淺析城市道路照明節(jié)能管理

余衛(wèi)國

常德市市建設(shè)總公司（415000）

近年來，隨著我國城市建設(shè)的飛速發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，舊城改造如火如荼，城市路燈建設(shè)也走上快車道。從公開的報道可看到，不少城市的路燈數(shù)量成倍增長，路燈造型五花八門，層出不窮，在解決城市夜晚照明、為市民創(chuàng)造夜間交往環(huán)境的同時，也出現(xiàn)了很多實際問題。在追求城市形象的指導(dǎo)原則下，一些城市追求越亮越好，一盞燈能滿足要求偏要裝兩盞燈，照度水平遠(yuǎn)超國家標(biāo)準(zhǔn)；一些城市過分強(qiáng)調(diào)路燈的裝飾性，重視路燈的白天造型，功能性反而被忽略了，對晚上的照明效果考慮不周。

1 道路照明節(jié)能現(xiàn)狀

1.1 控制模式

在道路照明設(shè)計中，基于駕駛員的視覺特征，通常按引入段、適應(yīng)段、過渡段和基本段設(shè)計。照明控制基本上實現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制，多采用時序控制法，控制簡單、可靠。由于布線回路限制，大部分道路入口段將白天照明分晴天、多云天、陰天3級控制，基本照明分交通量大、交通量小2級控制，出口段加強(qiáng)照明分白天、夜晚2級控制。在控制參數(shù)選取方面，往往只注重環(huán)境因素。雖然在設(shè)計初期考慮到車速、交通量、天氣等變化參數(shù),但在實際運營中往往不能做到自適應(yīng)控制,導(dǎo)致道路燈該亮不亮，該暗不暗，既給交通安全帶來隱患，又造成很大的電能浪費。

1.2 營運安全

由于城市道路收費還貸的發(fā)展模式,運營單位為了提高經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)省運營成本，往往不采用自動控制方式，只是簡單的根據(jù)環(huán)境因素變化，采取手動控制，從表面上看是在節(jié)能，但事實并非如此。由于季節(jié)變化和環(huán)境變化,洞外亮度不同,固定時間的手動控制,不能充分考慮交通量、洞外亮度等因素，造成該亮不亮,該暗不暗，使路面均勻度及各段亮度難以達(dá)到相應(yīng)技術(shù)要求,造成電能浪費。道路路面亮度、均勻度嚴(yán)重下降，頻閃效應(yīng)很大，特別在山區(qū)長道路，容易引起駕駛員視覺疲勞，導(dǎo)致道路交通事故頻發(fā)，造成不良的社會影響。在行車安全基礎(chǔ)上，根據(jù)天氣變化、道路斷面交通流量、行車速度、道路特點等因素建立的綜合控制，是達(dá)到節(jié)能與行車安全有機(jī)組合的最佳手段。

1.3 其他因素

隨著基于視頻技術(shù)的道路監(jiān)控控制設(shè)施的不斷完善，道路視頻檢測和道路視頻交通流觀測的大量應(yīng)用,有力地保障了交通暢通和安全。但運營單位，往往在夜間不科學(xué)的關(guān)閉道路燈，使道路亮度下降很多；而我國道路建設(shè)初期為了節(jié)省成本，沒有采用紅外攝像頭，導(dǎo)致道路監(jiān)視器只有車燈照亮范圍內(nèi)有圖象,嚴(yán)重影響了監(jiān)控設(shè)施的作用。由于監(jiān)控設(shè)施沒有很好的發(fā)揮監(jiān)視作用,道路緊急電話等設(shè)備經(jīng)常被破壞或盜竊。另外當(dāng)?shù)缆钒l(fā)生交通事故后,不能及時監(jiān)測，不能啟動緊急救援方案，容易導(dǎo)致連鎖或次生災(zāi)害。所以應(yīng)該從行車安全、監(jiān)控、節(jié)能三者綜合考慮，在保障監(jiān)控設(shè)施正常工作的前提下，達(dá)到節(jié)能。

2 技術(shù)節(jié)能措施

2.1 提高路面、旁建筑反射

在道路主體設(shè)計初期,充分考慮道路照明后期運營成本。道路照明效果與背景空間的反射率有很大關(guān)系。道路路面和城市建筑為道路提供背景，選擇反射率較高的材料，有利于照明節(jié)能。公路道路路面通常采用水泥混凝土路面和瀝青路面。水泥混凝土路面摩擦系數(shù)小，反射率為0.24~0.31。瀝青路面摩擦系數(shù)大，反射率為0.18~0.21。因此在滿足行車安全的基礎(chǔ)上，路面盡量選用水泥混凝土路面，并加入淺色石子改善路面亮度，提高照明效果。道路亮度隨季節(jié)和時間而變化,在充分有效利用天然光的同時,根據(jù)道路照明設(shè)計規(guī)范,把亮度降低到較低程度，有利于駕駛員視覺適應(yīng)，減少照明燈具，實現(xiàn)照明節(jié)能。為了降低亮度，采用建筑構(gòu)造物或種植植被達(dá)到減光目的。

2.2 采用高效節(jié)能燈具和控制設(shè)備

選擇高效率的光源有利于減少照明電能的消耗，道路目前常用光源有高壓鈉燈和熒光燈。高壓鈉燈具有高效、節(jié)能、光通量高、透霧性強(qiáng)、光色柔和、壽命長、特性穩(wěn)定、光通維持率高等優(yōu)點，在相同照度下，較熒光燈節(jié)電37%，但顯色性差，不易控制。隨著LED燈制造工藝不斷完善，LED燈因其能耗低、顯色性好、易于控制，已經(jīng)開始逐步運用到道路照明中。

采用高效的節(jié)能控制設(shè)備，能夠更加充分發(fā)揮燈具節(jié)能效果。目前主要有自動調(diào)壓、無功補(bǔ)償和動態(tài)調(diào)光設(shè)備。采用材料新、結(jié)構(gòu)合理、耗電低的自動調(diào)壓設(shè)備，有利于后半夜線路電壓穩(wěn)定，降低線路損耗。對線路采用自動無功補(bǔ)償裝置，減少照明回路無功功率，降低照明線路電能損耗和電壓損耗。采用基于環(huán)境亮度、交通量、速度等因素調(diào)光控制設(shè)備，提高照明控制效率，實現(xiàn)道路照明節(jié)能。

2.3 合理選擇照明設(shè)計參數(shù)，采用智能化照明控制系統(tǒng)

在設(shè)計道路照明系統(tǒng)時,充分考慮道路所處地理環(huán)境和主線設(shè)計速度，依據(jù)《公路道路照明設(shè)計規(guī)范》，合理選擇照明參數(shù)。如果照明設(shè)計參數(shù)取值不當(dāng)，既增加投資費用，又造成后期運營電能浪費。

目前照明控制方式主要有手動控制、定時控制(時序控制)和自適應(yīng)控制。根據(jù)道路所處地理環(huán)境與運營條件，選擇合適的照明控制方式，既節(jié)約電能，又保證行車安全。

公路等級低、道路較短、照明級別少的道路照明系統(tǒng)適宜手動控制，由人工根據(jù)不同時段及環(huán)境情況開關(guān)。時序控制將洞外亮度按日、周、月、年統(tǒng)計規(guī)律輸入道路照明控制系統(tǒng)中，照明管理計算機(jī)通過本地控制器,實現(xiàn)燈具的控制。這種控制方式適宜照明回路較少的短道路和中長道路。手動控制和時序控制都沒有考慮交通量、車速以及實時洞外亮度的變化，容易造成電能浪費。隨著計算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，照明控制器更加靈活，自適應(yīng)控制成為發(fā)展趨勢。自適應(yīng)控制利用光照度計分別采集道路內(nèi)外的亮度參數(shù)、車輛檢測器采集交通量與速度，動態(tài)調(diào)光，大大的節(jié)省了電能。

2.4 做好維護(hù)管理工作

由于道路煙塵多、環(huán)境潮濕、溫度低的惡劣環(huán)境，煙塵很容易進(jìn)入或粘附在燈泡、反光器和透光罩器件，并導(dǎo)致老化。根據(jù)燈具的防護(hù)等級和臟污的程度制定合理的維護(hù)周期，對燈具、光感器和墻壁進(jìn)行清潔及修理，減少光通量損失。此外應(yīng)建立完善的道路照明運營維護(hù)管理制度，提高維護(hù)人員的維護(hù)技術(shù)，加強(qiáng)維護(hù)人員節(jié)能意識，健全道路照明節(jié)能量化考核制度。

3 管理節(jié)能方案

3.1 道路照明運行方式比較

道路照明的控制與管理,即根據(jù)時間、天氣、交通流量等信息,合理控制道路照明的運行和停止,或確定道路照明是滿負(fù)荷運行還是半負(fù)荷運行。間隔亮燈的方式曾經(jīng)應(yīng)用比較多。閑時關(guān)閉一半可以達(dá)到節(jié)電目的,但卻以照明均勻度差為代價,特別是行車的縱方向,極大地影響到行車的舒適度,造成交通事故率的上升。雙光源調(diào)節(jié)的方法是在前半夜交通流量較大時,兩個光源同時點亮運行,后半夜交通流量較小時,其中一盞燈工作。由于沒有改變道路的照明均勻度,較間隔亮燈的照明方法節(jié)能效果較好。按批次調(diào)光的方法通過在控制回路中增加的控制模塊對燈具的鎮(zhèn)流器進(jìn)行調(diào)節(jié)降低燈具電流、減少光源的光輸出,從而達(dá)到節(jié)能效果。這種方法可以達(dá)到比較好的節(jié)能和調(diào)光效果,但是會對光源的光效、光色和顯色性等方面產(chǎn)生比較復(fù)雜的影響。

3.2 因地進(jìn)行分段照明處理

對具體的道路進(jìn)行工程設(shè)計時,要根據(jù)該道路等級的規(guī)劃,針對路寬、長度、夜間車流量以及周圍的環(huán)境等確定總體的照明標(biāo)準(zhǔn),選用合適的照度。但是一條道路縱向距離較長時,各個具體路段部分千差萬別。進(jìn)行分段處理,在不同的路段設(shè)置不同的照度標(biāo)準(zhǔn)并進(jìn)行設(shè)計,從總體上符合照明和節(jié)能的要求。道路的長直線段可以采用較低照明標(biāo)準(zhǔn)照度值,基本滿足道路照明要求即可;交叉路口、立交橋及其他事故多發(fā)段,則應(yīng)適當(dāng)提高照度標(biāo)準(zhǔn),以提高該段的照明和視覺效果,防止事故的發(fā)生。單個設(shè)計方案完成后,還應(yīng)在整體上對符合照明標(biāo)準(zhǔn)的所有設(shè)計方案進(jìn)行分析比較,從中選取技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理又節(jié)約能源的最佳方案。

3.3 道路照明動態(tài)智能化管理

隨著微電子技術(shù)、無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和現(xiàn)代電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展,智能化道路照明控制系統(tǒng)也開始大量使用。智能化道路照明系統(tǒng)能夠根據(jù)不同區(qū)域的不同功能需求,在每天的不同時段、不同自然光照度或者不同交通流量情況下,按照特定的設(shè)置,實現(xiàn)對道路照明的動態(tài)智能化管理,既TPO管理(TIME時間/PLACE地點/OCCASION場合)。智能化道路照明控制系統(tǒng),通過綜合考慮和分析與道路照明密切相關(guān)的時間、路段、環(huán)境照度和交通流量等因素的場景控制方法,在微機(jī)中按照預(yù)設(shè)的控制策略,對道路照明進(jìn)行動態(tài)智能化管理,控制路燈在不同情況不同狀態(tài)實現(xiàn)多樣化的道路照明，在提高照明質(zhì)量的同時獲得最佳的節(jié)能效果。

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