主干道路灯照明设计方案
一、设计方案
本设计方案为一个宽度为40m，包含双向6车道、双向各1非机动车道的主干道路灯照
明设计方案，道路的尺寸情况如图所示。
二、依据标注
本设计方案依据的设计标准为《CJJ 45-2006城市道路照明设计标准》。
三、方案设计理念与要点
由于道路中的车行道为双向6车道，应按照主干道的照度标准进行设计。下表为CJJ45标准中对于主干道机动车交通道路照明标准值。
表1 CJJ45标准中主干道机动车交通道路照明标准值
级别道路类型路面亮度路面照度眩光限
制阈值
增量
T1(%)
最大初
始值
环境比
SR最小
值
平均亮
度Lav
（Lm）
(cd/m2)
总均匀
度Uo
最小值
纵向均
匀度UL
最小值
平均照
度
Eav(lx)
维持值
均匀度
U E
最小值
Ⅰ快速路、主
干路(含迎
宾路等)
1.5/
2.0 0.4 0.7 20/30 0.4 10 0.5
为了满足更苛刻的要求，提高设计方案的适用性，设计过程中选用的是较高的标准参数。又由于道路中车行道道路宽度为23m，采用双向对称排列设计，以降低单个路灯作用的有效宽度W eff ，从而降低灯具的安装高度，降低灯杆成本和施工难度。
根据CJJ45标准中的规定，使用截光型路灯灯具进行设计。表2所示为CJJ45标准中灯具的安装高度、间距要求。
表2 CJJ45标准中灯具的安装高度、间距要求
配光类型截光型半截光型非截光型
布置方式安装高度
H(m) 间距
S(m)
安装高度
H(m)
间距
S(m)
安装高度
H(m)
间距
S(m)
双侧对称布置
H≥
0.5Weff
S≤3H H≥
0.6Weff
S≤3.5H H≥
0.7Weff
S≤4H
对于人行道的照度和均匀度的要求，由于本设计方案中，人行道是与车行道分开的，因此将人行道的照度水平设置在车行道照度的一半。
四、设计选择的灯具
本次的设计方案使用雷士照明的四款高压钠灯路灯灯具进行比较，四种灯具的相关参数如下表所示，由于国内一些公司生产的灯具灯具配光曲线ies文件不好下载，淘宝等网店只能提供报价但无法无法提供ies文件，因此选用Dialux软件提供的灯具文件进行说明，报价方案会在最后总结中给予说明。
雷士灯具库中路灯产品为NR系列产品，该产品采用压铸铝成型外壳，经防腐蚀静电喷涂处理，内置高纯度铝阳极氧化反光器，反射率高，光学性能稳定，部分灯具产品内置耐热硅橡胶密封圈，防护性能很高，光源腔可达IP65等级，电器腔可达IP43等级，灯罩为钢化安全玻璃，耐高温、抗冲击。采用前开启方式安装，维修方便，灯具腔体内置活性呼吸器，光通输出高和光衰较小。适用于适合高速公路、城市主干道、高架道路、大型立交、广场等户外场所。
表3 雷士照明四款路灯灯具的比较
型号实物图片配光曲线光通量（Lm）实际功率（W）NR007 34000 356
NR008 34000 386
NR022 36000 413.2
NR030(400W) 36000 414
型号灯具尺寸灯头型号适配电流（A）额定电压NR007 380*243*800 E40 3.4 AC220V/50Hz NR008 348*258*778 E40 3.4 AC220V/50Hz NR022 / / / /
NR030(250W) 300*195*680 E40 2.1 AC220V/50Hz 比较四种灯具的配光曲线，NR007配光较为均匀，且为截光型灯具，用于路灯设计比较理想；NR008在30°范围内光照度较大，光强最大值集中在60°偏上，对于宽度较小的道路比较合适，对于道路宽度较大的不太适合；NR022在各方向上配光比较均匀，最大光强分布在75°偏下，为半截光型灯具；NR030光强分布均匀。
通过官网查询，雷士照明的主要产品中NR022系列已升级为NRS022系列，NR030产品只查到250W系列产品。
本设计方案选定NVC NR007型路灯灯具。
五、方案设计模型及分析
使用Dialux软件，输入主干道道路模型，选取灯具为NVC NRM007/400W Road Light 进行设计。灯具采用固定形式的安装模式，设计参数如下表所示：
表4 灯具安装参数
灯具排列平面图灯杆安装图安装参数
灯具型号NVC NRM007/400W Road Light
排列形式双排相对灯杆距离20.000 m
光通量34000 lm 瓦数356.0 W
安装高度12.000 m 光点高度12.000 m
突出0.000 m 吊杆角度8.0 °
悬臂长度0.650 m
光强最大值（角度）70°：189 80°：14 90°： 4.21 注：光强最大值单位为：cd/klm
根据前文设计理念中所述，道路的有效宽度W eff 为23m，选用的灯具为截光型灯具，选取双排相对形式的灯具排列形式，因此灯杆的高度设定为0.5W eff 以上，由于施工所限，一般照明灯杆距离不应超过15m（非高杆照明），而按照常识，主干道上的行驶的车辆以小型汽车、公共汽车为主，通常很少能见到6m以上的大型汽车，因此将灯杆高度设置在12m 上。悬臂长度采用系统设定的固定长度0.65m，吊杆角度的角度一般不应超过15°，设置在8°-12°左右较为合适，这里设置为8°，设置光点高度为12m，即灯头发光的位置即认为是灯杆的高度，这样便于理解和设置。
在此之前，使用照明设计精灵进行灯具布置，按照前文设计理念中所说的主干道机动车交通道路照明标准值进行各参数限制值的设定，然后利用设计精灵计算出可能的灯具排列方案，再从中选取满足限制条件下的较理想和满意的方案。由于灯杆高度H为12m，灯杆间距应小于等于3倍的等杆高度H，选取方案中灯杆间距为20m的方案，因为这个方案较其它方案各参数较为平均。
得到的设计方案3D图和伪色图如下图所示。
图1 设计方案的3D仿真模型图
图2 设计方案的伪色仿真模型图
按照设计理念中所述，人行道与车行道不共用时，人行道的照度设置为车行道照度水平的一半。计算后的设计方案中，车行道和人行道评估参数如下表所示，且二者均已满足设计标准要求。
表5 设计方案车行道和人行道评估参数汇总
车行道属性柏油：R3，q0 ：0.070
评估参数平均辉度U0 UI TI SR Eav 计算结果 2.45 0.4 0.7 4 0.8 42
标准参数≥ 2.0 ≥0.4 ≥0.7 ≤10 ≥0.5 ≥30 评价满足满足满足满足满足满足
人行道参数评估
评估参数平均辉度U0 Eav
计算结果21.70.7 22
标准参数≥20 ≥0.4 ≥15
评价满足满足满足
注：人行道取人行道1的参数，因结构完全对称，两条人行道的参数相同
人行道的评估参数没有太具体的参数，但根据CJJ45标准中对于人行道的要求，在人流量大的商业区，人行道的平均照度在10-20cd/m2之间，因此，我们取最高标准，将参数设置在20上cd/m2。
车行道和人行道的照度的等照度图如图3、图4所示
图3 车行道等照度曲线图4 人行道等照度曲线
两图的各参数如下表所示：
表6 车行道和人行道等照度图参数
车行道参数网格10 x 18 点
平均照度
[lx] 最小照度
[lx]
最大照度
[lx]
最小照度/
平均照度
最小照度/
最大照度
42 24 65 0.576 0.374
人行道参数网格10 x 3 点
平均照度
[lx] 最小照度
[lx]
最大照度
[lx]
最小照度/
平均照度
最小照度/
最大照度
22 15 33 0.713 0.470
六、设计总结
本设计方案是对一个给定的道路进行路灯照明的设计，依据CJJ45标准，对灯具配光曲线进行选择，确定灯具的使用，使用双排对称排列灯具降低灯杆高度和在一定程度上扩大灯杆间距。通过对灯具不同参数的设置和改变，改善照明效果。
设计不足的方面有很多，首先，因为没有有效的手段，无法获得灯具的报价，在核算成本上会造成困难。当得到不同灯具报价后，可以通过使用不同灯具的设计方案，确定具体实施过程中，所需要的灯具数目和灯杆数目，确定最后的最优结果。
其次，在方案的设计过程中，灯杆的间距为20m，并不是很好的间距，会大大增加灯杆的成本。由于遵循的标准是较为苛刻的一种，对于方案设计的改进会有所制约。
以下给出一套对比方案，是该方案灯具安装参数改变前后所得结果的比较。尝试更换灯具将NVC NRM007/400W Road Light更换为NVC NRM022/400W Road Light，其他参数不变的情况下使用设计精灵对灯具的布置进行自动计算，发现很难得到符合标准的设计结果。
表7 更改参数前后设计方案的对比
比较前比较后参数更改：吊杆角度8°10°
结果对比
车行道与人行道间以
空格分隔评估参数平均辉度U0 UI 计算结果 2.45 0.4 0.7 评估参数TI SR Eav 计算结果 4 0.8 42 评估参数平均辉度U0 UI 计算结果 2.29 0.4 0.7 评估参数TI SR Eav 计算结果 4 0.8 39
评估参数平均辉度U0 Eav 计算结果21.70.7 22 评估参数平均辉度U0 Eav 计算结果18.7 0.7 19
如表7数据可知，经改进后的结果的确提高了灯具的使用效率，拉长了灯杆的距离，减少了灯杆的使用量，降低了材料成本。然而，人行道的平均照度却下降到了19以下。可以断定，在标准没有这么严格或者改进其他条件的情况下，灯杆的使用量可能还会有所下降。