城市常规道路照明设计研究

摘 要：通过对城市常规道路照明设计的研究，给出了常规道路照明设计中应注意的六个方面。根据工程实际，在设计中把握和运用六个方面，使城市常规道路照明设计更好的为城市市政建设服务。

关键词：城市；常规道路照明；设计；灯具；光源；路灯配置；供电和线路；接地；控制

城市常规道路照明设计要以安全可靠，技术先

进，经济合理，维护方便为原则。道路照明设计要以

下面几个方面为设计重点。

1 灯具选取

道路照明灯具按光强分布可分成三类。

1．1 截光型灯具

截光型灯具，最大光强方向在0°一65°范围内，90°方向的光强最大允许值为10 cd／1 O0 lm，80°方向的光强最大允许值为30 cd／1 00 lm，可以获得较高的路面亮度与亮度均匀度，眩光较轻，但道路周围地区较暗，主要用于快速路常规道路照明⋯。

1．2 半截光型灯具

半截光型灯具，最大光强方向在0°~75°。范围内，90°方向的光强最大允许值为50 cd／1 00 lm，80°方向的光强最大允许值为10 cd／1 00 lm，它对水平光线有一定程度的限制，同时横向光线也有一定程度的延伸，有眩光但不太严重，主要用于城市的主干路、次干路和支路常规道路照明。

1．3 非截光型灯具

非截光型灯具，在90°方向上的光强最大允许值为1 00 cd／1 00 lm，它眩光严重，但看上去有一种明亮感，用于车速较低的街道、公园、景区道路照

明 。

实际工程设计中要根据道路的等级和使用性质，满足其使用要求，保证安全。对于对眩光有严格要求的道路设计采用截光型或半截光型灯具，以减少眩光危害，保证车辆行驶安全；对于对眩光要求比较宽松，对照明效果要求较高的公园、景区设计采用非截光型灯具，以达到明亮的照明效果。

2 光源选取

目前，国内在道路照明上使用最多的电光源有白炽灯、高压汞灯和高压钠灯。白炽灯价格便宜、使用方便，但寿命太短，光效太低，大量采用会造成能源极大浪费，换灯次数也大大增多，路面照度不易达到标准要求，所以道路照明不宜采用白炽灯，白炽灯也逐渐在道路照明设计中被淘汰。高压钠灯在我国的道路照明中应用最为普遍，这是因为高压钠灯与高压汞灯都具有发光效能高、使用寿命长的特点，但高压钠灯优点更突出，寿命更长，光效更高，满足国家对道路照明节能的要求，也减轻了日常路灯设施的维护量，而且高压钠灯透雾性能强，因此虽然高压钠灯具有显色性较差的缺点，但对于城市道路照明其不是主要评价指标。鉴于上述各种光源的特点，综合比较衡量，建议在城市道路照明中优先选用高压钠灯。

3 路灯的配置方式

城市常规道路照明路灯的布置方式有单侧布置、双侧交错布置、双侧对称布置、中心对称布置。路灯布置方式的选取要根据道路断面形式确定。为了使路面亮度分布均匀，对不同类型配光的灯具按照不同的布置方式，将其安装高度(H)、灯杆间距(s)、道路宽度(W硪)的比率限制在一定范围之内，即可满足路面照度均匀度的要求(参见表1)。

其中，Weff 为路面的有效宽度，当灯具采用单侧布置方式时，道路有效宽度为实际路宽减去一个悬挑长度；当灯具采用双侧布置方式时，道路有效宽度为实际路宽减去两个悬挑长度；当灯具布置在中央分隔带采用中心对称布置方式时，道路有效宽度就是道路实际宽度。H为安装高度，即电光源中心点至地面的垂直距离。

确定完灯具的布置方式后，进行照度计算。

根据不同级别道路对平均照度的要求，结合道路断面形式和灯具的选取，利用上面公式即可确定灯具内光源的功率(瓦数)。较宽的道路，如果人行道也较宽，可以采用双臂路灯，除了车道侧布置灯具外，人行道侧也要布置灯具，人行道侧灯具安装在约1／2杆高处，这时车道侧路灯可以做成l5°的仰角，比较美观，而且车道侧的照明利用率更高。不宽的道

路，如果人行道也较窄，可以采用单臂路灯，车道侧的灯具，除了照明车道外，还兼顾人行道，这时灯具尽量水平安装，或者把路灯灯臂的仰角控制在5°以内，使车道和人行道都有较好的照度。

4 路灯供电和线路

由于三相供电，变压器使用方便，较容易达到三相负荷平衡，在相同负载和供电距离的情况下，电缆截面比采用单相供电小，因此新建城市道路照明普遍采用三相供电。架空供电安全性较差，影响市容，常用于临时工程、借用电业水泥杆路灯工程和地下条件限制较多的工程。国内新建的道路照明工程绝大部分采用电缆供电，线路采用VV一1KV电缆穿高压尼龙塑料管埋地敷设，使用安全、方便、灵活。

5 路灯接地

实际工程设计和实施中路灯接地的做法五花八门。有的工程采用TT接地系统，有的采用TN—c系统，有的采用TN—c—S系统，有的采用TN—S系统。下面对几种接地形式进行比较，提出一种安全可靠、便于使用的接地形式。

5．1 TT系统

TT系统是指将电气设备的金属外壳直接接地的保护系统，负载设备外露部分和不与带电体相接的金属导电部分与大地直接联接，而与电力系统接地无直接关联。接地示意见图2 。在此系统中当电气设备的金属外壳带电时，由于有接地保护，可以大大减少触电的危险性。但是，此系统要求每处负载设备外露部分和不与带电体相接的金属导电部分都要直接接地，对于路灯这种分散的多点负荷来说，就要求在每基路灯处都单独做接地，并每处接地都

要满足接地电阻的要求。这样，使施工和维护变得繁琐，增加了工程投资和工程难度。

5．2 TN—C系统

TN—c系统是用工作零线兼作接零保护线，接地示意见图3。由于路灯配电系统三相负载很难平衡，工作零线上有不平衡电流，对地有电压，所以与保护线所联接的电气设备金属外壳有一定的电压，可能对人造成触电危险，负载越不平衡，灯杆外壳对地电压偏移就越大，对人触电的危险性也就越大。如果工作零线断线，则保护接零的漏电设备外壳带电，危险性极大。当TN—C系统干线上使用漏电保护器时，工作零线后面的所有重复接地必须拆除，否则漏电开关合不上闸，而且工作零线在任何情况下都不得断线，所以，实用中工作零线只能让漏电保护器的上侧有重复接地。此系统安全性差。

5．3 TN—C—S系统

在配电线路中，如果前部分是TN—c方式供电，而后部分是TN—S方式供电，则可以在系统后部

分现场总配电箱分出PE线，这种系统称为TN—c—S系统。接地示意见图4 。TN—C—S系统是在TN

—c系统上变通的作法。TN—C—S系统也存在由于负载不平衡，产生灯杆外壳对地电压偏移，威及人

身安全，所以，此系统安全性较差。

5．4 TN—S系统

TN—S系统是把工作零线N和专用保护线PE严格分开的供电系统。接地示意见图5。系统正常运行时，专用保护线上不带电流，只是工作零线上有不平衡电流。PE线对地没有电压，所以电气设备金属外壳接零保护是接在专用的保护线PE上，安全可靠。干线上使用漏电保护器，工作零线不得有重复接地，而PE线有重复接地，但是不经过漏电保护器，所以TN—S系统供电干线上也可以安装漏电保护器。此系统安全性较高。

综合比较上面几种接地系统形式，确定TN—S系统安全性最好，做法最规范，因此在城市道路照明接地系统中应优先选用。

在设计和工程中PE线的选取方法也不一样，有的用铠装电缆的金属外皮作为PE保护线；有的利用

镀锌圆钢作为PE保护线；有的利用电缆的一芯作为专用PE保护线。工程实践证明，电缆金属外皮和镀锌圆钢的防腐问题很难达到要求，刚建时，安全性没问题，时间长后，由于腐蚀，PE线有可能断线，使接地保护失去效应，存在安全隐患。电缆金属外皮的腐蚀问题更为突出。利用一芯电缆作为专用PE保护线，可以克服上面的问题，使PE保护线的寿命接近线路寿命。因此建议在接地系统中，采用三相五线或单相三线供电，利用一芯电缆作为专用PE线，使保护从头到尾贯穿线路。根据工程实际经验，为了防止由于机械或人为损伤使路灯PE保护线断线，导致部分路灯保护接地失效，危及人身安全，可以在路灯线路的起点、终点及中间每间隔3基路灯打一组接地极，每组接地电阻小于4 Ω Q，这样做可以大大提高路灯保护的安全性。

6 路灯控制

路灯的控制方式很多，传统的控制方式有光控和时控；随着计算机应用技术的普及，近年来路灯微机监控系统已普遍在道路照明系统中采用。传统的光控系统简单，安装维护方便并且价格便宜，但控制的准确性较差，在天气条件不好的情况下容易误动作。时控系统简单，安装维护方便并且价格便宜，但控制不灵活，开启和熄灭时间较死，不能适应不同季节开灭时间变化的要求。在传统的时控基础上又出现了可编程经纬时控系统，此系统克服了传统时控系统不易变化的缺陷，可根据不同地区的经纬度，通过写入在芯片内的程序自动按照季

节变化调整开启和熄灭路灯的时间。由于可编程经纬时控系统比传统的光控和时控更加灵活、更加智能，而且也具有系统简单，安装维护方便，价格便宜的优点，因此在一些道路照明系统较小，控制要求不过高，资金有限的中小城市应用很普遍。路灯微机监控系统是基于网络监控管理系统，主要由控制中心端(主站)、分站端及终端等三大部分组成。可实现对道路照明设施运行情况的远程监测和控制，在控制中心即可对道路照明设施的运行情况一目了然，减轻了维护的工作量。

7 结束语

要做到道路照明设计合理，应结合工程实际，把握和运用上面六个设计重点，使道路照明亮度、均匀度、眩光满足规范要求，布局合理，且投资低、耗电少，运行安全可靠，便于维护管理，并结合工程情况尽可能采用先进技术和产品，不断提高道路照明的技术水平，更好地为城市市政建设服务。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。