淺談城市中橋梁照明設計

【摘 要】本文淺析在城市中心橋梁照明的重要性以及設計的基本原則，它分為兩方面內(nèi)容：一是要滿足路面的照度，這是照明的基本使用功能，即橋梁的道路照明；二是從美學角度，闡述城市中心橋梁照明的藝術性，以及與中心城市景觀的和諧，即夜景橋梁照明。

【關鍵詞】橋梁；城市；照明；夜景；燈光

無論是道路照明還是景觀照明，橋梁的照明設計都要遵循安全、適用、經(jīng)濟和美觀的基本原則，具體是：（1）橋梁的功能主要是供通行只用，因此，橋梁上所有燈飾和照明光源都不得影響航空、航船、行車和行人的安全，功能照明是橋梁照明的第一位的，景觀照明不應對其形成干擾。（2）以人為本，充分注重人們視覺的舒適度，避免光污染。（3）橋梁與城市干道相連，不僅承擔著大流量的交通功能，而且是市區(qū)主要的景觀視軸。因此，橋梁的照明設計首先應該保證橋面的交通照明，然后是橋體的夜景照明。（4）每一座橋梁都有自己的形態(tài)特征，均具有濃郁的特色和鮮明的風格，現(xiàn)代與古典相映成趣，這些都應成為夜景照明的渲染的要素。不同的橋，有著不同的設計理念。（5）考慮不同的方位和角度進行橋梁照明設計，選取適當?shù)牧炼缺?，照明效果使得橋體在三維空間的環(huán)境中凸現(xiàn)出它的大小細部；表現(xiàn)橋梁總體藝術造型與具有特性的單體結構。（6）具有不同功能的多種光源不致互相干擾、造成衍射、泛光、亂影等負面效應。（7）照明設施和照明管線盡可能隱蔽，不能影響橋梁白天的景觀；燈具應造型新穎，照明高效均勻，安裝維護方便。（8）夜景照明中的閃爍、動態(tài)、陰影等效果會對車輛駕駛員的視覺造成干擾，二車輛通過橋梁時，駕駛員需要高度集中精力，因此那些很容易造成駕駛員精力分散的特殊效果照明應予以限制。（9）一些交通信號燈可能會設置在橋梁上，因此裝飾照明的光和影就有可能對其造成干擾和妨礙，成為交通隱患，所以，應在設計階段予以考慮避免。以上九點是設計橋梁照明的基本原則，我們在遵守這些原則的基礎上來設計橋梁的普通照明和景觀照明。

一、橋梁的道路照明

橋梁是公路的延伸，其中的機動車道大致與路面相同，橋面亮度水平影響著駕駛員的對比敏感度，因而也影響著知覺的可靠性，通過一系列實驗表明，橋面平均亮度（在觀察者前面60m～160m距離間）為1.5 cd/m2～2cd/m2，對于駕駛員是合適的。另外，對于光源的選擇，有一定的要求，在低壓鈉燈下物體的可見距離大于在高壓汞燈下的可見距離，而且有較高的視覺敏銳度，但是它是單一的黃光，顯色性太差，所以在郊區(qū)使用較合適，而在市區(qū)的橋梁的普通照明一般采用高壓鈉燈或是熒光高壓汞燈。在選擇了光源后該怎樣布置，一般在市區(qū)中有以下幾種照明方式：（1）桿柱式照明，它使用于橫跨河道，而且橋面較寬的橋梁照明和立交橋的部分照明。在桿柱的頂端安裝燈具，桿柱沿橋面道路配置，燈具一般在15m以下，高度增加，眩光就會減少，且亮度分布面積擴大，得到同樣的照度，燈具數(shù)可減少，但是照到橋面以外去的光通量就會增加，照明設備容量增加，照明利用系數(shù)下降。對于燈具的仰角，為使人行道、慢車道與車行道有相同的亮度，燈具應盡量水平安裝。仰角大，車行道亮度增加，不舒適的眩光也增加，慢車道、人行道亮度降低，一般仰角做成5～150。一般情況下，在這樣的橋梁上桿柱單側(cè)、交錯或是相對布置。（2）高桿照明，它適用于城市中大型立交橋部分照明。在15m～40m的高桿上，裝上多個大功率的燈具進行大面積照明，城市中的立交橋多數(shù)都有圓形橋面，在圓的圓心處設置高桿照明，它從高處照明路面。路面亮度均勻度極好，而且燈柱位于車道外，調(diào)換燈泡、清洗燈具都不影響交通，也可以兼作附近的建筑物、樹木等的照明，主要缺點是出投資較高。（3）低欄照明，它適用于橋面較窄的河道橋，和一些景觀性的人行橋。沿著橋面的中軸線，在兩側(cè)欄桿上離地1m及以下的高度上設置燈具，它不用燈桿，比較美觀，但是建設維護費用較高，燈具容易污染，車輛通過時對光有遮擋，路面亮度不均勻。

二、橋梁的夜景照明

由于橋梁龐大的體積和帶狀的結構，與建筑夜景設計相比，橋梁夜景設計有著一些自身的特點。所以，在設計時應有幾點內(nèi)容需要注意：（1）照明要素的選擇。對于橋梁夜景照明，如果光照均勻配置，將橋梁結構全部照亮，反而會造成平淡的光環(huán)境，所以必須根據(jù)不同橋型的形態(tài)特征，選擇出主要表現(xiàn)的對象，選擇要素一般是橋面飾邊，拱圈，橋墩，橋邊兩側(cè)等。（2）立體感表現(xiàn)。光線來自一個方向，照明對象會出現(xiàn)規(guī)則的陰影，形成鮮明的立體感。但光線方向過于單一，也會產(chǎn)生令人不快的強烈明暗對比和生硬的陰影。當然，照明方向過于擴散，照明要素各個面的照度相近，則立體感就會消弱甚至消失。因此，要合理布置光源，調(diào)整光照角度，使照明要素的主照面、副照面和投影面的照度合理分配，以獲得合適的主體感。（3）色彩表現(xiàn)。由于光源不同的光譜分布而造成在不同光源照射下觀看照明對象時，其外觀色彩會發(fā)生變化，所以光源的色調(diào)直接影響物體色彩的表現(xiàn)。如果需要準備表現(xiàn)照明要素的色彩，則須選擇高顯色性光源。（4）眩光控制。眩光可以是直射的，也可以是反射的。采用半透明的漫反射板改善燈具發(fā)光面、用反射器或格片來遮擋光源，都可以避免直射眩光。避免反射眩光的方法，則要使光的入射方向與觀看方向大致相同，或從側(cè)邊入射法到反射面上。

三、橋梁照明電源

橋梁照明的電源要求可按如下幾個方面進行設計：（1）合理的確定橋梁照明的負荷等級，正確的選擇供電方案才能使照明用電保持在適當?shù)乃?，人員活動密集的或所處位置極其重要的橋梁可按二級負荷供電，其余宜按三級負荷供電。（2）針對大型橋梁照明設置獨立的變壓器，可保持電壓穩(wěn)定，提高照明質(zhì)量，保證光源壽命，同時減少供電系統(tǒng)運行損耗。（3）對于橋梁照明的供電線路敷設比較容易受到天氣和外力侵害，設置獨立的線路保護可以避免對其他負荷供電產(chǎn)生不必要的影響。（4）考慮照明負荷使用的不平衡性以及氣體放電燈線路由于電流波形畸變產(chǎn)生高次諧波，即使三相平衡中性線中也會流過三的倍數(shù)的奇次諧波電流，這樣有可能達到相電流的數(shù)值。（5）采用每盞燈具加裝短路保護可避免一個光源出線故障不會導致整條照明支路的其他燈具失電，從而將故障對整體橋梁照明的影響控制在最小程度上。

四、照明的節(jié)能

對于處在城市中的一部分的橋梁照明，同樣也要根據(jù)其功能性質(zhì)和環(huán)境區(qū)域的情況確定其所需的照度活亮度的標準值，避免照度或亮度過高，浪費電能。針對照明節(jié)能問題可按以下原則考慮設計：（1）由于國家對于燈具以及燈具附件的功率損耗，制定了相應的能效標準和規(guī)范，因此，在照明設計時，應按光源要求配置符合相應能效標準的鎮(zhèn)流器和電器附件。（2）氣體放電燈配備電感鎮(zhèn)流器時，功率因數(shù)較低，一般僅為0.4～0.5，所以應設功率補償，以提高功率因數(shù)，有條件時，宜在燈具內(nèi)裝設補償電容，以降低照明線路電流值，降低線路電壓損失。所選用燈具的效率應滿足國家相關規(guī)范要求。（3）有條件的地區(qū)應采用可持續(xù)能源，為照明燈具供電，比如太陽能，風能等。（4）可選用合理有效的節(jié)能控制器，以及節(jié)能管理機制，對橋梁的道路照明以及液晶照明進行控制，有利于照明的維護管理和能源節(jié)約。

由于科技的發(fā)展表現(xiàn)橋梁的夜間藝術性已經(jīng)是綽綽有余，但是無論是橋梁的普通照明還是夜景照明，都是要在滿足橋梁本身使用功能的基礎上再去考慮的，我們要時刻遵循基本設計原則，這樣才能使橋梁的美學特性與橋梁本身有機的結合起來，并且使整個城市的景觀照明更顯其藝術美感。

參 考 文 獻

[1][日]Landscape design雜志社編，張琪，劉云俊譯.世界都市景觀照明[M].大連理工大學出版社，遼寧科學技術出版社，2001（3）

[2]潘世建，楊盛福主編.橋梁景觀[M].人民交通出版社，2001（5）

[3]俞麗華編著.電氣照明[M].同濟大學出版社，2001（9）

[4]楊士金，唐虎翔編著.景觀橋梁設計[M].同濟大學出版社，2003（4）