G=9,无影响。眩光与光源的亮度、视线与光源的夹角、路面平均亮度等因素有关。诱导性是用照明告知驾驶员有关前方道路线形、起伏、交叉、车流分合的有关信息。国际照明委员会建议,城市干道、高速公路的路面亮度取2cd/m2,纵向均匀度取0.7,G=6。日本已采用路面亮度作为道路照明指标。美国等多数国家仍用照度作道路照明标准。照度和亮度可以互相换算。路面P点的亮度等于该点的照度乘该点的亮度系数。

照明布置
道路照明用的照明器有高压钠灯、低压钠灯、无极灯、金卤灯、荧光灯、新型索明氙气路灯等。白炽灯、高压汞灯、低压钠灯由于光源性能缺陷已逐渐被淘汰。照明器要合理使用光能,防止眩光。照明器发出的光线要沿要求的角度照射,落到路面上呈指定的图形,光线分布均匀,路面亮度大,且眩光小。为减少眩光,可在最大光强上方予以配光控制。

道路照明用的照明器大体可分为截光、半截光和不截光三种类型。

①截光型:照明器照射到路幅外的光线不超过光源额定流明的10%,控制光线沿路分布,产生的眩光小。适用于主要街道、干线公路和高速公路。

②半截光型:照明器照射到路幅外的光线不超过光源额定流明的30%,控制光线沿路分布。适用于一般等级的街道。

③不截光型:照明器对最大光强上方的光通量不加限制,眩光大,只适用于周围环境明亮的街道或交通量很少的次要街道。照明器的射程,由光束的仰角决定,用从照明器到最大烛光束照射到路面的距离长短区分,可分为短射程、中射程、长射程三种。

根据道路断面形式、宽度、车辆和行人的情况,照明器可采用在道路两侧对称布置、两侧交错布置、一侧布置、分隔岛双叉布置和路中央悬挂布置等形式。道路交汇区采用高杆照明方式。一般说来,宽度超过20米的道路、迎宾道路,可考虑两侧对称布置;道路宽度超过15米的,可考虑两侧交错布置;较窄的道路可用一侧布置。在道路交叉口、弯道、坡道、铁路道口、人行横道等特殊地点,一般均布设照明器,以利于驾驶员和行人识别道路情况,其亮度标准也较高。在隧道内外路段和从城区街道到郊区公路的过渡路段的照明,则要考虑驾驶员的眼睛对光线变化的适应性。照明器的功率、安装高度、纵向间距是配光设计的重要参数。组合好这三个因素,可得到满意的照明效果。

发展趋向
今后道路照明的发展方向是注意节约能源,选用发光效率高的光源改装现有道路照明,逐步更换大量使用着的小白炽灯。随着新光源的出现,道路照明器安装高度趋于加高,纵向间距趋于增大。

照明作用
在城市的机动车交通道路上设置照明的目的是为机动车驾驶人员创造良好的视觉环境,以求达到保障交通安全、提高交通运输效率、降低犯罪活动和美化城市夜晚环境的效果。在人行道路以及主要供行人和非机动车使用的居住区道路上设置照明的目的是为行人提供舒适和安全的视觉环境,保证行人能够看清楚道路的形式、路面的状况、有无障碍物;看清楚同时使用该道路的车辆及其行驶情况和意向,以便能了解车辆的行驶速度和方向、判断出与车辆之间的距离;行人相遇时,能及时地识别对面来人的面部特征并判断其动作意图,方便人们交流,并能够有效防止犯罪活动;此区域的道路照明还能对居住区的特征和标志性景观以及住宅建筑的楼牌楼号进行适当的辅助性照明,有助于行人的方向定位和寻找目标需要;另外,居住区的道路照明有助于创造舒适宜人的夜晚环境氛围。

照明质量
道路照明的质量主要表现在下上4个方面:
亮度水平
道路平均亮度按道路等级有不同的亮度要求。一般快速路和主干道沥青路面都需要2cd/m2以上的亮度要求。次干道和辅助道路或小区道路要求相对较低。具体可以参照现行道路照明设计规范。

平均照度
平均照度指路面所有照度的平均值,是照明强度单位,一般用Lx来表示。

眩光
道路照明应努力在不舒适眩光限制在一定范围内。一般用G值来表示。一般情况下,G=7(G=1将令人无法忍受,俗称光污染)。

视觉诱导
要让驾驶员在一定距离外能立即辨认出这条道路的方向,特别是他自己要走的那条路的方向。

照明灯具
道路照明灯具一般分为3类:
1.截光型。
2.半截光型。
3.非截光型。
前2类适合于城市大多数路面的照明,路面亮度高,照度均匀。缺点是当灯具点亮后因眩光的影响无法体现出灯具本身的造型。后者适用于庭院照明,灯型美观,缺点是光源浪费严重且照度不高。

道路灯杆分为很多种,常用的有如下几种:
1.圆锥形灯杆。
2.多边形灯杆
3.直杆
4.方形杆
5.多杆(双杆,3杆或4杆等)
路灯的安装方法又有5种:托架形、高拽形、直杆形、悬索形、吸壁形。

LED照明
2009年初,为了扩大内需,推动中国LED产业的发展,降低能源消耗,中国科技部推出“十城万盏”半导体照明应用示范城市方案,该计划涵盖北京、上海、深圳、武汉等21个国内发达城市,随即,以LED道路照明工程全面展开,并取得预期效果。

2009年4月,科技部于启动了“十城万盏”半导体照明应用工程试点工作。为进一步了解各试点城市的工作进展情况,支撑下一阶段“十城万盏”半导体照明应用工程试点工作,国家半导体照明工程研发及产业联盟受科技部高新司委托,拟于2010年7月-9月对“十城万盏”试点城市的试点工作进展情况进行分析调研。

常用光源
国内在道路照明上使用最多的电光源是白炽灯、高压汞灯和高压钠灯,因为它们分别具有价格便宜、使用方便和有很高的发光效能以及较长的使用寿命。

光源选择
道路照明的电光源选用,首先应满足道路等级对照度(或亮度)的要求下,再满足高光效、长寿命,在一般道路或广场,不考虑显色指数色温度。

从光效角度选用电光源,其排列顺序为低压钠灯、高压钠灯、高压汞灯、自镇流高压汞灯、白炽灯。从寿命角度选用电光源,其排列顺序为高压汞灯、高压钠灯、(外触发高压钠灯和内触发高压钠灯)、低压钠灯、自镇流高压汞灯、白炽灯。

气体放电灯中光效最高的是低压钠灯,它的光效150 lm/W,而高压汞灯只有50 lm/W,高压钠灯100 lm/W。可见,如用低压钠灯替代高压汞灯可节电66%。低压钠灯的适用场合很多,一般较宜用在郊区公路上,如ND18的灯泡能制成任意向点燃,并与阻抗式镇流器配合,在北京使用的平均寿命已达4000h以上,以取代大量使用的白炽灯泡,是很有前途的并更为适用。自镇流高压汞灯因寿命短,光效低等缺点,不宜作道路照明光源,在各种场合应严格限制生产与使用。








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