浅析城市道路照明工程设计原则和步骤

 摘  要 城市道路照明设计要遵循一定的设计程序和方法，并分析和考虑道路的几何条件、环境条件、照明技术的发展现状等因素，本文主要介绍城市道路照明设计的一般方法、原则和程序，与大家共同探讨学习。

 关键词 道路照明 设计原则 文件编制

 
    城市道路照明是城市建设中不可缺少的一项重要的基础设施，它为城市夜间各种车辆行驶以及行人创造良好的视觉环境，达到保障交通安全，提高交通运输效率，方便人民生活，降低犯罪率和美化城市环境的目的。在一定程度上也反映了一个城市的经济实力、社会进步和现代化程度的一个标志。
    城市道路照明设计是工程建设的前期工作，它根据道路的等级和照明标准，在安全、节能、适用、美观、经济合理的前提下，作出实施道路照明的计划和方案，并以设计文件--图纸和说明的形式表达出来，作为城市道路照明设施建设施工的主要依据。因此，城市道路照明设计要遵循一定的设计程序和方法，并分析和考虑道路的几何条件、环境条件、照明技术的发展现状等因素，本文主要介绍城市道路照明设计的一般方法、原则和程序。

    一、设计原则
    “安全可靠、技术先进、经济合理、节能环保、维修方便”是城市道路照明设计的基本原则。
    安全可靠是保障人民群众的生命和财产安全，体现了最广大人民群众的根本利益，因此，设计必须考虑照明设施施工和维护方便，以及安全运行的可靠性，这是城市道路照明设计最基本的要求。
    技术先进就是要大力推广节能环保新技术、新产品，优先选择通过认证的高效节能照明电器产品和节能控制技术，努力降低城市照明电耗。采用科学的照明设计方法，避免道路照明所带来光污染的负面效应，总之设计时应本着以人为本的原则建设一个适宜、和谐、友好的照明环境。
    经济合理的原则包含两方面的意义：一方面要尽可能以较小的工程投资来获得较好的照明效果；另一方面在满足夜间车辆行驶和行人视觉条件前提下，尽量减少不合理照明所带来的经济与能源的浪费。
    节能环保应引起城市照明设计师足够重视，人造灯光已经让夜晚不再那么黑了，更多的照明或者不科学的照明并不会给夜行人带来更多的舒适环境，随之而来的负面问题凸现在我们眼前，能源的浪费导致大气温室效应增多，天文观测难度增加，人们在“白夜”中不能安眠，夜行动物无处藏身。随着城市越来越亮，人类的健康和安全受到了极大威胁，过度的城市照明引发光污染正一步一步向我们逼近。
    维修方便关系到维修工人日常运行维护管理的工作效率问题，结构复杂难以安装维护的产品是不科学不合格的产品，影响日常运行维护管理部门的经济效益和工作效率。
    城市道路照明还具有完善城市功能，美化城市环境的作用，因此，既要考虑道路照明设施的美观，又不能因一味追求灯具造型美而影响照明效果或浪费过多的电能和工程投资。我们要坚持以人为本，树立全面协调可持续的科学发展观，认真贯彻建设部“十三五”城市绿色照明工程规划纲要，严格按照城市道路照明设计标准及相关规范进行设计，努力构建绿色、健康、人文的城市照明环境，切实提高城市道路照明设计质量和综合效益。
    二、设计步骤和深度
    1．初步设计步骤和深度
    城市道路照明工程设计通常分为初步设计和施工设计两个阶段。在初步设计阶段，应对工程做多个设计方案进行综合技术经济分析，根据工程的具体要求，选择技术先进可靠、经济合理的方案，编制出初步设计文件。初步设计文件应满足下列要求：
   （1）收集道路设计平面图，初步确定道路的等级标准和照明标准；
   （2）收集规划部门提供的道路地上、地下各种管道、线路综合断面排列位置图；
   （3）选择道路照明灯具形式，制成彩色效果图，并收集该灯具有关技术资料；
   （4）确定光源、电器的种类；
   （5）确定照明电源的主要供电方式、地点；
   （6）概略计算道路照明装置的容量；
   （7）概略计算道路照明工程的建设费用。
    以方案代替初步设计的道路照明工程，设计一般只编制方案说明，可不出设计图纸。其设计深度主要是确定设计方案，据以估算工程投资。
    2．施工图设计步骤和深度
    在进行道路照明工程的施工设计时，所涉及的问题有一些已在初步设计阶段确定了，在施工设计中要进一步确认和细化，具体步骤如下：
   （1）根据道路等级选定道路照明水平：包括路面平均亮度（照度）、路面亮度（照度）总均匀度和纵向均匀度、眩光限制、环境比、诱导性和照明功率密度等指标；
   （2）道路照明器具的布局种类：连续照明、特殊区域（段）照明、缓冲照明和高架路照明等方式；
   （3）道路照明方式：单侧悬挑布置、双侧交错（或对称）布置、中心对称布置、多灯组合、庭院照明和横向悬索布置等方式，灯型设计方案确定后制成彩色效果图；
   （4）选择光源电器和照明器具，然后进行初步布灯设计，初步确定灯杆高度、仰角、悬挑长度、灯间距；
   （5）进行照明计算，验算是否达到照明标准、设计是否合理。一般设计和计算要重复多次，直至找到最佳方案；
   （6）确定电源的具体位置；
   （7）进行线路、负荷、电压损失、功率因数补偿和接地故障保护等计算，根据计算确定导线型号、规格、电源容量等；
   （8）绘制道路照明线路、灯具、配电控制设施平面布置图，以及路灯线路与地下各种管线排列的断面图等；
   （9）绘制道路照明供配电控制系统图（一次、二次回路图、负荷分配图）；
   （10）绘制道路照明灯杆、灯臂（架）、砼基础以及电缆沟槽、手（人）孔井、配电箱（柜）、箱式变电站基础等设计图；
   （11）编制道路照明工程设计说明、各种设计计算、工程概（预）算等。
    城市道路照明设计文件中的图纸绘制，应按国家现行的有关建筑、机械制图统一制图的标准图例，电气设计图和图形符号、文字应按标准、规范绘制。套用通用图应在设计文件的图纸目录中注明采用哪一本图集名称和页次。重复使用其他工程的图纸时，也要详细地说明图纸出处。每一项工程的设计文件，可根据工程的特点和实际情况确定其内容，但必须满足上述相应深度的要求。
    三、 城市道路照明设计文件的编制
    城市道路照明设计文件一般由图纸目录、设计说明书、设计图纸、主要设备和材料表、概（预）算书组成。
   （一）设计图纸目录
    列出本工程图纸的名称、图别、图号、规格和数量。图纸的排列顺序先排列新绘制的图纸，后排列选用的标准图和重复使用的工程设计图。
   （二）设计说明主要编写的内容
    1．工程概况：道路的起讫点、道路断面分布情况、路灯安装的位置、线缆敷设的方式，以及全线共装各种形式的路灯、总容量、变配电箱的数量等。
    2．设计依据：说明本工程项目批准文件和依据、标准、规范、当地供电部门的技术规定、本工程其它专业提供的设计资料等。
    3．设计范围：依据上级主管部门批准下达的工程项目有关资料，说明本专业的内容和分工，如为扩建、改建和新建工程时，应说明原有路灯设施与新改建路灯设施之间的相互关系和提供的设计资料。
    4．供电设计：说明供电电源和电压，电源位置、距离、专用线路或非专用线路、电缆或架空线，供电的可靠性程度，变压器容量，对供电安全所采取的措施等。
    5．配电设计：说明本工程总照明负荷分配情况及计算结果，给出各分、回路设施的容量、计算电流、补偿前后的功率因数等。采用何种接地保护系统，对接地电阻值的要求，导线的型号、规格的选择，线路的敷设方式等内容。
    6．道路照明设计：应根据道路和场所的特点及照明要求，选择照明灯具的布置方式，确定道路快慢车道、人行道或广场等的路面平均亮度（或路面平均照度）、路面亮度总均匀度和纵向均匀度（路面照度均匀度）、眩光限制、环境比、功率密度和诱导性等指标。光源与照明器具的选择，如灯杆材质和高度、仰角、单悬挑、双悬挑、组合灯具及安装注意事项。
    7．监控系统设计：说明信号装置的种类、设置的场所和控制方式，分散控制或集中控制、控制设备的选择和监控系统能达到的使用要求。
    8．设计文件主要以图纸为主，设计说明是设计图的补充，凡图中已表示清楚的，设计说明中可不再重述。
   （三）各设计项目对设计图纸的要求
    1．变配电系统图：绘制成单线（或多线）系统图，在下方或近旁设标注栏，标明设备元器件的型号、规格、母线、电压等级和电工仪表，标注栏应由上至下依次标注。一个工程中有2个以上供配电设备，一、二次回路和负荷分配图相同只画一个供配电系统图即可，如果一、二次回路线路相同，负荷不同即应将N个负荷分配图都绘制。道路照明工程一次回路系统示意图（图1）、二次回路系统示意图（图2）、负荷分配示意图（图3）。近几年来，照明电器新产品、新技术越来越多，文中插图所标电器名称、型号己有新产品替代，本文中所标注的电器名称、型号仅供参考。

                    图1 一次回路系统示意图

           注：本文中插图所标电器名称、型号仅供参考（以下同）

图2 二次回路系统示意图(a)

图2 二次回路系统示意图(b)

图3 负荷分配示意图

2．变配电室平面图：按比例画出变压器、配电屏（柜）、电容器柜等平面布置、安装尺寸（图4）。变配电室选用标准图时，应注明选用标准图的编号和页次。

                图4 变配电室平面示意图

    3．变配电室接地系统平面图：绘制接地体和接地线的平面布置、材料规格、埋设深度、接地电阻值等（图5）。选用标准图应注明标准图编号和页次。

图5 变配电室接地平面示意图

    4．道路照明平面图：画出道路的几何形状（如住宅小区画出建筑物）平面轮廓，平面布置供配电箱式变、配电室、配电箱、灯位、线路走向、手孔（人孔）井位置。图中应标出架空（地埋管线）线路的导线型号、规格、线路走向、敷设方法、灯杆间距、手（人）孔井编号、灯位设计编号等（图6）。

图6 道路照明工程平面布置示意图

    5．监控系统图：监控（防盗）绘制方框图或原理图即可，信号系统和监控环节的组成和精度要求由监控系统设计制作单位提供资料。
    6．灯柱、照明器具、管线位和道路断（立）面图：绘制道路断面画上灯具杆位、高度、仰角、悬挑长度、管线位置等图示，标注各种施工安装尺寸（图7）。

图7 道路断面管线灯位示意图

    7．绘制灯杆设计图、砼基础图、箱式变电站基础图、配电箱（柜）设计图、手（人）孔井和过渡接线箱施工图、电缆线路埋设示意图等。选用标准图时应注明标准图号和页次。
    8．主要设备及材料表：列出整个工程的照明电器产品和非标准设施的数量、规格、型号及主要材料明细表。
    9．设计计算书：道路照明工程的负荷计算、亮度（照度）计算、导线截面计算、电压降、功率因数、照明功率密度等计算，以及特殊部分的计算结果，分别列入设计说明书和设计图纸中。各部分的计算书应经技术分管领导审核并签字，作为技术文件归档，不外发。
    10．一个工程项目或一个子项工程的施工设计图完成后，在施工（安装）之前，设计人员应向施工（安装）班组的施工负责人或项目经理作工程设计的技术交底。主要介绍本工程设计的主要意图，强调施工中应注意的事项，解答施工人员和项目经理提出的技术问题。
    道路照明设计是一项要求严格的功能性照明设计，既要满足照明质量和数量的要求，同时还必须满足节能标准的要求，并通过科学的设计流程才能完成的工作。随着城市照明设计人员的设计水平不断的提高和照明计算技术的普及，设计过程越来越规范，设计工作已不仅仅局限在根据道路级别来选择某种特定类型灯具的这种初步阶段，而是要强调通过设计计算结果来决定所选择的灯具光度参数，是否适合一条道路的实际情况和满足标准要求。
   
    参考文献
    ［1］《城市道路照明设计标准》CJJ 45－2015
    ［2］《城市照明设计与施工》主编 张  华  中国建筑工业出版社