浅论城市道路照明设计及相关的节能措施
摘要：本文通过道路照明设计，介绍了城市道路照明设计的内容，提出了设计中应考虑到的节能问题。
关键词：道路照明；控制；接地形式；节能
城市道路照明的好坏对人民群众的生活有很大的影响。符合视觉功能的道路照明设计在夜间能够延续和保证道路的交通功能，保证夜间行车安全，降低交通事故的发生率，提高道路的通行能力和利用效率；保证夜间行人的人身和财产安全，降低犯罪率，营造和谐的社会生活环境；提高环境的舒适性，美化我们的城市。道路照明的设计应按照安全可靠、技术先进、经济合理、节能环保、维修方便的原则进行。
1 道路照明的分类和评价指标
城市机动车道路照明按快速路与主干路、次干路、支路分为三级。各条路的交通情况不同，环境不同，视觉要求也不同。设计时，首先应根据机动车道路的分类，确定道路照明设计的标准值。
根据《城市道路照明设计标准》CJJ45-2006标准，机动车交通道路照明以路面平均亮度（或路面平均照度）、路面亮度总均匀度和纵向均匀度（或路面照度均匀度）、眩光限制、环境比和诱导性为评价指标。人行道路照明以路面平均照度、路面最小照度和垂直照度为评价指标。
2 道路照明设计内容
照明设计既要满足现行标准要求，符合节能标准，又要运行安全可靠，便于维护管理，且尽可能采用先进技术，不断提高道路照明的设计水平。
2.1 选择并确定灯具布置方式
在设计中，根据道路横断面的形式、机动车道的宽度、道路沿线的场所特点来确定路灯的布置。一般采用单侧布置、双侧对称布置、双侧交错称布置，中心对称布置和横向悬索布置五种方式。
在布置路灯时，灯具及其配置方式应根据道路周围的环境和场地特点做出合理的选择。在遇到交叉路口、人行道斑马线或者公交车站等的时候，可以对路灯间距做适当调整，以避开这些公用设施。在两条路的交叉口，为了便于驾驶人员分辨路口，应加强路面的照度，可以采用更高一些的灯杆安装更大功率的光源来实现。在一些步行街或者商业区的道路上，可以考虑使用景观灯，既能满足照明的功能要求又能装饰街道，美化夜景。
2.2 选择合适的灯具和光源
根据道路对照明的要求及其环境条件合理选择灯具的类型。合理选择灯具对确保道路及相关场所照明的数量和质量、延长光源灯具的寿命有着重要的意义。按光强分布的不同，可将道路照明灯具分成三类：1）截光型灯具，主要用于快速路、主干路或者市郊道路，能够获得较 高的路面亮度 及均匀度。2）半截光型灯具，主要用于次干路，城市支路也可以采用半截光型灯具，该灯具的优点是横向光线较之截光型灯具有一定程度的延伸，有不太严重的眩光。3）非截光型灯具，一般景观灯多采用该灯具，缺点是眩光严重，优点是看上去比较明亮，公园、景区或者车速较低的街道可以采用。
设计时，截光型和半截光型灯具较多被采用，防护等级不低于IP54，灯具装电子触发器、镇流器、熔断器及补偿电容。
路灯光源的选择，应首先考虑电光源的光效高，寿命长等条件。目前，各城市广泛采用的高压钠灯比较符合这些要求。而LED灯尽管节能，但其光强衰减快、寿命短，又是冷色光，尚不适宜在城市主干路大规模使用。
2.3 路灯照明光源的选择
为了满足道路照明供电可靠性的要求，现普遍应用路灯专用变压器供电。按照供电负荷和供电半径的要求，考虑功率因数，确定道路照明用电变压器的容量，必要时预留交通信号灯和景观灯的负荷容量。一般在灯具内装设一定规格的单灯补偿电容器对路灯实施单灯补偿，补偿后功率因数不低于0.85。路灯变压器的负载率考虑在70%~85%。箱变位置在不影响交通和景观效果的前提下，应尽量接近负荷中心。
2.4 路灯的控制
道路照明控制常用方式为定时控制和光电控制 ,定时控制多采用微电脑时钟控制器 ,根据当地经纬度输入全年每一天的开关灯时间 ,自动控制起闭 ,多为实际运行中采用。光电控制利用光敏探头输出开启信号 ,一般开灯照度为10Lx ,关灯照度为 2Lx ,此方式受环境因素影响较大。
2.5 电缆的敷设
道路照明一般采用铜芯电缆。在达到同样的载流量和压降要求的条件下，也可采用新型合金电缆，这样，既可以降低一次性投资，节约有色金属的消耗，又可以起到防盗的作用。
路灯电缆一般采用穿管敷设方式。电缆穿PE管或PVC管直埋于绿化带0.8米以下，每隔一定距离设置人孔井，用于穿线和接头施工用，每一管孔中穿一条电缆。路灯电缆横穿道路时穿镀锌钢管保护，管顶埋深大于1米。
2.6 配电系统的接地形式
路灯照明系统可优先考虑采用TT接地系统。要应用TT接地系统，路灯灯具需要设置单独的接地极接灯具的金属外壳，与电源侧接地装置分离，这样就可以避免引入别处的故障电压。接地极可以使用灯杆基础中的钢筋或者另打人工接地极。
3 道路照明设计中的节能措施
照明设计是实现节能的核心环节，必须给予高度的重视。道路照明设计标准中规定的照明功率密度(LPD)限制，是对设计阶段提出的节能要求，是作为一项强制性标准执行的。设计完成时要确保实际能耗低于LPD限制。
设计之初，首先应确定所设计道路的等级，再结合当地实际情况，考虑所在城市的性质和规模，选定合理的照明标准值和功率密度值。确定满足能效限定值及节能评价值要求的光源和镇流器，实现合理的路面照度，避免或减少路灯设计的盲目性，从而达到路灯的节能。
3.1 采用单灯补偿，降低线路能量损耗
路灯负荷的分布有规律而均匀，宜在每盏灯上并联补偿一个电容量相应的电容器。以400W高压钠灯为例，其启动电流为5.6A，正常工作电流为4.5A，原始功率因数 =0.42；在并联了50μF单灯补偿电容器后，其启动电流为2.5A，正常工作电流为2.25A，功率因数 =0.85。可见，补偿后的电流比未作补偿时的电流减小了50%，功率因数提高了一倍。单灯补偿减少了照明电路的无功功率，降低了低压照明线路的电能损耗和电压损耗，即达到了节约电能的目的。
3.2 在合适的路段用LED灯代替高压钠灯
在机动车行驶的快速路、主干道，钠灯的偏黄色光穿透力强，效果比白色光有优势。而LED的显色性比高压钠灯好，能很好的还原物体的实际色彩，故在商业区步行街、居住小区等道路上LED路灯更为适合。并且，当路灯功率不超过150W时，LED路灯比高压钠灯能效高3~13lm/W，这时，LED比钠灯可实现节能10%~20%，最高可达30%。
因此我们可以在城市的局部区域，如居住区或工业园区的支路，对LED进行实验性使用。这样既可以在实践中不断提升LED技术，又能达到节约电能的目的。
3.3 安装节能控制器
对于采用高压钠灯和金卤灯照明的道路，变电站内应设集中式节能控制器，节能控制器可实现路灯的稳压控制、软启动开灯控制、分段调压节能控制等功能，实现科学合理的路灯照度控制，提高气体放电灯的使用寿命、减低电耗。
4 结束语
要做好城市道路照明设计不仅要熟悉工程概况和规程规范的要求，还要了解产品市场，依据正确的计算，选择合理的电气设备，尽量采用节能高效产品，力求做出技术先进、节能高效的城市道路照明设计工程。
参考文献
[1] 城市道路照明设计标准.(CJJ45-2006)
[2] 王厚余.低压电气装置的设计安装和检验
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