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城市道路照明设计规范:不同路段的光照度标准与节能平衡

不同路段的光照度标准与节能平衡是一个核心问题。中国现行的主要规范是《城市道路照明设计标准》CJJ 45-2015(以下简称“规范”)。该规范详细规定了不同等级道路、不同区域、不同时段应达到的照明水平(主要是亮度或照度),并明确提出了节能要求。

以下是关键点解析:

一、不同路段的光照度标准(依据CJJ 45-2015)

规范主要根据道路的功能、交通流量、交通组成(机动车、非机动车、行人)、周边环境(商业区、居住区、工业区等)以及设计速度,将城市道路划分为几个等级,并规定了相应的照明标准值(通常以维持平均亮度Lav (cd/m²)维持平均照度Eav (lx) 以及亮度/照度均匀度作为核心指标)。

主要道路等级与照明标准(简化概述)

快速路与主干路:

  • 交通特点: 车流量大、车速快、主要为机动车服务,行人非机动车少或隔离。
  • 照明标准: 要求最高
  • 维持平均亮度Lav: 1.0 / 1.5 / 2.0 cd/m² (根据环境亮度级别)
  • 维持平均照度Eav: 15 / 20 / 30 lx (根据环境亮度级别)
  • 亮度均匀度Uo: ≥ 0.4
  • 照度均匀度UE: ≥ 0.3
  • 目的: 保障高速行驶机动车驾驶员的视觉需求,清晰识别前方道路状况、障碍物、行人(如有)和交通标志。

次干路:

  • 交通特点: 车流量中等,混合交通(机动车、非机动车、行人),车速中等。
  • 照明标准: 中等偏高
  • 维持平均亮度Lav: 0.75 / 1.0 cd/m² (根据环境亮度级别)
  • 维持平均照度Eav: 10 / 15 lx (根据环境亮度级别)
  • 亮度均匀度Uo: ≥ 0.4
  • 照度均匀度UE: ≥ 0.3
  • 目的: 平衡机动车、非机动车和行人的视觉需求,提供良好的整体环境照明。

支路:

  • 交通特点: 车流量较小,混合交通,车速较低,连接居住区、商业区等。
  • 照明标准: 中等
  • 维持平均亮度Lav: 0.5 / 0.75 cd/m² (根据环境亮度级别)
  • 维持平均照度Eav: 8 / 10 lx (根据环境亮度级别)
  • 亮度均匀度Uo: ≥ 0.4
  • 照度均匀度UE: ≥ 0.3
  • 目的: 满足较低车速下的机动车通行,同时重点保障行人和非机动车的安全,提供社区环境照明。

居住区道路与人行道路:

  • 交通特点: 车速很低或禁止机动车,主要为行人、非机动车服务。
  • 照明标准: 较低
  • 维持平均照度Eav: 通常为 5-10 lx (具体根据区域重要性、夜间活动情况等细化)
  • 照度均匀度UE: ≥ 0.2 - 0.3
  • 垂直照度/半柱面照度: 可能要求更高,以利于行人面部识别(安全考量)。
  • 目的: 保障行人通行安全,看清路面障碍和他人面部,营造舒适安全的夜间活动环境,避免过度照明干扰居民休息。
重要概念
  • 维持值: 指在灯具维护周期末期,考虑光源光衰和灯具污染等因素后,路面应达到的最低照明水平。设计时需要按初始值(新灯、清洁状态)进行,确保末期仍达标。
  • 环境亮度级别: 规范将道路周边环境分为“亮”、“中”、“暗”三个级别,对应不同的标准值。例如,城市中心商业区(亮环境)需要的亮度/照度可能比郊区道路(暗环境)低一些,因为环境光本身提供了部分背景亮度。
  • 均匀度: 避免路面上出现过亮或过暗的区域,防止视觉不适和“斑马线”效应,对安全至关重要。均匀度差往往比平均亮度/照度略低更影响视觉舒适和安全。
二、节能平衡的核心要求与方法

规范CJJ 45-2015 将节能作为强制性要求,并设定了明确的量化指标:

照明功率密度限值:

  • 这是最核心、最直接的节能控制指标。它规定了单位路面面积上允许安装的最大照明功率(W/m²)。
  • LPD限值根据道路等级和环境区域严格设定(例如,快速路主干路机动车道LPD ≤ 0.70 W/m²)。
  • 设计时必须满足LPD限值要求。 这意味着在选择光源、灯具和布灯方案时,必须在达到规定的照明标准(亮度/照度、均匀度)的前提下,确保总功率不超过LPD限值。

选用高效光源和灯具:

  • 推广高效光源: LED灯具因其高光效(lm/W)、长寿命、优异的光控性能(定向性好,减少溢散光),已成为绝对主流和首选。高压钠灯虽然仍有应用,但在光效、寿命、显色性、调光性能等方面已不具备优势(除极端低成本或特殊场合)。
  • 选用高效灯具: 灯具效率要高(>70%甚至更高),配光类型(截光型、半截光型)必须符合道路类型要求,确保光能有效投射到路面上,严格控制上射光(天空光)和溢出光(干扰光),减少光污染和浪费。

合理的照明方式与设计:

  • 布灯方式选择: 根据道路宽度、结构(是否有中央分隔带)选择单侧布置、交错布置、对称布置或中心对称布置,优化利用光源。
  • 灯具安装高度、间距、悬挑长度、仰角优化: 通过专业照明设计软件进行模拟计算,精确确定最佳参数组合,在满足照明标准的前提下,使灯具数量最少、单灯功率最小、LPD最低。
  • 利用系数最大化: 选择配光与道路匹配的灯具,并优化安装参数,使更多的光通量落在有效路面上。

智能控制与管理:

  • 分时调光/降功率运行: 这是实现节能平衡的关键动态手段。规范要求道路照明系统应具备按需调光功能。
    • 深夜(如23:00/24:00 - 5:00/6:00): 在交通量极低的时段,允许适当降低照明水平(如降至标准值的30%-50%),同时仍需保证基本的均匀度和安全需求。LED灯具在此方面具有天然优势(调光深度深、无频闪、寿命不受影响)。
    • 智能感应控制: 在行人、非机动车专用道或车流量极不稳定的路段(如郊区连接线),可采用基于移动侦测(雷达、红外)或光感(环境亮度)的智能控制,实现“车/人近灯亮、车/人走灯暗/灭”的模式,显著节能。
  • 集中监控管理系统: 实现对路灯开关、调光、状态监测(故障报警)的远程集中管理,提高管理效率,及时发现并处理故障(如常亮灯、熄灭灯),避免无效能耗。

维护与管理:

  • 定期维护: 按计划清洁灯具透光罩、更换失效光源(避免大面积光衰后仍在使用),保持照明系统高效运行。维护质量直接影响照明效果和实际能耗。
三、平衡的关键点总结 安全是底线: 任何节能措施都不能以牺牲基本的道路交通安全(驾驶员、行人、非机动车)和公共安全(犯罪预防)为代价。规范设定的最低照明标准是必须满足的硬性要求。 LPD是硬约束: 设计方案的最终LPD值必须小于等于规范规定的限值。这是衡量设计方案是否节能合规的量化标准。 高效技术与智能控制是核心手段: 采用高光效LED灯具和智能控制系统(分时调光、感应控制)是当前实现高标准照明与低能耗平衡的最有效途径。 精准设计是基础: 通过专业的照明设计软件进行模拟计算和优化,确保在满足所有照明质量指标(亮度/照度、均匀度、眩光控制、环境比)的前提下,LPD最低。 全生命周期考量: 节能不仅考虑运行能耗,还应考虑灯具寿命(减少更换频率和废弃物)、维护成本。LED的长寿命在这方面具有综合优势。 因地制宜: 根据道路的具体功能、交通特性、周边环境(亮度级别)、当地气候条件(影响维护周期)等因素灵活应用标准,在满足规范最低要求的基础上寻求最优平衡。 结论

《城市道路照明设计标准》CJJ 45-2015 通过明确的分级照明标准强制性的照明功率密度限值,为不同路段的光照度需求和节能目标提供了清晰的框架。实现平衡的核心在于:

严格遵守LPD限值。 优先采用高光效LED灯具和智能控制系统(尤其是分时调光)。 进行专业、精准的照明设计优化。 实施有效的维护管理。

只有在满足最低安全照明标准的前提下,充分利用现代技术和科学管理,才能实现城市道路照明在功能、安全、舒适、美观与节能环保等多重目标之间的最佳平衡。