道路照明设计概述

摘 要 道路是城市功能的延伸，随着道路的建设，配套设施逐渐完善。照明是道路工程十分重要的一个组成部分，尤其是城市道路照明，保证着夜间行车及人民生活的安全性和舒适性。随着道路的建设，道路照明也随之发展优化。正常情况下，道路照明的设计包括光源选择、供配电系统设计、路灯平面布置、电缆敷设、路灯安装要求、防雷接地系统、节能措施等几部分。实际设计工作中，会因实施现场情况的不同，遇到各种较难处理的情况，从事道路照明设计工作近十年，现将个人对一些特殊情况处理方法和工作思路进行总结，希望能给遇到类似问题的各位同行以启发。

关键词 照明设计;太阳能路灯计算;光源选择;灯具安装;末端短路电流计算

受现场实际情况影响，某些工程设计条件不是十分理想，根据情况調整思路，完成道路照明设计，下面针对几种情况简要总结。

1 光源选择

道路照明本着高效、节能、使用体验佳等原则进行设计，常用光源为满足《城镇建设三年以上水平推广、限制使用和淘汰产品目录（城市照明产品）》节能要求的高光效高压钠灯、LED灯。近些年来，LED照明技术发展较快，原来被人所诟病的光衰严重、灯具使用寿命短、色温偏高、配件价格高等缺点均有不同程度改进。市区部分路段250W高压钠灯改造为150W LED灯试运行后，节能效果显著，经维管部门实测，平均每年较高压钠灯光源节电30%左右。路灯设置集中控制器及单灯控制器后，设定半夜灯管理，夜间11时后关闭非机动车道侧光源，调整机动车道侧光源输出功率，实际运行节能效果可达50%～60%以上。道路照明大功率LED灯的应用具有广阔发展。

2 太阳能路灯的应用

某些偏远地区道路没有路灯电源，需要选用其他电源，例如风能和太阳能。在我国大部分地区，风能资源比较匮乏，且风能在道路照明方面的转化率较低，故受地域条件限制，较少考虑使用风能驱动的照明设备，由此考虑利用太阳能供电。

太阳能作为一种清洁的可再生能源，具有受地域限制小，能流相对稳定，利用技术相对成熟的优点，但也有光电转换效率偏低，成本较高，自然条件不稳定性等缺点，故太阳能路灯使用范围被限制，无法大面积推广。

北方地区太阳能常用单晶硅板，光电转化率较多晶硅高2%～3%[1]，蓄电池选用大容量磷酸铁锂电池，可安装在灯杆内，体积小、重量轻、使用寿命长，可省去电池井的建设，适合安装空间不足的情况。某华北东部中纬度地区城市高速道路互通连接线需装设路灯，道路沿线没有10KV或380V电源线路，且该地太阳能资源相对比较充足，因此选择太阳能路灯照明。该路两侧路肩培土较窄，土质较松散，道路使用过程中遭雨水冲刷，某些地段路肩更加狭窄，不易砌筑电池井。根据建设方提出的不低于连续5个阴雨天亮灯要求，对蓄电池容量要求较高。

该路灯采用10m灯杆双侧对称布置，经照度计算确定灯具功率为80W。要求每天工作8h，保证连续5个阴雨天能提供照明，根据灯具功率及照明需求计算太阳能电池组件的功率及蓄电池容量。

太阳能电池板的单位面积输出功率约为127Wp/㎡，一般由多个太阳能板串联组成，其容量的选取取决于照明光源、线路传输部件损耗以及当地太阳辐射的能量。

2.1 计算太阳能电池板的功率

通过查询该地区太阳入射角，得知该地年平均日照时间4.65h左右。

路灯日耗电量为（80/24）×8=26.6（Ah）。

计算蓄电池组总充电电流为26.6×1.05/（4.65×0.85）=7.09（A）（1.05为太阳能电池组件系统综合损失系数，0.85为蓄电池充电效率）。

根据以上两步计算，得出太阳能板总功率P：7.09×17.4×2=246W。

选择四块P=80W，输出电压为17.4V的太阳能板，两并两串，满足该光源照明要求。

2.2 计算蓄电池容量型号

根据太阳能路灯的日耗电量：26.6（Ah），结合需要满足的连续阴雨天，可以计算出蓄电池容量为26.6×5=133（Ah），选择12V/150Ah的磷酸铁锂蓄电池两块串联使用，为路灯提供24V/150Ah的电源。

3 照明设施安装

曾遇旧路改造工程，修建年代较久，沿线桥梁或分车带挡墙未预留路灯地脚螺栓钢筋，无法安装灯杆。如安装位置无冻融、腐蚀、严重损裂混凝土，施工条件允许情况下，可采用植筋方式补植基础钢筋。参照《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013要求，植筋锚固基材为钢筋混凝土，预应力混凝土，混凝土强度等级不低于C30，选用热轧带肋钢筋或全螺纹螺杆，通常10m灯杆植筋选用规格4-M25钢筋，植筋在基材内有效锚固深度约1.4m，后锚固连接植筋可采用B级胶或无机类胶，钻孔直径D=32mm，锚固应防止混凝土破坏及拔除破坏[2]。

桥梁无法进行植筋操作的，可考虑使用除灯杆外其他形式照明设备，如LED护栏灯可采用膨胀螺栓及支架，安装在混凝土挡墙上，有些照明设备厂家根据现有钢护栏常用尺寸，开发出了可替换护栏钢管的仿钢管护栏灯，位置隐蔽，不影响桥整体视觉效果。需注意，安装位置如为人手能接触到的部位，则应选用Ⅲ类灯具，运行电压为安全特低电压24V。

4 末端短路电流计算

为保证路灯控制箱处断路器能满足对本段线路的保护功能，需要对末端短路电流进行计算，校验断路器选取是否合适，通过查询变压器、灯具、电缆、电线的电阻电抗，计算末端单相短路电流，并对断路器进行整定，按被保护线路末端接地故障电流≥1.3断路器瞬时/短延时整定电流来校验断路器的动作灵敏性，保证其起到保护效果。

5 结束语

市政照明工程的建设为城市居民正常出行及生活环境安全提供了便利，在满足相关规范要求及验收标准的基础上，应考虑该工程的可实施性和施工便捷性，优先考虑使用运行过程中的安全性。作为道路不可缺少的配套设施，路灯设计较为灵活，根据现场特点确定实施方案，结合维护管理需求，使之发挥最大作用。

参考文献

[1] 范思洋，胡书举，王玲玲.多种光伏组件发电性能实证研究[J].电测与仪表，2018，（18）：21-25，63.

[2] 混凝土结构后锚固技术规程：JGJ145-2013[S].北京：中国建筑工业出版社，2013.

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