藺全定
甘肅省交通科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司,甘肅 蘭州 730050
低位照明是低燈位道路照明的簡(jiǎn)稱,與高燈位照明、高桿燈照明相比,其存在明顯差別。其最顯著的特點(diǎn)是需要在駕駛員眼睛高度以下的位置設(shè)置照明燈,并且燈光斜向路面照射,能夠在很大程度上使駕駛員免受眩光的影響。與傳統(tǒng)的高位照明相比,低位照明方案更加節(jié)能、舒適、美觀、施工方便、光線均勻。低位照明最初主要被用于景觀照明和輔助照明。隨著相關(guān)人員不斷改進(jìn)配光技術(shù)和提升燈具光源功效,低位照明在城市道路功能照明中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)階段,低位照明在高架橋、立交橋等城市工程中得到了廣泛應(yīng)用。某機(jī)場(chǎng)立交橋采用橋梁低位照明的照明方式,文章對(duì)這一照明方式進(jìn)行分析。
現(xiàn)階段,室外功能性照明燈具大多采用桿裝的方式安裝。在城市道路照明中,傳統(tǒng)照明方式都使用高桿燈和常規(guī)路燈,高度大多都超過10 m。對(duì)于交通環(huán)境較復(fù)雜的交通體,和難以安裝常規(guī)燈桿、擁有特殊照明需求的道路橋梁工程來說,傳統(tǒng)的立桿照明方式無法滿足其道路功能照明設(shè)計(jì)要求。
與傳統(tǒng)立桿照明方式相比,施工人員大多在防撞墻或橋梁護(hù)欄處布置低位照明燈,不但能夠集中照亮路面,而且燈具低于駕駛員視線,這種布燈形式不僅不需要設(shè)置燈桿,而且能夠在降低能源消耗的同時(shí),降低后期維修工作的難度[1]。結(jié)合橋體布置低位燈的方式能夠在橋面連續(xù)地線性排列燈具,不但能夠起到視覺導(dǎo)向的作用,而且光線不會(huì)影響下穿道路及周圍建筑物,從而使橋梁擁有更加協(xié)調(diào)、完整的整體景觀。但是因?yàn)榈臀徽彰鲹碛休^低的安裝高度,為了滿足道路照明的各種清晰度要求,部分照明工程會(huì)設(shè)置較短的燈具間距,這會(huì)在很大程度上提升低位照明燈具的前期成本,從而限制了低位照明的發(fā)展和推廣。近年來,我國(guó)不斷發(fā)展建筑夜景照明,不斷提升城市整體光環(huán)境亮度,這為低位照明提供了良好的應(yīng)用環(huán)境,部分商業(yè)步行街和城市支路工程中也應(yīng)用了低位照明。
本工程為蘭州中川機(jī)場(chǎng)T3 互通立交及彩虹城立交橋照明亮化工程,主要目的是提升立交橋主匝道的亮化和照明環(huán)境,一方面通過照明為駕駛員提供更好的夜間行車環(huán)境,另一方面借助燈光美化和亮化立交橋,在夜間展現(xiàn)立交橋特點(diǎn)和城市風(fēng)貌,使區(qū)域視覺效果得到提升。
該工程的機(jī)場(chǎng)立交橋?yàn)槿龑痈呒芰⒔?。立交橋的最上層為主匝道,是機(jī)場(chǎng)航站樓與高速公路之間的必經(jīng)之路。主匝道的橋面長(zhǎng)度1 420 m,為雙向四車道,路面寬度為20 m,設(shè)計(jì)時(shí)速為80 km/h,照明亮化路線長(zhǎng)度為1 310 m。
對(duì)于各地來說,機(jī)場(chǎng)立交橋建設(shè)都擁有非常重要的意義。該工程所涉及的立交橋?yàn)殇撓淞杭茉O(shè),擁有較高的科技含量和較大的主線跨度,屬于當(dāng)?shù)氐闹匾坝^。在選擇立交橋照明和亮化方案時(shí),決定使用低位照明和亮化方案,即將亮化燈安裝在立交橋護(hù)欄外側(cè),將低位照明燈安裝在橋梁鋼護(hù)欄上,不但能夠滿足立交橋夜間照明需求,還能夠有效提升其裝飾性和觀賞性,能夠更加清晰地展現(xiàn)橋梁的輪廓。
低位照明方案設(shè)計(jì)應(yīng)該滿足規(guī)范性、隱蔽性、節(jié)能性、舒適性、融合性、功能性等方面的綜合要求。匝道的眩光限值在5 以下,縱向均勻度為0.7,總均勻度為0.5,平均照度標(biāo)準(zhǔn)值為15 1x。
2.2.1 燈具選擇
選擇8 W/m 的LED 護(hù)欄燈作為立交橋照明燈具,所有燈具需要對(duì)稱安裝在行車道兩側(cè)護(hù)欄上,必須保證鋼護(hù)欄與護(hù)欄燈之間的一體性。使用6 W/m 的LED點(diǎn)光源作為立交橋外側(cè)亮化燈具,燈具應(yīng)該達(dá)到IP66以上的防護(hù)等級(jí)。
2.2.2 照明控制
在安裝燈具的同時(shí)需要安裝LED 照明控制器,使用時(shí)序控制的方式控制LED 護(hù)欄燈,將時(shí)序開關(guān)設(shè)置在相應(yīng)供電回路中,施工人員需要根據(jù)季節(jié)變化合理調(diào)整燈具實(shí)際開啟時(shí)間。使用控制器控制LED 點(diǎn)光源亮化燈,需要與實(shí)際需求相結(jié)合展現(xiàn)不同照明效果,亮化時(shí)間設(shè)置為天黑后到24:00[2]。
2.2.3 箱式變電站設(shè)置
使用10 kV 單路供電維持立交橋照明亮化系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。將箱式變電站設(shè)置在立交橋下,在最近的10 kV公網(wǎng)線路中引出高壓電,采用地下管道敷設(shè)和架空線路相結(jié)合的方式將線路引入箱式變電站。箱式變電站由箱變基礎(chǔ)、戶外開關(guān)柜及變壓器組成。使用不銹鋼制作戶外開關(guān)柜,結(jié)構(gòu)為兩層防盜,內(nèi)部設(shè)置低、高壓開關(guān)柜。使用TN-S 接地系統(tǒng)完成箱式變電站接地,使用SC50 鍍鋅鋼管作為接地裝置地極,保持5 m 間隔,使用40 mm×4 mm 鍍鋅扁鋼作為母線,接地電阻不能超過1 Ω。
2.2.4 線纜敷設(shè)
所有供電回路的電纜在引出箱變后需要借助地埋穿管的方式引至附近橋墩,然后敷設(shè)在橋梁中分帶和兩側(cè)布置的金屬線槽內(nèi),從而將電能傳送到所有LED燈具。
LED 燈具的樣式和安裝方式在很大程度上會(huì)受到橋梁鋼護(hù)欄的顏色、尺寸、結(jié)構(gòu)的影響,鋼護(hù)欄的實(shí)際情況如下:兩側(cè)鋼護(hù)欄的高度為1.5 m,護(hù)欄立柱間距為1.5 m,護(hù)欄層間橫向設(shè)置分為四層,使用的方鋼規(guī)格為150 mm×100 mm×10 mm,層間距為400 mm;中分帶鋼護(hù)欄結(jié)構(gòu)為門字形,橫向設(shè)置分為3 層,層間距與兩側(cè)相同。
結(jié)合相關(guān)設(shè)計(jì)文件,考慮橋梁鋼護(hù)欄的尺寸、結(jié)構(gòu)、外形,再通過與業(yè)主、監(jiān)理等進(jìn)行協(xié)商,在該工程中最終決定使用旋轉(zhuǎn)式LED 護(hù)欄燈作為照明燈具,燈具色溫在3 500~5 000 K,保證駕駛員視覺舒適度,同時(shí)光效差異較小,也能夠很好地穿透霧和霾。最終選擇3.5 W 單像素點(diǎn)光源作為外側(cè)亮化燈具。
在第三層護(hù)欄方管的下底面統(tǒng)一安裝道路中分帶及兩側(cè)的照明燈。燈具全部安裝在第三層,以此保證道路兩側(cè)的光源高度一致,盡量避免在亮燈后干擾駕駛員視線。選擇將燈具安裝在方管下底面,是為了保證建筑物界限不會(huì)被燈具破壞,能夠很好地隱蔽線纜和燈具,從而有效提升工程的整體美觀性。使用高強(qiáng)度燕尾絲鉆孔將燈具固定在護(hù)欄下方[3]。
在安裝照明燈時(shí)應(yīng)該注意以下事項(xiàng)。(1)因?yàn)槭褂么拥姆绞竭B接相連燈具,燈具兩端接頭的接口不同,所以應(yīng)該按照同一方向安裝所有燈具。在完成安裝工作后,應(yīng)該保證所有燈光的照射角度相同。(2)在第三層方管護(hù)欄的外側(cè)安裝亮化燈,燈具之間的間隔為0.5 m,燈具的安裝固定同樣使用高強(qiáng)度燕尾絲。使用與護(hù)欄顏色相同的塑料熱縮管和鋁合金線槽保護(hù)和隱蔽外漏線纜,同時(shí)能夠提升美觀性[4]。
該工程使用熱鍍鋅材質(zhì)的金屬線槽,規(guī)格為2 000 mm×200 mm×100 mm。文章在充分考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況的基礎(chǔ)上,確定了以下安裝步驟:(1)橋梁兩側(cè),直接在外側(cè)護(hù)欄第一層和第二層之間安裝金屬線槽,燈具安裝方便、美觀、隱蔽。在鋼護(hù)欄立柱上使用高強(qiáng)度燕尾絲鉆孔完成線槽的安裝固定。(2)中央分隔帶,直接在中央分隔帶鋼護(hù)欄中間的下方安裝金屬線槽。這種安裝方案充分考慮了美觀性、隱蔽性、鋼護(hù)欄尺寸和結(jié)構(gòu)等因素[5]。(3)在該工程中,結(jié)合金屬線槽和中央分隔帶尺寸定制了“幾”字形支架,能夠?qū)饘倬€槽起到很好的安裝、固定及支撐作用[6]。
3.4.1 照明燈具接線方法
該工程中采用五線三相制主干電纜,電壓為380 V。使用350 W 的開關(guān)電源給照明燈具供電,每32 盞燈使用一個(gè)開關(guān)電源。主干電纜上相鄰的開關(guān)電源依次使用T 接的方式在A、B、C 三相上取電,保證三相平衡;每組為32 盞燈,在每組燈具的中間位置設(shè)置開關(guān)電源;以開關(guān)電源為中心,沿兩側(cè)燈具引出2 根分支電纜,每根分支電纜的中間位置都需要通過兩芯三通接頭,在接頭兩側(cè)各有8 盞燈串聯(lián)。
3.4.2 亮化燈具接線方法
(1)供電。使用350 W 的開關(guān)電源給亮化燈具供電,每90 個(gè)亮化燈具使用1 個(gè)開關(guān)電源供電,主干電纜上開關(guān)電源使用T 接方式依次從相線上取電。每組為90 盞燈,在每組燈具的中間位置設(shè)置開關(guān)電源;以開關(guān)電源為中心將每組燈具分為兩段,分支電纜向兩側(cè)引出;每段的中間位置分支電纜都需要通過兩芯三接頭,在接頭兩側(cè)各有45 盞燈串聯(lián)[7]。
(2)控制。亮化燈具需要設(shè)置獨(dú)立的供電和亮化控制裝置,該工程通過分控器完成亮化燈具的亮化控制。分控器為RJ45 接口設(shè)備,分為8 口,使用專用接頭和超五類網(wǎng)線與亮化燈具連接。在該工程中準(zhǔn)備了2 個(gè)RJ45 接口備用,其余每30 盞燈與1 個(gè)RJ45 接口連接。
該工程在立交橋的最高層施工,在安裝外側(cè)亮化燈具時(shí)需要合理利用移動(dòng)吊籃,移動(dòng)吊籃施工是該工程最重要的施工安全控制點(diǎn)。首先,工程項(xiàng)目部人員結(jié)合相關(guān)施工規(guī)范和自身施工經(jīng)驗(yàn)制定了移動(dòng)吊籃施工安全規(guī)范,這一制度得到了項(xiàng)目總工的批準(zhǔn),并且送到監(jiān)理單位完成審核,在施工過程中嚴(yán)格執(zhí)行了這一安全制度。其次,該工程一共制作了3 套移動(dòng)吊籃,在完成制作工序后,項(xiàng)目部邀請(qǐng)各方面人員檢查移動(dòng)吊籃的安全性,并且在立交橋現(xiàn)場(chǎng)開展了安全試驗(yàn),結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果對(duì)不合理之處進(jìn)行改進(jìn)[8]。在確保移動(dòng)吊籃滿足相關(guān)要求后才準(zhǔn)許使用,并且制定了配套的安全防護(hù)措施,為施工人員及周邊其他人員的安全提供了有效保障。
在低位照明工程完成后,該機(jī)場(chǎng)立交橋順利恢復(fù)通車。結(jié)果證明,在機(jī)場(chǎng)立交橋中實(shí)施低位照明,不但能夠滿足設(shè)計(jì)文件中的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)指標(biāo)要求,如均勻度照度等,而且由于低位照明不需要在橋面立桿,擁有非常好的夜間照明視覺效果,能夠?qū)崿F(xiàn)燈光不刺眼、溫和舒適的效果,從而帶給駕駛員更好的夜間行車體驗(yàn)。橋面擁有清晰的護(hù)欄輪廓,提升了路面反光標(biāo)線的清晰程度,并且燈光不會(huì)影響周圍的居民和建筑物。另外,將亮化燈安裝在立交橋外側(cè),由于不需要立桿,可以使景觀照明免受路燈照明的影響,從而使景觀擁有更好的觀賞效果,全面實(shí)現(xiàn)節(jié)約成本、節(jié)能降耗、見光不見燈的目標(biāo),足以證明低位照明在本次機(jī)場(chǎng)立交橋工程中取得了非常好的應(yīng)用效果,值得進(jìn)一步推廣和應(yīng)用。
綜上所述,合理利用低位照明技術(shù)能夠解決傳統(tǒng)高位照明不足的問題。現(xiàn)階段低位照明在城市橋梁和公路工程中得到了廣泛應(yīng)用,相關(guān)人員可以在城市高架橋中應(yīng)用低位照明技術(shù)。但是,現(xiàn)階段低位照明在應(yīng)用場(chǎng)合方面仍然受到一定限制。相關(guān)人員應(yīng)該結(jié)合低位照明的特點(diǎn)和工程實(shí)際情況合理設(shè)計(jì)低位照明方案,從選擇燈具類型、選擇燈具安裝方式、明確燈具安裝方法、制定完善的施工保障措施等方面入手,不斷優(yōu)化低位照明技術(shù),使其能夠被運(yùn)用在更多的城市照明工程中,能夠滿足城市照明的需求,從而降低資源消耗,使城市變得更加美麗。