摘要：一座现代化的城市离不开道路照明、景观照明。道路照明是城市市政设施的重要组成部分，是城镇居民夜晚出行的有效保障；而景观照明则是一个城镇现代化建设的充分体现。
关键词：城市道路；照明系统；设计；优化；
道路照明是指在道路上设置照明灯具，为在夜间给车辆和行人提供必要的能见度。此道路照明可以改善交通条件，减轻驾驶员疲劳，并有利于提高道路通行能力和保证交通安全，此外，还可美化市容。
一、照明系统设计
1.管道设计。综合城市建设一体性和美观性以及用电安全，在城市道路照明系统中，配电干线一般采用埋地管线。可采用的敷设方式有直埋、穿管直埋和综合管沟，其中较常用的方式有铠装直埋和穿管直埋两种。铠装直埋常用于路灯管线与路基进行一体化施工，造价节省、工期短，但是后期维护不便，在工期要求紧和要求经济节省时优先考虑。穿管直埋是将镀锌钢管或PVC管预埋在道路结构层下，设立接线井，虽然施工工期较长但是后期维护方便，照明设施的施工可在道路施工完成后进行，缩短了道路建设的周期。照明管道设计中，一般沿路缘石外0.5米敷设管线，当采用铠装直埋时埋设深度不应小于0.8米，特殊情况下应大于1米；采用穿管直埋时，绿地、车行道下不应小于0.7米，人行道下不应小于0.5米。
2.接地系统设计。低压配电系统常用的接地方式有TN系统、TT系统和IT系统，其中TN系统又分为TN－S系统、TN－C系统和TN－C－S系统，在道路照明设计中常采用的是TN－S系统。当道路照明采用TN－S系统时，需用3相5线制供电，其中中性线（N）与保护线（PE）分开，并应保证金属灯杆及构件、灯具外壳灯外露可导电部分进行有效保护接地。道路照明设施安装在道路两侧人行道上，易被人触及，因此对安全系数要求较高。采用TN－S接地系统发生故障时，影响范围较大，并会对电力系统造成一定冲击，但考虑到道路照明系统属于较封闭的配电系统，并且仅属于三级负荷，故将TN－S系统作为道路照明的常用接地方式。
3.配电设计。道路照明属配电三级负荷中较为重要的负荷，并且照明容量较大需安装专用变压器，变压器的连接组别可选用D，yn11的三相变配电变压器。当采用380V三相电压供电时，应尽量使三相负荷平衡，减小不平衡电流对配电系统的影响，当灯具布置数量无法满足三相平衡时，应满足最大相负荷和最小项负荷不超过三相负荷平均值±15%。在照明回路中，应采用三相低压断路器配合单相低压断路器对各个分支回路进行控制和保护，并且宜选用带漏电保护的断路器，提高配电系统的安全性。
4.照明设计。（1）照明设计标准。城市道路按等级可分为快速路、主干路、次干路、支路和居住区道路，依照不同的道路等级其照明标准应满足表1、表2的要求。
表1 道路照明亮度设计标准
注：路面照度给出两档标准值，斜线左侧为低档值，右侧为高档值，表中数据仅适用于沥青路面。
（3）灯具布置。道路照明灯具布置可分为单侧布置、双侧交错布置、双侧对称布置、中心对称布置和横向悬索布置五种。根据道路横断面形式跟路面宽度以及道路设计等级，可选用不同的布置方式。单侧照明灯具布置，只有当路面宽度小于15米时，才被考虑使用，一般只适用于支路以及居住区道路；双侧交错与双侧对称布置应用较为普遍，可适用于任何等级的道路；中心对称布置只有在道路横断面设计中设有中央分隔带时应用。
二、照明系统的设计优化
1.采用调压的方式。调压方式是指调节供电电压来减小路灯的开灯电流和关灯电流，在保证其正常工作的同时适当降低能耗。在半夜机动车和行人都很少的情况下，也可以利用该方法降低灯具光照度。
2.采用新型变功率镇流器。道路照明光源普遍采用高压钠灯，高压钠灯需要镇流器配套使用。目前市场上已经出现了一种新型变功率镇流器，能够实现150/250/400W三挡任意输出，根据不同的需要实时调整输出功率，最终达到降低能耗的目的。
3.无功补偿节能。无功功率是每一个配电系统都无法忽视的损耗，提高功率因数，降低无功损耗是节能的必备手段。提高照明配电系统的功率因数通常采用补偿电容的方式，补偿分为集中补偿和单灯补偿两种。集中补偿因其简便、易行，效果显著，在路灯配电系统中得到了广泛的应用，而且无功电流并不流经变压器，降低了变压器的损耗。采用单灯补偿，不但增加了投资，还加大了维护难度。
4.降低无功功率。因无功电流经过线路，线路上的电阻会导致电能损耗，使功率因数降低，并增大电力损耗，使路灯的亮度降低，不利于道路照明。因此可在电源侧接入电容器组，将提高功率因数，从而降低无功功率。对电力负荷的增减进行充分考虑，以便采用不同的容量移相电容组改善功率因数。另外，对于负载率不足30%的变压器，应断开或更换轻载变压器，并在线路中增设自动调压功能节能器，以保持电压的稳定，使灯具可在额定电压下作业，以起到很好的节能效果。
5.提升照明灯具的维护系数。照明灯具自身的维护水平也是城市道路照明节能的一项重要因素，一般而言，维护系数高的灯具更具备照明节能优势。而提升照明灯具的维护系数，需要关注两个方面：（1）灯具制作材料方面。城市道路照明一般会选用环保节能材料制作的灯具，以透明灯罩为例，往往选用由聚丙烯材料和聚碳材料制作的透明灯罩，前者具有抗紫外线功能，后者具有抗冲击功能，此种透明灯罩具有透明度高、低眩光、高光输出和光线损失少等优势。（2）灯具维护工作方面。一般而言，照明光通量会因两个因素受损，一是光源所需点燃时间较长，致使光通量逐渐减弱；二是照明灯具的反射器和透光表面受到工业发展产物的污染和腐蚀，照度值有所减弱。针对上述状况，可以采取提升灯具维护系数的措施，如对于灯具反射器表面的处理，可以选用玻璃铝膜取代传统意义上的铝反射膜，从而延长灯具的使用寿命。除此之外，还有的照明灯具为自清洁曲面玻璃，在雨水的冲刷作用下，就能够完成自我清洁工作，大幅降低了灯具的维护工作。
6.各项照明参数。一是灯具光通利用系数上，城市道路照明电气设计需要有效提高灯具光通利用系数，尽可能地使灯光照到被照路面上，而这与灯具安装高度、配光方式、倾斜角度及灯具效率密切相关；二是眩光系数上，依据道路照明标准相关规定来选择照明灯具，从而达到城市具体道路照明的眩光要求；三是灯具安装高度上，若是气体放电灯，如金卤灯和高压钠灯，则以光通量大小为依据来确定安装高度，若存在安装困难，则采取遮挡或调节角度的方法来予以改进；四是灯具安装间距上，出于美观和节能因素考虑，一般采取3：1-4：1的安装间距；五是灯具倾斜角度上，一般以5-10°为宜。
总之，我国城镇化建设进程的加快以及市政改造工程的增多，城市道路照明系统新建和改造工程的设计数量也在不断增加，道路照明与城市居民生活息息相关，设计好城市道路照明系统，可以提高居民的生活水平，为新型城市的发展提供有力的保障。
参考文献：
[1]张兴平.基于物联网的城市道路照明管理系统设计与开发.2017.
[2]孔敏美，浅谈城市道路的照明系统设计与优化.2018.
论文作者:叶薇
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/30
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