城市道路電氣設(shè)計

席玲玲 任麗芹

摘要：城市道路是發(fā)展城市交通運輸及便利居民生活所必須的保障，也是實現(xiàn)市內(nèi)市外資源交流共享的通道。城市道路在城市中占有重要地位，城市道路的設(shè)計直接反應(yīng)了一座城市的文化、精神面貌以及發(fā)展水平。文章歸納了市政道路電氣設(shè)計中的一些要點，為市政道路的電氣設(shè)計人員提供一些參考。

關(guān)鍵詞：城市道路;電氣設(shè)計;道路照明

中圖分類號：TU113.6+66 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）12-0085-03

引言

我國城市的發(fā)展日新月異，道路是一個城市的門面。實現(xiàn)道路電氣的合理化及人性化設(shè)計，對提升城市的層次，便利居民的生活，以及維護(hù)城市的面貌有著重要的作用。合理的電氣設(shè)計能為人們提供更為安全、舒適及節(jié)能的生活與交通環(huán)境。城市道路的電氣設(shè)計主要包括兩個方面：道路管道及預(yù)埋管設(shè)計，道路照明設(shè)計。本文從這兩個方面出發(fā)，簡要闡述道路電氣設(shè)計中的設(shè)計要點。

1城市道路管道及預(yù)埋管設(shè)計

城市道路中與電氣相關(guān)的的管道主要有：電力管道，通信管道。電氣設(shè)計中需要考慮的預(yù)埋管設(shè)計主要有：交通信號預(yù)埋管設(shè)計，治安監(jiān)控預(yù)埋管設(shè)計。

管道布置的次序（離人行道由近及遠(yuǎn)）宜為：電力電纜、電信電纜、燃?xì)馀錃?、給水配水、熱力干線、燃?xì)廨敋?、給水輸水、雨水排水、污水排水。垂直斷面布置次序由淺及深為：電信管線、熱力管、低壓電力電纜、高壓電力電纜、煤氣管、給水管、雨水管、污水管。其中電力電纜管線必須布置在人行道或非機動車道下面，電信電纜管線可布置在非機動車道下面。各類管線的最小覆土深度如表1所示，其中10kV以上直埋電力電纜管線的覆土深度不應(yīng)小于1.0m。

交通信號預(yù)埋管可按如下規(guī)則進(jìn)行布置：（1）路口環(huán)型管道均為2根Ф125鍍鋅鋼管和1根Ф80鍍鋅鋼管。（2）路燈配電箱位置確定后，用1根Ф80鍍鋅鋼管與最近路燈控制箱連通。

治安監(jiān)控平面及預(yù)埋管可按如下規(guī)則進(jìn)行布置：（1）路段治安監(jiān)控采用云臺帶紅外槍式攝像機監(jiān)控形式，治安監(jiān)控點與路燈燈桿結(jié)合設(shè)置，治安監(jiān)控點利用路燈手孔井放置光纖熔接盒等設(shè)施。（2）監(jiān)控管線的預(yù)埋：治安監(jiān)控管線套管沿路燈縱向管線同溝同井埋設(shè)，人行道上電纜套管采用DN100碳素波紋管鋪設(shè)。

2道路照明設(shè)計

2.1標(biāo)準(zhǔn)及光源、燈具

根據(jù)《城市道路照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ45-2006），照明標(biāo)準(zhǔn)要求達(dá)到指標(biāo)如表2。

道路照明光源及燈具的選?。?/p>

（1）支路、次干路、主干路、快速路應(yīng)采用高壓鈉燈。（2）行人混合交通道路和居民區(qū)機動車宜采用高壓鈉燈或小功率金屬鹵化物燈。（3）支路宜采用半截光型燈具，次干路應(yīng)采用半截光型燈具，主干路、快速路必須采用截光型或半截光型燈具。

此外，LED照明作為一種新技術(shù)迅猛發(fā)展，越來越多應(yīng)用于城市道路照明中。這種燈對眼睛的刺激和危害較小，且具有效率高，使用壽命長、顯色性好等優(yōu)點。并且現(xiàn)在的控制技術(shù)可以任意控制LED燈的發(fā)光強度、顏色、燈具組合等。

2.2照明供電及控制方式

現(xiàn)今我國在設(shè)置城市道路照明燈具時主要采用以下五種方式：（a）單側(cè)式，（b）雙側(cè)交錯式，（c）雙側(cè)對稱式，（d）中心對稱式，（e）橫向懸索式。如圖1所示。

燈具的布置方式、配光類型與燈具的間距、安裝高度的關(guān)系如表3所示。表3燈具的布置方式、配光類型與燈具的間距、安裝高度

交通樞紐、重要道路及人流集中的廣場等區(qū)段的城市道路照明應(yīng)采用雙電源供電，其他次重要區(qū)段的道路照明一般宜采用路燈專用變壓器供電。

城市道路照明的控制方式主要包括以下三種：無線遠(yuǎn)程集中控制、單燈智能控制、模擬日照時間控制。我國很多城市都采用了無線遠(yuǎn)程集中控制方式。采用此種控制方式時，在通信中斷的情況下，遠(yuǎn)動受控終端宜具有自動及手動開關(guān)路燈控制功能。單燈智能控制方式不僅能夠使每個控制點的工作狀態(tài)得到單獨的控制，還能對單燈的照明條件和效果進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，同時在遠(yuǎn)程控制的方式下，控制路燈的變動功率。

2.3道路照明接地系統(tǒng)

TN-S系統(tǒng)和TT系統(tǒng)是道路照明配電系統(tǒng)較為常用的接地形式。TN-S接地形式實現(xiàn)工作零線N和專用保護(hù)線PE的嚴(yán)格分開，其優(yōu)點是：當(dāng)系統(tǒng)正常運行時，專用保護(hù)線PE上沒有電流，只在工作零線N上有不平衡電流。

而Tr接地系統(tǒng)相對于TN-S系統(tǒng)可采用更小截面的供電電纜，且采用四芯電纜。因此在工程投資中，Tr接地系統(tǒng)具有一定的優(yōu)勢。此外，TN-S接地系統(tǒng)單燈故障電流可引至其他燈具;而TT接地系統(tǒng)采用單燈漏電保護(hù)，若產(chǎn)生故障不會對其他路燈有影響。因此Tr接地系統(tǒng)相對于TN-S接地系統(tǒng)要安全。

2.4道路照明節(jié)能措施

隨著社會發(fā)展，不可再生能源已經(jīng)匱乏，可再生能源還在探索中。能源消耗的問題會影響國家走向繁榮富強的道路，節(jié)約能源對國家持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的重要性不言而喻。電氣節(jié)能的理念也隨之不斷深入創(chuàng)新。城市道路的照明設(shè)計不僅關(guān)系著城市的日常照明，還影響著現(xiàn)代化城市的整體形象與面貌。有效的照明節(jié)能設(shè)計可以極大程度地降低照明能耗，提高市政道路照明系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益，是創(chuàng)建節(jié)約型社會的一個有效突破口。

以下簡要歸納城市道路照明的節(jié)能措施。

（1）選用高光效節(jié)能燈具

假設(shè)有兩只燈具具有相同功率，一只光源的效率高，其光通量的80%得到利用;另一只光源的效率低，光通量只有40%得到利用。通過對比效率低的光源所消耗的功率將近40%都沒有發(fā)揮作用，造成了能源上的極大浪費。例如一個LED路燈要達(dá)到普通高壓鈉燈的亮度，所需功率只是前者的1/3左右?，F(xiàn)在還出現(xiàn)了太陽能LED燈及風(fēng)光互補LED燈。這兩種種燈可以吸收太陽的熱能或風(fēng)能，將其轉(zhuǎn)化到自身使用，更加有效節(jié)約能源。此外，我們還可以采用雙光源燈具，深夜時關(guān)閉其中一只光源。這兩個光源的功率可以是相等的也可以是不等的。這種照明控制方式不會影響到照明的均勻度，可適用于不同的布局方式。另外還可采用深夜自動降低光效的裝置，能全自動實現(xiàn)節(jié)能。

（2）深夜關(guān)閉部分燈具

在深夜或凌晨，有些道路車流量及行人較少，全部燈具點亮?xí)斐珊艽蟮哪茉蠢速M。對這些路段可采用在深夜關(guān)閉部分燈具的方式實現(xiàn)節(jié)能。可選擇關(guān)閉不超過50%數(shù)量的燈具，并保證沿道路縱向相鄰的任意兩盞燈具至少有一只點亮。

（3）應(yīng)用智能分時段降壓調(diào)光技術(shù)

城市中的道路，根據(jù)地理位置的不同，人流量和車流量會呈現(xiàn)一定程度的差異，甚至在同一位置的不同季節(jié)，不同時段也會出現(xiàn)明顯的不同，有些道路白天的車流量較大，有些道路夜晚的車流量較大。若城市道路照明燈具持續(xù)保持在標(biāo)準(zhǔn)電壓的狀態(tài)，將會縮短燈具的使用壽命，同時也會一定程度上影響路上行人的視力，危害路人及行車安全。合理降低照明燈具的電壓后，不但可避免或減少以上情況的發(fā)生，還可有效的節(jié)約電能。

選擇分時段降壓調(diào)節(jié)的方式對路燈的照明進(jìn)行控制，通過設(shè)定不同的照明亮度，根據(jù)不同時段，不同照度，由智能控制器發(fā)出指令，實現(xiàn)分時段節(jié)能。

實現(xiàn)分時段降壓調(diào)光控制的一個關(guān)鍵問題就是確定科學(xué)的控制開關(guān)路燈時間。以前常采用的是人工控制方法，此方法優(yōu)點為靈活性較高，但顯著缺點是準(zhǔn)確度較低，且人力浪費嚴(yán)重。非人工控制主要有時鐘控制，光電控制，微機控制等。時鐘控制準(zhǔn)確性較高但是靈活性稍有欠缺;光電控制及微機控制準(zhǔn)確度及靈活性均較好，是目前比較先進(jìn)常用的控制方法。

智能調(diào)壓技術(shù)的三個主要步驟為：降壓、穩(wěn)壓及調(diào)光。智能技術(shù)以實際狀況作為出發(fā)點，對道路的照明情況進(jìn)行全面考慮。在夜間，若一個路段存在車流量大，且行人多的情況時，那么這條路段可以自動的調(diào)節(jié)亮度，實現(xiàn)照明，使得整條路段照度較高，從而保障行人及行車安全;午夜時分，照明系統(tǒng)可以根據(jù)人流及車流量自行進(jìn)行調(diào)節(jié)光線情況;在凌晨時，車輛及行人一般較少，照明系統(tǒng)通過控制自動降低亮度，實現(xiàn)能源節(jié)約。

操作過程主要為以下幾個方面：首先，對測試對象進(jìn)行確定，對同一個道路不同時間段的車流量及人流量進(jìn)行測定，計算此條道路的平均流量。其次，照明系統(tǒng)根據(jù)平均流量值計算確定調(diào)整率。再次將調(diào)整率及計算的各種結(jié)果數(shù)據(jù)全部導(dǎo)入到智能降壓控制系統(tǒng)中，通過對系統(tǒng)的設(shè)計優(yōu)化，實現(xiàn)照明電壓的自動控制。計算機某一時間對電壓的調(diào)整是動態(tài)的，通過不斷的調(diào)整最終讓電壓以及照度保持一致。

智能調(diào)光技術(shù)中需要用到“三遙”控制方式：遙信、遙測及遙控。遙測能夠?qū)崿F(xiàn)自動的測試系統(tǒng)中的電壓，是實現(xiàn)遙控的前提。遙控就是通過對系統(tǒng)采集的信息（包括人流量以及車流量等）進(jìn)行分析計算，通過控制核心實現(xiàn)對道路照明的各種控制。遙信主要承擔(dān)的是維護(hù)工作。

（4）采用補償系統(tǒng)

某些路燈照明的功率低，是由于路燈內(nèi)的氣體導(dǎo)致的，這會影響路燈的使用效果。系統(tǒng)補償是一種解決辦法，現(xiàn)在補償技術(shù)也已經(jīng)很成熟，可以在路燈系統(tǒng)的設(shè)計中考慮這種方式的應(yīng)用，減少路燈系統(tǒng)設(shè)備的損耗?，F(xiàn)在的補償技術(shù)分為兩種：集中補償及獨立補償。其中獨立補償?shù)膽?yīng)用比較廣泛。

3結(jié)束語

道路是城市的臉面，在城市化進(jìn)程飛速發(fā)展的今天，人們對城市道路的要求越來越高，綠色節(jié)能環(huán)保也成為一種必然趨勢。城市道路的電氣設(shè)計是保障城市發(fā)展很重要的一環(huán)。在城市道路電氣設(shè)計中，需要不斷思考，以求實現(xiàn)合理及人性化，并兼顧舒適安全節(jié)能，為城市的發(fā)展保駕護(hù)航，為人們創(chuàng)造出一個宜居的生活空間。