第6章 道路照明系统

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第六章 道路照明系统


第一节 第二节 第三节 第四节
概述 道路照明标准与光源、灯具的选择 道路照明布局与照明计算 特殊场所照明设计要点
第一节 概述
一、照明的目的与作用 大量的资料和研究报告表明,约有30%—40%的交通事故发生在夜 间,且夜间交通事故中重伤、死亡等重大事故所占比例较大,其原因 就在于提供给驾驶员安全行车所必需的视觉信息不足所致。 1、照明的目的 道路照明的主要目的是为了使车辆在不使用前大灯的条件下,也 能够看清前方道路形状、周围交通情况,并能够及时认清前方障碍及 各类标志等。
第一节 概述
4、亮度 亮度既是发光表面在一定方向的发光强度与该方 向的投影面的比值,其单位为cd/m2。 照度与亮度的近似关系为:
B=ρ E/π
式中:E——照度(lx) B——亮度(cd/m2) π ——圆周率 ρ ——反射率
第一节 概述
5、反射率 从一个微小表面上反射出来的总光通量,与பைடு நூலகம்射到 其上面的总光通量之比,成为反射率,用ρ 表示。 沥青路面ρ =0.1—0.12; 水泥混凝土路面ρ =0.3—0.4。 也就是说,在相同照度情况下,水泥混凝土路面的 亮度比沥青混凝土路面的亮度高。一般道路照明效果是 根据亮度来评价的。
第一节 概述
2、发光强度 光源在某方向单位立体角内的光通量称为发 光强度,即光通量的空间密度,简称光强,单位 是坎德拉(cd)。
部分光源的光强
种类 太阳 月亮 蜡烛 白炽灯 (100w) 光强(cd) 3.15×1023 6.4×1015 0.9 127 种类 荧光灯 (20w) 荧光灯 (40w) 汞灯 (400w) 汞灯 (700w) 光强(cd) 128 325 2660 3700
第一节 概述
3、照度 光通量投射到不同的被照面上,就不同程度地照 亮了各个被照面,单位被照面上的光通量称为该表 面的照度,单位为勒克司(lx)。 1lx=1lm/m2 一般人在 0.1lx 的照度时,能大体看清周围的物 体,工作场所的照度在 20—30lx为宜,照度在200lx 时人感觉最为舒服,视觉不容易疲劳,其相当于太 阳光不直接照射的露天地面上的照度。
第三节 道路照明布局与照明计算
第一节 概述
6、发光效率 发光效率是指光源所发出的全部光通量和该光 源所消耗的电功率之比,简称光效,单位为流明 / 瓦 (lm/w)。
第一节 概述
7、色表及显色性 人眼直接观察光源时所看到的颜色,叫做光源的色 表,显色性则是指光源照射到物体上的客观效果。 如果物体受照的效果和标准光源日光的照射效果相 似,则认为该光源的显色性好,如受照物体颜色失真, 则该光源的显色性差。如白炽灯的外表颜色是桔黄色, 但受照物体颜色却不太失真,说明白炽灯色表虽差,但 显色性好。
第三节 道路照明布局与照明计算
一、照明布局 道路照明布局包括灯具的安装高度、角度、灯具布 置等方面,受到许多客观因素的影响,如道路等级、使 用性质、交通量、车速、路宽、灯高、电灯功率、绿化、 地下管线等。
第三节 道路照明布局与照明计算
(一)杆柱照明方式 杆柱照明方式是把照明器安装在杆柱的顶端,杆柱沿道路 配置,这种方式应用最为广泛。特点是灯杆可沿线任意布置, 并且可依线形变化配置灯具。
部分光源的光通量
种类 太阳 月亮 蜡烛 电石灯 光通量(lm) 种类 荧光灯(40W) 汞灯(400W)
低压钠灯(140W) 高压钠灯(400W)
3.9× 1023 8 × 1016 11.3 250 白炽灯(100W) 1570 荧光灯(20W) 1200
碘钨灯(500W) 镝铊灯(400W)
光通量 (lm) 3300 21500 14000 27000 9750 32000
第一节 概述
10、眩光 发光面的亮度达到某相当值,且位于视野 内某一位置上,该发光面就有使能见度降低的特 性,这种现象就叫做眩光。
第二节 道路照明标准与光源、灯具的选择
一、道路照明标准 道路照明标准,通常用路面的水平照度值 和不均匀度来表示。目前大多数国家仍规定以路 面水平照度作为道路照明设计的标准。 确定道路照明标准时,要综合考虑道路的 等级、使用性质、交通量大小及路面反射特性等 因素。
第二节 道路照明标准与光源、灯具的选择
按国际照明委员会(CIE)提出的根据照明器向上和向下投 射光通量的百分比,可将照明器分成一下几种: ( 1 )直接照射型:照明器向下投射的光通量占总光通量的 90%—100%; (2)半直接照射型:照明器向下投射的光通量占总光通量的 60%—90%; ( 3 )间接照射型:照明器向上投射的光通量占总光通量的 90%—100%; (4)半间接照射型:照明器向上投射的光通量占总光通量的 60%—90%; (5)均匀漫射型:照明器的光通量向四周空间散射,分散均 匀向上和向下各占40%—60%。
第二节 道路照明标准与光源、灯具的选择
目前我国主要城市道路多采用高压钠灯。这 是因为它是黄色灯光,波长在600—570nm,是 人眼最为敏感的波长,并且其具有较强的透雾能 力,而且黄色光谱很少吸引飞虫,这对高速公路 夜间行车极为适宜。 目前在国外的高速公路照明中,还采用较新 型的金属卤化物灯和低压钠灯,在照明特性上有 较大改进。随着高速公路运输的发展,新的电光 源也在不断改进和飞速发展中。
第二节 道路照明标准与光源、灯具的选择
照明器的选择要考虑高速公路照明的环境特点,特 别是抵抗雨水、风、雪和冰雹的能力。因此,照明器的 选择根据保护角的不同可分为: (1)截光型(限制眩光型) 其光通量主要分布在0°—60°角的范围内,不易 产生眩光。较适用于道路周围黑暗的高速公路及城市干 道。因截光型的配光较窄,为确保照明的均匀度,照明 器的纵向间距就比较小。
第二节 道路照明标准与光源、灯具的选择
我国城市道路照明标准,按快速路、主干路、次干 路、支路及居住区道路分为五级,如表所列。
亮度 级 别 道路 类型
快速路 主干路 次干路
照度
平均 照度 Eav (lx)
平均亮 度 Lav (cd/m2)
1.5 1.0 0.5
均匀度 Lmin/Lav
0.4 0.35 0.35
第三节 道路照明布局与照明计算
4、灯具布置 杆柱式照明灯具排列方式一般有以下四种: (1)单侧排列:常用于宽度不足15m的一般道路。
第三节 道路照明布局与照明计算
(2)中心排列:适用于宽度为12—25m的道 路照明。
第三节 道路照明布局与照明计算
(3)两侧对称排列:主要用于重要干道、迎 宾路等照明。
第二节 道路照明标准与光源、灯具的选择
(2)气体放电光源 这种电光源是利用气体放电时发光的原理所制成的 光源,常用的有荧光灯;高压汞灯;高压钠灯及金属卤 化物灯和卤钨灯等。 其共同的特点是利用高压气体在外加电压作用下产 生弧光放电而发光,因此,此类电光源发光效率较大, 寿命也较长,但其显色性较白炽灯差。
第三节 道路照明布局与照明计算
3、安装角度(θ) 安装角度θ的变化虽不影响照明器的平均亮 度及其均匀度,但会对眩光及光线的舒适性产生 影响,一般的安装角度在5°—15°左右。
第三节 道路照明布局与照明计算
例:杆柱式灯具,光通量为27000lm,设计亮度 为1.5cd/m2。求:最低安装高度(H)及最大外 伸长度(oh)。 解:
第三节 道路照明布局与照明计算
1、安装高度(H) 灯具的安装高度,从限制眩光的角度出发,可按下式计算。
式中:H——灯具的最低安装高度(m) B——路面设计亮度(cd/m2) Fe——灯具的光通量(lm)
第三节 道路照明布局与照明计算
2、外伸长度(oh)
外伸长度太长或太短都易使整体失去美观 性能,从而影响照明质量,且不易发挥灯具的配 光性能。因此根据对环境的要求与影响,外伸长 度一般不超过灯杆高度的1/4。
第一节 概述
8、配光曲线 电光源在空间各个方向的发光强度都不相 同,且相差较大,在极坐标图上标出各方位的发 光强度值,连成的曲线就称为配光曲线。不同灯 具其配光曲线亦不同,配光曲线是照明设计的重 要依据之一。
第一节 概述
9、利用系数 光源发射的光通量只有一部分照射到路面 上,这部分光通量被称为利用的光通量。利用系 数既是利用的光通量与光源内发射的光通量之比。
第二节 道路照明标准与光源、灯具的选择
(2)半截光型(半限制眩光型) 光通量主要分布在0°—70°角的范围内。较适用 于周围环境明亮的城市道路。如果照明器的高度及平面 布局合理,该种照明器也可以消除眩光现象。 (3)非截光型(非限制眩光型) 光线分布主要在0°—80°角的范围内,只用于胡 同、小巷。采用非截光型的,其间距可较大,节省投资。
第三节 道路照明布局与照明计算
(4)两侧交错排列:主要用于宽度大于15m 的道路上,且在路宽不超过30—40m时,容易获 得比较均匀的路面亮度。交错排列视觉诱导性较 差,故在郊外公路,尤其是高速公路上不宜采用。
第三节 道路照明布局与照明计算
(二)高杆照明 高杆照明是指在15—40m的高杆上安装由大功率的光源 组成的多个灯具,进行广阔范围内的大面积照明。它不仅照 亮了道路(路面亮度均匀度极佳),而且可将周围环境照亮。 如今,高杆照明除了适用于道路的互通立交、收费广场 外,已广泛应用于城市中心广场、大型平交路口、码头、运 动场、飞机停机坪、站前广场等需要室外大面积照明的场所。
第一节 概述
三、照明的基本要求 照明设计的基本要求为: 1、车行道的亮度水平(照度标准)适宜 2、亮度均匀,路面不出现光斑 3、控制眩光,主要避免直接眩光、反射眩光及光幕反射 4、良好的视觉诱导性 5、良好的光源光色及显色性 6、节约电能 7、便于维护管理 8、与道路景观协调
第一节 概述
四、基本概念 1、光通量 光源在单位时间内向四周空间发射出使人眼 产生感觉的能量成为光通量,单位为流明 (Luminous)lm。
第二节 道路照明标准与光源、灯具的选择
道路照明常用的电源按其发光原理分为热辐射光源和气体放电光 源两大类。 (1)热辐射型光源 热辐射型光源是利用物体加热时辐射发光的原理制作的光源。 常用的热辐射光源如: 白炽灯:结构简单、价格低廉,使用方便且显色性好,应用极 其广泛。它是靠灯丝加热到白炽状态从而引起热辐射发光,因此其发 光效率较低,部分电功率能转变成热能,造成浪费,使用寿命也较短。 碘钨灯:在白炽灯内加入含有少量卤族元素的气体,用以提高 白炽灯的发光效率和使用寿命。
第一节 概述
2、照明的作用 (1)道路照明防止夜间交通事故。 (2)道路照明提高车速,减少运行时间,吸引 车辆在夜间行驶,提高道路的使用效率。 (3)照明设施具有良好的诱导性,美化环境, 改善景观的作用。
第一节 概述
二、照明的分类 道路照明大致可分为两类: 1、为运行车辆提供的照明 指为提供道路使用者以必要的视觉信息而进行的照明。主要功能 是使驾驶员观察到必须要观察的对象及其背景,如道路的几何线形, 障碍物等。 2、为道路管理业务及乘客而进行的照明 这类照明既是为保证道路管理工作人员的正常业务,又应满足车 辆行驶的视觉需求。如收费广场与收费雨棚,既要满足收费人员的工 作环境照明,也应兼顾车辆在收费广场的行驶需求。
均匀度 Emin/Eav
眩光限制
诱 导 性
很 好 很 好 好
1 2 3
20 15 8
0.4 0.35 0.35
严禁采用非 截光型灯具 同上 不得采用
4
5
支路
小路
0.3

0.3

5
1-2
0.3

不宜采用
采用的灯具不受限制


第二节 道路照明标准与光源、灯具的选择
二、照明设备的选择 1、光源的类型与选择 照明设备主要包括光源、灯具及开关和导线 等。道路照明光源应具备三个基本特性: 一是发光效率要高, 二是使用寿命要长, 三是要具有适当的显色性。
第二节 道路照明标准与光源、灯具的选择
2、灯具的类型与选择 灯具是由光源器件、能使光线散布的反射 装置及折射装置、用以支撑和固定光源的灯座、 接线柱,以及外罩组成的照明体。 主要作用是使光源的光通量重新分布,使之 更多地反射到被照物体上(公路路面上),以便 充分利用光能,提高光源效率,并防止由于灯光 直射刺激驾驶员眼睛造成的眩目效应。
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