1、第十二章 照明系统设计,学习要点,照明系统基础知识,路段照明系统,广场照明系统,隧道照明系统,5,桥梁照明系统,照明节能措施,6,学习目标：,了解照明系统基础知识 了解路段、广场、隧道及桥梁照明灯具选择 及布置形式和照明方式 掌握照度亮度的计算方法 了解高速公路和隧道的照明节能措施,第一节 照明系统基础知识,一、照明系统功能及分类照明系统功能：使车辆在夜间行驶时获得良好的视觉信息，改善夜间行车条件，提高通行能力、减少交通事故；减少运行时间，吸引车辆在夜间行驶，有效地减轻白天高峰期的拥挤程度，提高道路使用效率；提高交通诱导性，美化环境、改善景观。照明系统分类:路段照明、广场照明、隧道照明和桥梁照
2、明。,第一节 照明系统基础知识,二、道路照明质量指标为了保证夜间车辆在道路上安全迅速地行驶，必须具备良好的视觉条件。观察者的视觉可靠性取决于照明条件下观察路面变化的能力和舒适感，即“视功能”和“视舒适”，道路照明的质量指标如下表。,第一节 照明系统基础知识,1.照明水平亮度：视感觉的强烈程度，取决于路面或物体的表面亮度式中：表面照度，lx（勒克司）；亮度系数，即该表面向观察者方向反射光总量的一个量值。平均亮度：式中：是第i个计算点的亮度；n是计算点总数。,第一节 照明系统基础知识,总亮度均匀度:式中：观察区域内的最小局部亮度；观察区域内的平均亮度。纵向均匀度:式中：车道中心线的最小亮度；车道中
3、心线的最大亮度。,2.均匀度,第一节 照明系统基础知识,3.眩光 眩光有失能眩光和不舒适眩光两种。使视觉减弱的眩光称为失能眩光，用阈值增量表示；使眼睛产生不舒适感的眩光称为不舒适眩光，其眩光程度用眩光等级G表示。4.环境照明系数对于机动车驾驶人来说，其眼睛的一般视觉状态主要取决于路面的平均亮度，但道路周边环境的亮暗会干扰眼睛的一般适应状态。环境照明系数SR，为相邻两灯杆之间路边5m宽区域内的平均照度和道路内由路边算起5m宽区域的平均照度比值。,第一节 照明系统基础知识,5.视觉诱导性视觉诱导性是反映道路观察者前面的景象所引起的诱导性综合效果的程度，良好的诱导性能使驾驶人看清前方道路条件，安全驾
4、驶。6.光污染 照明设施为我们提供了良好的视觉环境，但同时也对良好的夜间环境产生干扰或其他消极影响，已成为重要的光污染源。,第一节 照明系统基础知识,二、道路照明设备1.道路照明光源 照明光源就其发光原理来说有热辐射发光（如白炽灯和卤 钨灯）、光致发光（荧光灯）、气体放电发光（钠灯、汞灯和金属卤化合物灯）、电致发光（二极管）四种。路段、隧道、及广场照明光源及应用地点如下表所示。,第一节 照明系统基础知识,2.道路照明灯具灯具类型道路照明灯具对于限制眩光的要求较重要，用于道路的灯具分为全截光型、截光型、半截光型和非截光型四种。灯具的选择高速公路照明灯具的选择须考虑是否有效防止眩光效应和最大限度地
5、把光通量射到需要的地方；另结合道路条件和照明需要选择相适应的灯具。灯具的布置高速公路灯具主要有杆柱照明、高杆照明和悬索照明三种。,第一节 照明系统基础知识,杆柱照明：把照明器安装在杆柱的顶端，杆柱沿高速公路两侧配置，广泛应用于路段照明。杆柱照明的特点：可沿线形任意布置灯杆、灯具，提高灯具效率，同时具有良好的视觉诱导性。高杆照明：在15m40m的高杆上安装由大功率的光源组成的多个照明器，进行广阔范围内的大面积照明。主要适用于高速公路的立体交叉、收费广场、服务区广场和线形复杂、视野广阔场所的照明。悬索照明：悬索式照明是在高速公路的中央分隔带上设置较大杆距的杆柱，其高度一般为1520m，在杆柱间拉起
6、钢索，并把照明器悬挂在钢索上进行道路照明。,第一节 照明系统基础知识,三、照明的控制方式 从功能分:有时控、光控、时控和光控相结合三种。时控是指根据道路所在位置的纬度、所处的季节，确定天黑和天亮的时间，通过时钟控制器来控制路灯的开关。光控即光感应控制，根据道路的照度水平及白天和黑夜的亮度变化，输出一定值的信号来实施开关控制。从实现方式分:有人工控制、自动控制及远程控制。人工控制是对相应的道路照明线路实施手动开关控制。自动控制包括时控和光控。远程控制是功能更为全面、系统更复杂的智能化控制方式，分为开关型和智能型。,第二节 路段照明系统,一、路段照明设置条件与标准1.路段照明的设置条件设置路段照明
7、设施是为了保证行车的安全与舒适。影响因素:从安全角度出发，主要有路段性质、交通流性质、安全要求、经济效益评价。2.路段照明设置标准依据（GBT 249692010）公路照明技术条件，高速公路路段、广场、桥梁、相关场所等应满足平均亮度、亮度均匀度、平均照度、眩光限制、环境比等各项指标推荐值值如下。,二、路段照明方式,常采用杆柱式照明，沿道路一侧、两侧或中间车带上布置，灯杆高度通常不超过1213m。1.直线路段照明布置,适用于道路有效宽度小于等于灯具安装高度的情况；优点：造价低，诱导性好；缺点：两个方向行驶车辆得到的照明条件不同。,适用比较宽的道路，优点：亮度总均匀度能满足要求，在雨天提供的照明条
8、件比单侧的要好；缺点：易出现明暗交替的光斑，亮度纵向均匀度差，诱导性较单侧差。,适用双向双车道以上的公路，要求灯具安装高度不小于路面有效宽度的50；优点：路面平均亮度增加，诱导性良好。,适用于有中间隔离带的双幅路；优点：效率较高，诱导性好。,适用于中间有间隔地带的直线路上。,2.杆柱照明灯具安装基本要求灯具的安装高度（h）由灯具布置方式、路面有效宽度、灯具配光及光源功率来决定，一般在15m以下。随着安装高度的增加，眩光减少，舒适感增加；但成本也增加，光通量利用率降低。安装间距（s）与灯具配光、安装高度、路面纵向均匀度有关，安装高度越高，间距可以越大，可以减小路面亮度变化，增加视觉舒适感。外伸部
9、分（oh）加大外伸长度可使灯具伸入车道的长度增加，车道接受的光通量加多，提高路面平均亮度，但路肩或紧急停车道的光通量下降。倾斜角度（）灯具尽量采用水平安装，考虑美观，倾角可以做成5或15，一般希望5以下。为了达到路面亮度分布均匀，对不同类型配光的灯具按照不同的配置方式，将其安装高度（h）、安装间距（s）、道路宽度（w）的比率限制在一定范围之内，参照下表。,3.曲线路段照明布置,（1）平曲线半径大于等于1000m的曲线路段，其照明灯杆可按直线路段进行照明布设。（2）在反向曲线路线上，宜固定在单侧设置灯具，产生视线障碍时，可在曲线外侧增设照明灯杆，如图。（3）平曲线半径小于1000m的曲线路段，照
10、明灯具的布设间距宜为直线路段的0.50.7倍，平曲线半径越小，灯具布设间距也应该越小，如图。（4）转弯处的灯具不应安装在直线路段的延长线上，如图；以免驾驶员误认为是道路向前延伸而发生事故。（5）急转弯处安装的灯具应能给车辆、缘石、护栏以及周围环境提供充足照明。（6）当曲线路段的路面较宽需采取双侧布置灯具时，宜采用双侧对称布置。,一、立交广场照明设计1.立交广场照明设计原则和要求原则：在考虑立交结构型式、周围环境要求的前提下，既要达到照明的使用要求，又能反映出立交的线形美和结构整体的造型美，同时还要考虑经济实用和维修方便。要求：1）照明范围大 要在立交所在的范围内保持平均照度不低于20lx，均匀
11、度高于0.4的大面积照明。2）光学诱导性强利用照明器布置的光点形象地显示立交造型、弯道半径、道路前进方向和坡度等视觉信息，为驾驶人提供良好诱导性。3）眩光控制好 立交层次多，转弯半径小，道路起伏变化大，不同位置灯具的投光角度很难控制，容易产生刺眼的眩光，给在立交中行驶的驾驶人造成视觉不舒适。,第三节 广场照明系统,2.立交广场照明布置及照明方式选择灯具布置（1）单侧布置：如果桥面不宽，属于单向行车时（如匝道桥），在一侧布置灯具，诱导性好、造价低。（2）双侧交错布置：亮度总均匀度要比单侧布置好，但纵向要差一些，适合于桥面较宽的立交桥上。（3）双侧对称布置：纵向均匀度和诱导性比双侧交错布置好，适合
12、于桥面较宽的立交桥上。（4）中心对称布置：灯具布置在中间分隔带上，比两侧布置经济，且可获良好的视觉诱导性。照明方式选择在复杂立交照明设计中，可以考虑按常规低杆和高杆照明两种照明方式进行设计。对于大型立体交叉宜优先采用高杆照明。,第三节 广场照明系统,高杆照明的优点：（1）照明范围广阔，光通量利用率高；（2）使用高效率大功率光源，经济性好；（3）由于杆塔很高，下面亮度均匀度高；（4）驾驶人员很容易从远处看到高杆照明，便于预知前方情况；（5）一般在车道以外安装，易于维修、清扫和换灯，不影响交通秩序。高杆照明的分类：高杆照明的结构通常有柱式和塔式两类，灯架分为固定式（单柱或多柱）、升降式（电动升降或
13、手动升降）和液压可倾倒式三种。（1）固定式灯盘不可升降，优点有利于到灯盘上调整灯具的瞄准角度，缺点上下不方便，尤其是天气恶劣时，危险性较大、不易维护。（2）可升降灯盘优点维修比较方便，并可携带12人升到杆顶进行检修，缺点不便于调整灯具的瞄准点。（3）液压可倾倒式高杆优点只需一个维护人员站在地面便可进行维护工作，且一辆维护车即可用于所有同型号高杆。,第三节 广场照明系统,二、收费广场照明,收费广场照明的设计原则（1）收费广场照明质量，即路面亮度（或照度）水平、均匀度、眩光限制等均满足现行规定的指标，同时应具有良好的诱导性；（2）投资低、耗电少、既经济又节能；（3）运行安全可靠、维护方便；（4）在
14、符合上述原则的前提下尽可能采用先进的照明技术。,收费天棚照明的设计原则（1）收费天棚内照明的亮度、光色及显色性要满足要求；（2）收费天棚内的照度要均匀，同时应与棚外收费广场的对比协调；（3）收费天棚及收费亭内的灯具布置不引起对驾驶员的眩光效应。,1.设计原则,收费广场照明的照明方式 通常的照明方式有：高杆照明、中杆照明、低杆照明。收费广场规模相差较大，针对这种情况在设计中采用了低、中、高杆相结合的方式。用低杆灯解决小型收费广场的照明问题，而且造价省；中杆灯及高杆灯用于大中型收费广场的照明设计。,收费天棚照明的照明方式收费车道、收费岛和收费亭都在收费天棚覆盖下，其照明与收费广场照明相比更为重要，
15、因为在灯光照明下，收费员可以清晰地看清车型，便于收缴费用。收费天棚照明器的类型一般采用嵌装在顶棚之内的嵌入式窄射光类的照明器。,2.照明方式,3.照明灯具的安装高度和配置,高杆照明方式灯具安装高度H：,收费广场投光灯照明方式：,第四节 隧道照明系统,一、隧道照明设计的影响因素1.隧道的视觉现象车辆通过隧道，白天和夜晚的视觉环境变化不同。白天当驾驶人驶近隧道时，由于隧道内外亮度差别很大，看到的是一个黑洞；进入隧道以后，亮度突然降低，视觉不能迅速适应；车辆接近隧道出口时，外面亮度很高，驾驶人看到的是一个刺眼的眩亮白洞。2.车辆尾气尾气对能见度造成了不良影响，降低亮度对比度和照明效果，严影响隧道照明
16、质量。3.路面、墙壁和顶棚的种类及反射率4.其他不同的隧道对应的照明设计要求有所不同，隧道长度、宽度、线性、交通状况以及周边环境等因素对隧道的照明设计有一定影响。,第四节 隧道照明系统,二、隧道照明措施及照明标准1.洞外设置专用减光措施 在接近入口处地段设置遮光棚、铺设黑色路面以及植树或铺植草坪等，借以降低此段的天然亮度，并使路面的亮度与洞口亮度相适应。2.分段设置不同亮度为减小洞外和洞内的亮度变化率，隧道照明一般应划分为中间段照明；入口段照明；过渡段照明；出口段照明；接近段减光设施；应急照明；洞外引道照明，如图所示，各段长度和亮度的高低随设计车速及洞外亮度等因素而变化。3.应急照明长度超过2
17、00米 的隧道必须设置应急照明系统。,第四节 隧道照明系统,1）入口段照明根据JTJ 026.1-1999 公路隧道通风照明设计规范，对于长度很短的隧道（如小于100米）无需设置照明；对于长度超过100米的隧道必须设立洞内照明，其中包括入口段、过渡段、中间段、出口段照明。入口段的长度主要取决于洞内外亮度之差，同时还与设计车速、洞外光亮度、洞内照度和洞壁材料等因素有关。（1）入口段的亮度（2）入口段长度,第四节 隧道照明系统,2）过渡段照明（1）过渡段亮度 过渡段由 三个照明段组成，与之对应的亮度可按表12-14取值。（2）过渡段长度 过渡段各照明段的长度可按表12-15取值。,3）中间段照明中
18、间段亮度可按表12-16取值，路面亮度总均匀度和纵向均匀度应不低于表12-17、12-18所示。,4）出口段照明对于单项交通隧道，出口段长度一般取60米，亮度一般取中间段（基本段）亮度的5倍。隧道出口过渡照明区照明标准见表12-19。对于双向交通隧道，出口与入口起同样的作用，可不设出口段照明。5）调光随着隧道外部亮度如晴天、雨天和交通量不断变化，隧道入口各段的亮度、照度均要变化，因此需要根据洞外亮度和交通量变化对入口段、过渡段、出口段的亮度、照度进行调整，如表12-20和12-21所示。,三、隧道照明灯具的选择与配置1.照明灯具的选择 照明灯具多采用吸顶式或嵌入式，而悬吊式灯具由于占用建筑空间
19、较大而应用较少。隧道照明用灯具的选择应考虑和注意以下几点：（1）应有合理的配光特性。在隧道内应根据布置灯具的位置，分别选用对称配光和非对称配光的灯具。（2）应有一定的保护角和限制眩光的措施，保护角一般不少于30。为了控制眩光，一般可选用有灯罩的灯具。（3）灯具配件安装应易于操作，并能调整安装角度。（4）应有防火、防尘、防腐蚀和抗震的功能。（5）便于安装、维修，特别需要考虑便于更换灯泡。,2.照明灯具的配置灯具排列有对称、交错、中线等三种布灯方式，,根据隧道内亮度分布的测定，灯具安装间隔可按以下两种情况决定：1)考虑亮度分布时：2）考虑闪光时：,为了避免灯具不连续直射光由侧面进入驾驶室造成“闪光
20、”，应尽量不将灯具装在侧面，而装在墙面及天棚顶轴线之间的位置，并采用对称或交错排列方式，“中线排列”方式灯具维修困难，故不常采用。此外，如从亮度分布考虑，采用对称排列为好。,第五节 桥梁照明系统,一、桥梁照明要求（1）一般大桥照明设计标准与道路照明基本一致，桥面照明亮度应高出与其相连接的进出口主线道路。（2）对于桥下有通航要求的桥梁，其照度除了要满足大桥桥面的照明要求外，还应注意桥上设置的照明设施可能对过往船舶行驶造成的不利影响。（3）对位于特殊地理位置的具有重大意义和观赏价值的大型桥梁，除了考虑行车安全需要的正常照明外，还要设置供夜间观赏的立面照明，从而可以产生较强的艺术效果。（4）在桥面出
21、现较陡坡度时，桥面高度和与其联接道路高度相差比较大，或为了突出大桥造型而采用一些装饰照明的情况下，桥梁照明要限制眩光。（5）只是在桥面很窄、对照明要求不高或常规照明方式接受不了的特殊情况才采用栏杆照明方式。,二、桥梁照明方式1.吊索桥照明:桥塔一般采用泛光照明，桥体及主缆采用轮廓灯照明。2.混凝土T型桥照明：注意突出桥体及桥墩，突出桥体轮廓线。3.斜拉索桥照明：一种是用投光灯顺拉索方向由下向上投射；另一种是从侧面向拉索进行投射。4.钢索桥照明：应重点突出钢拱造型，多用泛光照明，照明灯具一般采用轮廓灯。5.石拱桥照明：注意对泻洪孔的照明，也可用泛光灯将砖（石）拱照亮。三、桥梁景观照明桥梁的景观照
22、明设计要素包括：周边环境要素和照明要素。照明要素指照明对象，桥梁即为照明主体。最常用的照明手法是泛光照明，其包括：投光照明、轮廓照明、形态照明、动态照明和特殊方式。桥墩一般用双向投光灯将其照亮。桥身一般用投光灯将其侧身照亮形成灯光面，或用光带加罩遮光板形成光幕。桥栏杆通常的做法是用数码管或其他带PC罩的管沿栏杆装设，形成光带，目的是勾勒桥梁构造外形，诱导车辆行进方向。,第六节 照明节能措施,照明节能主要是通过优化照明设计，采用高效节能照明产品，采用合理的照明控制方式提高照明质量等手段，达到受益的目的。,一、高速公路照明节能措施1.照明设计节能2.采用高效节能的照明产品3.照明控制节能4.充分利
23、用天然光节约电能5.应制定严格的维护计划，认真进行灯具等照明设施的维护和清理，提高光源光通量的利用率,二、隧道照明节能措施1.确定合理的隧道照明设计标准值2.采用先进的隧道照明控制和管理系统3.使用新型的照明灯具和光源4.增大光反射比5.管理节能,复习思考题,评价高速公路照明质量的指标有哪些？简述路段照明方式及其优缺点？简述高杆照明的优缺点？简述隧道的视觉特点？隧道洞外减光措施有哪些？隧道照明区段包括哪些？简述高速公路照明节能的意义及其措施？某公路路段交通量中等，其布灯方式如图12-25所示，灯具安装高度=5，灯距=15，伸出路面1，路段宽度=7，采用JTY19型乳白玻璃敞口式灯罩（它的等照度曲线见图12-9，光源为125W荧光高压汞灯，光通量为4750lm。试计算：灯、和对路中线A点所产生的照度。,Thank You!,
