天津西站改造項目——復興路立交橋的照明設計

李文華

(天津市市政工程設計研究院給排水分院，天津 300051)

0 引言

天津西站改造工程——復興路高架立交橋是一座集合區(qū)域交通及進出天津西站交通的重要聯(lián)結橋梁。復興路高架立交橋南起于南運河北路路口，以高架橋形式上跨西青道進站道路，之后連續(xù)上跨京滬高速鐵路始發(fā)線、高速鐵路通過線、津保鐵路、湘潭南道、湘潭道、子牙河南路、子牙河、子牙河北路，北至洪湖南路，全長2.09 公里，是天津的交通主干道之一，承載著天津市重要的交通運輸。

我院所承攬的復興路高架立交橋照明工程為整個橋梁工程范圍內(nèi)的高架立交橋功能照明設計。

1 高架立交橋照明設計

1.1 復興路高架立交橋的獨特性

復興路高架立交橋部分橋區(qū)是高架上跨于天津西站鐵路編組站正上方，依據(jù)鐵路管理部門的要求，該橋梁段部分不允許安裝路燈燈桿。這一特殊性，對橋梁功能照明設計提出了更高的要求。首先要解決通常立交橋照明所需要解決的夜間交通安全行車照明，引導行車方向，保障橋面車輛的正常行使。同時，還要滿足鐵路部分的相關要求，功能照明的方式不能影響立交橋橋區(qū)下方鐵路編組站的安全通行。

1.2 照明設計原則

(1)道路照明設計滿足CJJ45—2006《城市道路照明設計標準》的各項要求。

(2)高架立交橋跨鐵路編組站上方的功能照明選用節(jié)能型LED 護欄路燈作為功能照明燈具。

(3)各類燈具的選型與立交橋周邊環(huán)境及景觀協(xié)調(diào)一致。

1.3 功能照明設計

復興路高架立交橋的功能照明主要分為高架立交橋梁的主線照明、立交主線上跨鐵路編組站處照明、橋兩側外展部分和橋梁輔路部分的照明設計。

(1)該高架立交橋主線部分為兩幅橋，每幅橋的寬度為11.75 m，兩幅橋雙幅對稱布置。根據(jù)高架立交橋的特點，設計采用對稱式布燈方式，燈桿安裝在兩幅橋地袱擋墻外側，沿兩幅橋的外側對稱布燈，桿高12 m，燈桿間距約40 m，單側挑臂，每支燈桿配一套400 W 高壓鈉燈光源燈具。

考慮到高架立交橋在以后實際運行中的維護與燈具更換要求，光源選擇知名品牌高光通鈉燈，其光效高，透霧性能好，壽命可達52 000 h。燈具選用半截光型，通過計算，每幅橋的平均照度為:

功率密度值為:

滿足節(jié)能標準的要求。

(2)高架立交橋在西北向上跨鐵路編組站部分由于建在鐵路編組站上方，按照鐵路管理部門要求不能安裝普通路燈燈桿，經(jīng)過各種照明方案論證，最后決定在此部分選用大功率LED 功能照明護欄路燈，其安裝形式為水泥防撞墻護欄安裝方式。

第一，這種大功率LED 功能照明護欄路燈的配光曲線滿足道路照明配光曲線。LED 護欄路燈裝有獨特的高技術二次折射專業(yè)透鏡，提高光輸出同時可定向發(fā)光，從而有效控制了燈具的眩光，使眩光限制閾值增量Ti＜10，確保行車中人眼的舒適性和安全性，也滿足了道路功能照明的要求。

第二，這種LED 功能照明護欄路燈采用LED 光源，功率可以達到12～28 W，根據(jù)復興路高架立交橋的橋面寬度，燈具選用Cree2×9 顆1 W 的超高亮度LED 光源，光通不低于100 lm/W;通過計算，每幅橋的平均照度為:

功率密度值為:

滿足節(jié)能標準的要求的同時，比高壓鈉燈光源節(jié)省了22%的能耗。

第三，這種LED 功能照明護欄路燈，使用鍍鋅鋼管作為護欄材料，具備防水、防塵、防撞功能。LED 燈具的燈體采用高壓壓鑄鋁成型、硅膠密封材料，防護等級IP66。燈具表面進行靜電噴塑處理，滿足戶外安裝燈具防腐防酸抗堿的性能要求。

大功率LED 功能照明護欄路燈的安裝方式為:采用兩側地袱防撞墻護攔安裝方式(圖1)和中間隔離防撞墻護攔安裝方式(圖2)，每盞燈具安裝長度為1.2 m，燈具的安裝間距為2 m。燈具設計具有防眩裝置，使多余的光線也照射于路面，在保證橋梁路面照度和行車通暢的同時，為安全行車提供了有效的導引作用。另外，這種LED 護欄路燈的安裝方式既滿足了橋梁的功能照明需要，也兼顧了景觀照明的效果，是橋梁功能照明、景觀亮化及安全防護三種功能最協(xié)調(diào)統(tǒng)一的結合方式。

圖1 兩側地袱防撞墻上LED 護欄燈安裝示意圖

圖2 中間隔離防撞墻LED 護欄燈安裝示意圖

(3)橋梁的A、B、C 匝道均為9 m 寬，匝道外側單側布燈，桿高10 m，間距約30 m，單側挑臂，每支燈桿配一套250 W 高壓鈉燈光源燈具。平均照度28.5 lx，照明功率密度約為1.06 W/m2。滿足道路照明要求。

2 橋梁功能照明的配電及照明控制

2.1 照明配電系統(tǒng)

(1)復興路高架立交橋的橋梁、匝道及輔路的照明路燈均是沿著橋梁(或輔路)兩側對稱布置，根據(jù)該照明負荷的特點，本工程照明配電選用單相箱變作為照明專用相變。

(2)依據(jù)照明負荷分布情況，在高架立交橋工程范圍內(nèi)，設有容量50 kVA 的10 kV/0.23 kV 單相照明專用箱變3 座，分別負責相應區(qū)域的高架立交橋照明及橋梁輔路的照明配電。

(3)照明箱變供電電源引自就近的10 kV 配電線路，箱式變電站包括高壓進線及配電保護裝置、單相變壓器、低壓配電裝置、電能計量裝置、照明控制裝置等。每座照明箱式變電站最遠供電半徑約為350 m。

2.2 照明控制

(1)路燈開啟控制。照明采用光控和時控相結合的控制方式，即在每個箱變內(nèi)裝設照明控制器及照度控制器來控制燈具的開閉。照明控制器微電腦的主控核心單元存有一年365 天日升日落的時間參數(shù)，根據(jù)季節(jié)的不同每天自動調(diào)節(jié)開關燈時間。照度控制器光控開燈條件為天然照度水平15 lx;關燈條件為天然照度水平30 lx，控制器具有現(xiàn)場調(diào)節(jié)功能，維護人員可根據(jù)需要調(diào)節(jié)開關燈照度水平。

(2)路燈節(jié)能控制。我們設計的照明配電系統(tǒng)選用了單相照明箱變，如圖3 所示的單相V/VO 變壓器供電，這樣很適合路燈安裝接線。

圖3 單相V/VO 變壓器路燈供電接線圖

正因為選用了單相變壓器作為照明專用箱變，對于路燈照明供電的節(jié)電系統(tǒng)就無需增加自耦變壓器、補償變壓器或電抗器等設施，在正常照明時間段(即啟動后至午夜12 點期間)變壓器作V/V0 接線;在下半夜(即午夜12 點至閉燈期間)則通過電子控制器自動斷開變壓器二次側的中性線，變成V/V 接線，使燈具的電壓從相電壓自動變換到線電壓的一半。由于下半夜變壓器二次側的線電壓為400 V，這樣就實現(xiàn)了燈具供電電壓從220 V 降為200 V，從而達到照明節(jié)能的目的。

(3)照明箱變內(nèi)的智能控制器還具有預留通訊接口功能，以便將來實現(xiàn)上級運行管理部門對路燈照明的統(tǒng)一管理和整個城市照明系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)控制功能。

3 燈具的安全防護要求

(1)照明路燈配套電器采用同一品牌，并使用節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器和符合標準的優(yōu)質(zhì)電容補償器，一體化設計，布局合理。

(2)橋梁照明使用的所有燈具和電氣設備，必須保證人身安全和設備運行安全的要求。采取可靠的接地保護、漏電保護等措施，使系統(tǒng)安全性得到保障。

(3)在安裝方式上，將燈具裝在所有車輛不能自然接觸的地方。橋梁上的燈桿基礎安裝在防撞護欄的外側，大功率LED 功能照明護攔路燈在橋梁兩側防撞墻的上部安裝，以保護電氣設備免遭撞擊。

燈具的具體性能要求如表1 所示。

表1

4 照明的節(jié)能方案及措施

近年來，我國節(jié)能環(huán)保部門要求加強城市照明的節(jié)能管理，倡導城市綠色照明。因此，本設計采用了如下節(jié)能措施。

(1)照明控制節(jié)能方法。該高架立交橋照明系統(tǒng)納入天津路燈管理處的中央監(jiān)控系統(tǒng)，設置有全夜燈和半夜燈控制功能，半夜后電子控制器自動對變壓器進行降壓控制來達到節(jié)能目的。

(2)照明燈具采用單燈無功補償裝置，每套燈具均裝有無功補償電容器，使路燈的功率因數(shù)達到0.85～0.9，而大功率LED 功能照明護欄路燈的功率因數(shù)則能達到0.95，以降低系統(tǒng)的無功損耗。

(3)照明專用箱變內(nèi)的變壓器為銅繞組，節(jié)能型，減少損耗，同時變壓器的負載率控制在經(jīng)濟運行段上。

(4)照明箱變選用單相變壓器作為照明專用變壓器，單相變壓器比同容量的三相變壓器空載損耗小、節(jié)能，且變損低，同時還具有對下半夜路燈自動調(diào)壓、降壓節(jié)電的雙重節(jié)電功效。

5 小 結

現(xiàn)在，天津西站交通樞紐市政公用配套工程已投入使用，而復興路高架立交橋作為架通該地區(qū)高速鐵路線、津保鐵路及子牙河南北兩岸的一個重要交通樞紐聯(lián)結點，已經(jīng)開始發(fā)揮越來越重要的作用。

［1］GB/T 24907—2010 道路照明用LED 燈性能要求［S］.北京:中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，2006

［2］周志敏，紀愛華.大功率LED 照明裝置技術參數(shù)［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2011

［3］北京照明學會照明設計專業(yè)委員會.照明設計手冊(2版)［M］.北京:中國電力出版社，1998