道路照明设计原则

道路照明定义的范围非常广泛，行人和车辆与其密切相关，并对道路照明提出了质和量的要求。对于市区的道路照明，从城市形象和美化，也从美学和城市规划三维空间的角度，提出了协调、优雅、点缀、配光等高质量的要求。

道路照明在现代已与人们的生产、生活及城市的面貌息息相关，它集实用、美化、衬托、装饰、点缀功能于一体。一个城市的道路照明是其形象及经济实力的体现，同时是生活在这座城市中的人们的文化修养及风格的象征，也是一个国家照明技术、制造技术及文化素质的象征。和平、文明是照明技术发展的最基本要素，而综合国力是照明技术发展的前提，民族文化是照明技术的最终体现。

社区化和社区功能细化是城市发展的历史趋势，不同的社区功能要求不同的灯光配置。商业街区要求灯光热烈、活泼、富丽堂皇，而住宅则要求宁静、安详。研究不同社区功能灯光设置原则和方法，对于繁荣城市经济、提升城市文明程度、丰富居民的夜生活具有十分重要的作用。根据城市的路网情况、道路的功能性及道路景观要素，将城市道路分为交通性道路、商业性道路及游览性道路三大类。

1）交通性道路：城市交通性道路照明的主要目的是使各种机动车辆的驾驶者在夜间行驶辨认出道路上的各种情况，以保证行车安全，同时也为行人提供夜间行走的光环境。要使车辆在道路上始终行驶安全，就必须具备良好的视觉条件，要有视觉舒适感。也就是说，应满足“视功能”和“视舒适”两项指标。

优良的道路照明设施为夜间车辆安全、迅速和舒适地行驶提供了良好的视觉条件，保障车辆和行人的安全，提高了交通运输效率，方便了人们的生活；可防止犯罪活动，确保人与财产安全；有利于城市夜间形象的改善，达到美化城市环境的效果。

2）商业性道路：商业性道路上一般没有机动车通行，完全是步行街。这类街道的两侧是店，街道充满了购物和休闲的人群。

3）游览性道路：在以旅游为主的城市中，某些沿景观带的道路属于游览性道路。这类道路的特点是道路的一侧是建筑物，另一侧则是自然景观，游览的人群沿此道路行走。

随着灯光环境意识的增强，人们对道路照明的要求也不断提高，除以上所说的功能外，还要求它具有美化都市环境的功能。由于城市装饰理念的加强，道路照明已经向道路灯光系统演化，要求灯杆、灯具、光源具有多样化和艺术化的特色。所有这些既满足照明要求，又渲染环境，美化城市。

城市道路照明规划必须以城市总体规划为基础，并满足城市电力规划规范等国家现行的有关标准和规范的要求，使城市道路照明设计技术先进、科学合理、节省能源，能为驾驶员以及行人提供安全、舒适、经济、节能的良好光环境。

城市道路照明设计的主要内容包括：根据道路级别、交通密度、交通复杂程度、交通分隔状况、交通控制设施及城市大小、是否是旅游城市等选择适宜的照明标准值，在进行城市道路照明规划设计时，也要考虑诱导性对道路照明质量的影响。在有条件时，为了给驾驶员提供良好的可见度和视觉舒适性，在进行道路照明规划时可对小目标可见度进行具体规划，并根据道路级别与周围环境等选择适宜的光源。

在城市道路照明工程的建设中，灯光效果与经济性是一对矛盾。为了减少灯光工程的运行成本，节约能源，采用节能灯具以及节能运行方式是节省运行费用的重要方式。同时，在采取节能措施时必须考虑各方面的因素，例如光衰、社会交通等。

1.道路的功能性照明和装饰性照明设计

（1）道路的功能性照明和装饰性照明

城市道路是城市交通的重要载体，一些宽阔的道路除了有机动车道、非机动车道及人行道外，两侧（或中间）还有护栏、行道树或花坛、灌木丛，甚至还有花园，园中设有雕塑、喷水池等。如果是街道，沿街还有建筑物、广告牌、站牌等。在过去，一般只对机动车道、非机动车道及人行道实施照明，而在城市高速发展的今天，除了提高和改善道路的行车部分的照明数量和质量外，在一些道路上还要对其他附属设施以及道路两旁的建筑物和绿化带进行照明，但这两部分照明有很大区别。

① 照明的对象不同。机动车道上的照明主要是照亮路面，而道路两旁绿化的照明则是照明树木、花草和景观。

② 照明的目的、性质不同。前者是为机动车驾驶员创造良好的视觉环境，使车辆安全、舒适、快速行驶成为可能；后者主要是为美化城市夜间环境，供行人观赏，烘托气氛。前者称为功能性照明，后者称为装饰性照明。

③ 照明的要求不同，因而评价指标也不同。机动车道的功能性照明要求有一定的平均亮度、亮度均匀度、比较严格的眩光控制以及良好的光学和视觉诱导性，要执行严格的数量和质量标准。而装饰性照明除了要满足一定的亮度、立体感和配色要求外，其他指标主要是心理指标，因此，不同的人对装饰照明评价的差别也很大。

④ 所采用的光源灯具不同。功能性照明推荐采用常规道路照明灯具，而装饰性照明更多的是采用装饰灯具等。

⑤ 照明方式方法不同。前者多采用常规照明方式，即将灯具安装在8～12m高的灯杆上，然后有规律地设置在道路的一侧、两侧或中间分车带上，光线朝路面照射；而后者则将灯具设置在地上或矮柱上，向斜上方或侧面投光（当然有的也向下照射）。

道路的功能性照明和装饰性照明除了上述区别外，这两种照明又相互渗透、相互影响。功能性照明可以起到一定的装饰性照明作用，而装饰性照明也可以起到一定的功能性照明作用，不可能截然分开。设计中充分了解这两种照明的区别和联系非常重要，因为这是做好道路照明设计工作的基础。

（2）道路功能性照明和装饰性照明的设计原则

道路功能性照明和装饰性照明设计的基本原则如下：

① 摆正两者的关系。应将机动车道的功能性照明放在第一位，非机动车道、人行道以及花坛、灌木丛、行道树等（统称为绿化带）的装饰性照明放在第二位。也就是说，首先要考虑如何确保机动车道的各项照明指标均符合标准的要求，以满足驾驶员视觉作业的需要，然后才考虑人们的观赏要求。两者发生矛盾时，装饰性照明应服从功能性照明。

② 对于新建或改建的道路，应由道路照明、市政道路、城市规划以及园艺景观规划设计人员对功能性照明、装饰性照明以及绿化带等进行统一规划和设计。但机动车道功能性照明要由道路照明设计人员决策，因灯具的布置方式和安装高度是根据道路照明设计标准确定的。在规划和设计时，尤其要注意避免装饰性照明产生的光、色和阴影等干扰或破坏功能性照明。

③ 设置装饰性照明时要因地制宜，有必要和有条件设置装饰性照明的道路才考虑装饰性照明，否则不但达不到预期效果，反而会带来负面影响。

④ 努力减少光污染和光干扰。道路照明是光污染和光干扰的重要来源，要从多方面入手，尽可能减少经路面反射或直接射向空中的光线。临街有居住建筑时，要采取必要措施，避免过多光线射入居室，干扰居民休息。

⑤ 无论是功能性照明还是装饰性照明都不是越亮越好，设计的照明环境只要满足标准要求就可以。过亮不但会造成能源的浪费，而且会带来种种弊端。

⑥ 在功能性照明和装饰性照明之间，功能性照明的灯杆、灯具、灯臂之间，照明设施和街道其他设施（如座椅、广告牌、候车亭、垃圾桶等）之间，无论是风格、尺寸、颜色等都要努力做到和谐统一，而且和整个环境相协调。

⑦ 装饰性照明灯具的安装高度比较低，有的是贴地面安装，随手就可以触及，因此选用的灯具、零部件的防触电保护等电气性能应符合有关标准要求，施工安装也要符合有关规范并严格执行验收程序，确保人身安全。

⑧ 利于维护和管理。设计、选用照明设备时一定要考虑到使用期间的维护和管理。只有维护和管理方便，制订的维护管理计划才能真正实施，照明设备才能时刻保持在最佳使用状态。

人眼的视野，垂直面为视线上方60°，下方70°，水平面上为视线左右两侧各90°。而视野基本部分则为视线每一侧大约30°的三维圆锥。驾驶员正常视觉作业时应注视道路前方60～160m的路面，因此根据普通道路的宽度，基本视野有很大部分落在道路以外的周围区域（包括空间）。因此，在设置功能性照明和装饰性照明时要尽可能使基本视野内亮度均匀且稳定，也就是说，机动车道路面亮度水平与非机动车道、人行道、路边绿化带等部位的亮度水平不宜差别过大，且亮度不要发生周期性变化，否则驾驶员会发生视觉适应问题，并造成视觉疲劳，分散注意力，影响安全驾驶。

2.道路照明设计的要求

对于现代文明城市来说，宽阔的马路、明亮的灯光、碧绿的草地、美丽的鲜花和清新的空气是不可缺少的硬件，夜晚色彩斑澜、交相辉映的灯光是现代都市文明进步、经济发展的象征。因此，道路照明与道路建设需同步进行，在规划设计上有一定的科学性和前瞻性，做到起点高，能适应中远期发展要求。具体在照明设计上，需根据道路宽度和绿化隔离带情况，采用单排或双排和单、双臂照明，选用一定高度、色调、形状、灯杆的灯具与周围环境协调配置，使道路照明壮观、亮丽，真正成为都市亮点和旅游观光景点。

道路照明设计通常由两部分组成：一为道路照明的光照设计；二为道路照明的电气设计。在进行道路照明设计前应了解和收集的资料如下。

① 确定该条道路的照明标准及其他特殊要求。

② 收集道路平面布置、道路结构断面、地下管线等资料，在充分了解这些资料的基础上，有针对性地进行照明设计。

③ 了解道路周围环境和城市建设及整体规划方案。

④ 收集供电电源的资料，确定供电电源及进线位置等。

道路照明有严格的要求，全球道路照明设置规范以及路灯性能标准相当完整明确，标准中一般包含照度以及均匀度（最小照度/平均照度）。国际照明委员会（CIE）的CIE115提出参考规范，将道路分成四大类，路面照度基准分为15lx、20lx、30lx与50lx，均匀度要求为0.4。但基于环境与文化因素考虑，各国规范仍有相当大的差距。配合道路照明设计的相关标准有以下几种。

① 道路照明：规范灯柱排列、灯杆高度与灯杆间距设计。

② 道路照明所使用的灯具：规范各种道路照明灯具类型与配光要求。

③ 道路照明用灯杆：规范灯杆强度要求。

④ 光源及镇流器（驱动器）检测标准。

⑤ 路灯用光电式自动点灭器检验法等。

城市照明工程已日益成为城市建设中的一项重要内容，它不再是狭义上的道路照明，还扩展到灯光夜景等新领域。近年来，不少城市把“灯光夜景”作为美化城市、提升城市形象的一个重要手段，这也给城市照明设计提出了新的课题。城市照明工程虽然只是电气安装工程的一个附属项目，但它还涉及土建、电光源、照明等诸多领域，既要满足照明要求又要与周围环境协调。

3.道路照明质量决定四要素

通常所说的道路照明的主要目的是使各种机动车辆的驾驶员在夜间行驶时能辨认出道路上的各种情况（道路上的障碍物、行人、车辆及其他情况），以保证行车安全，同时也为行人提供夜间行走的照明条件。决定道路照明质量的主要因素有以下4个：

1）平均照度。

2）亮度分布的均匀性。

3）采用的照明器眩光程度。

4）路灯排列的诱导性指标。

照明工程设计中的主要技术质量指标有平均照度E_r、路面平均亮度L_r、总均匀度VD、眩光控制指数G，高杆照明中还有照明半径R等。根据《城市道路照明设计标准》的规定，快速路平均照度为20lx，均匀度为0.4；主干道平均照度为15lx，均匀度为0.35；次干道平均照度为8lx，均匀度0.35；支路平均照度为5lx，均匀度为0.3。

目前，我国绝大多数路灯生产单位仍旧采用照度指标，而且照度的测量方法远远方便于亮度的测量方法。平均照度是评价道路照明质量的第一指标，也是最主要的指标。平均照度的定义是单位面积上接收到的光通量（lx），符号为E_av，计算公式为：

E_av＝（ΦNMη）/（WS） （5-1）

式中 Φ——单只灯的光通量（lm）；

N——光源处灯数量的总和；

M——照明器的维护系数；

η——灯具的利用系数；

W——被测道路的测量宽度（m）；

S——被测道路上灯杆的安装间距（m）。

道路照明的平均照度也可用被测道路上的点照度值总和除以测量点数总和进行计算。点照度值应选用精度达0.1lx的一级照度计进行测量。

照度均匀度是仅次于平均照度的一个主要技术指标，它的定义是被测面积上各点接收到光通量的均匀程度。照度均匀度为无量纲量，其计算公式为

E_jy＝E_min/Eav （5-2）

式中 E_jy——照度均匀度；

E_min——被测面积上测得的最小照度值；

E_av——被测面积上的平均照度值。

照度均匀度的数值越大（但不可能接近1），道路照明的照度均匀度越好，一般情况下达到0.35就基本可以，如能达到0.5，该道路照明的照度均匀度就已经很好了。

目前，世界上许多国家已采用亮度指标代替照度指标，则道路照明的质量主要由路面平均亮度、路面亮度的均匀度、眩光及诱导性4个因素来确定。表5-1中的数值为维持值，新装光源灯具的路面初始亮度值相应提高30%～50%。

表5-1 亮度维持值

路面的平均亮度是影响能否看见障碍物的最重要的因素，因为道路照明以把路面照亮到足以看清障碍物的轮廓为原则，故应按下式设计道路照明的路面平均亮度。

L_r＝1～2cd/m² （5-3）

路面亮度的均匀度指路面亮度分布的均匀程度，均匀度为最小亮度与平均亮度之比，其

表达式为：

U₀＝L_min/L_r （5-4）

式中 L_min——最小亮度；

L_r——平均亮度。

在工程设计中，因路面的平均照度与平均亮度之间是比较单纯的比例关系，所以在设计中可采用工程计算法来计算路面的平均亮度，计算公式如下：

L_r＝E_r/q＝（ΦNV_FK）/（qA） （5-5）

式中 L_r——路面平均亮度（cd/m²），一般取L_r＝2cd/m²；

E_r——平均照度（lx）；

Φ——单个光源的光通量（lm）；

N——光源的个数；

V_F——光通量利用系数，取V_F＝0.75～0.8；

K——灯具维护系数，取K＝0.6～0.7；

A——照明面积（m²），A＝WS；W为道路宽度（m）；S为安装距离（m）；

q——平均照度核算系数，对于沥青路面取15，对混凝土路面取10。

在实际工程计算中，根据道路的宽度、所选用照明器的光通量来计算安装距离S。灯杆高度和间距要根据不同区域设计，路面宽度在15m以下时可采取单侧布灯，15m以上时应采用双侧对称布灯，档距以35m为宜。

道路照明质量技术指标可按《城市道路照明设计标准》CJJ45—2006执行，一般道路慢车道平均照度为5～10lx，快车道以15～25lx为宜，各城市可结合本地经济水平和实际需要适当提高。

由于城市路段情况各异，因此，对照明的要求也不一样。设计时既要满足道路照明标准规范的要求，又要和城市照明总体规划协调一致，应考虑以下因素。

① 选用的光源、灯具应体现道路的特征。如位于市府区域的干道，应采用光色简洁明快、显色性高的灯具，以便创造一个庄严壮观、明亮优美的夜景效果。

② 灯饰的造型和外观色彩既要美观又要简洁，在功能上应当合理，减少过多的装饰，以免破坏景观。

③ 路面的照明不仅要亮，而且亮度分布尽量均匀，并严格限制眩光。

④ 道路两侧的树木照明、小品照明、霓虹、灯箱广告、有关交通标示（包括反光漆和涂料）均应统一筹划和设计，以便创造严格完整的夜间照明效果。

⑤ 具有不同功能的多种光源不致互相干扰，不应造成衍射、泛光、乱影等负面效应。

⑥ 照明设施和照明管线尽可能隐蔽，不能影响白天的景观；灯具造型应新颖，安装、维护方便。

4.布灯原则

路灯布置方式有单侧布灯、两侧交叉布灯、两侧相对布灯、丁字路口布灯、十字路口布灯和弯道布灯等多种。对于道路照明要求不高的路面或者道路的宽度小于15m时，宜采用单侧布灯的方式；对于道路照明要求较高或路面的宽度大于15m时，宜采用两侧相对布灯或者两侧交叉布灯的方式；对于丁字路口，根据实际情况可布置1～2盏路灯；对于十字路口，可以布置4盏路灯或者直接使用高杆灯照明，其杆高一般为15m以上；对于弯道，则一般在其外侧布灯；对于城市立交、车站、码头、机场、广场等大型场所，应考虑高杆照明，其间距和高度之比以3～4为宜。

道路照明设计应根据道路和场所的特点及照明要求，选择常规照明方式或高杆灯照明方式。路灯的布置包括路灯间距、路灯安装高度及灯具亮度。路灯的合理布置对提高照明效果起着关键作用。在综合考虑路况、路面反射特性的同时，应充分发挥照明器具的配光特性，使布局尽量合理。在设计中，灯杆的设置应根据城市道路的宽度及绿化隔离带进行确定。常规照明灯具的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5种基本方式，如图5-1所示。采用常规照明方式时，应根据道路横断面形状、宽度及照明要求进行选择，并应符合下列要求。

图5-1 常规照明灯具的5种基本布置方式

1）灯具的悬挑长度不宜超过安装高度的1/4。

2）灯具的仰角不宜超过15°。

采用高杆灯照明方式时，灯具及其配置方式，灯杆安装位置、高度、间距以及灯具最大光强的投射方向应符合下列要求。

1）可按不同条件选择平面对称、径向对称或非对称灯具配置方式。布置在宽阔道路及大面积场地周边的高杆灯宜采用平面对称配置方式，布置在场地内部或车道布局紧凑的立体交叉区域的高杆灯宜采用径向对称配置方式，布置在多层大型立体交叉区域或车道布局分散的立体交叉区域的高杆灯宜采用非对称配置方式。无论采取何种灯具配置方式，灯杆间距与灯杆高度之比均应根据灯具的光度参数通过计算确定。

2）灯杆不得设在危险地点或维护时严重妨碍交通的地方。

3）灯具的最大光强投射方向和垂线交角不宜超过65°。

4）市区设置的高杆灯应在满足照明功能要求的前提下做到与环境协调。

常见的道路有由人行道和机动车道组成的道路以及由人行道、非机动车道和机动车道组成的道路。那么对于这两种不同形式的道路，其路灯的布局形式也相应不同。

为了使路面亮度分布均匀，对于不同的路灯布置形式以及不同配光类型的灯具，其安装度（h）、道路有效宽度（w）及灯具间距（d）必须符合一定的条件，具体约束计算公式见表5-2。

表5-2 照明器配置标准

表5-2中的h为路灯安装的高度，即为光源中心点至地面的垂直距离。w为道路的有效宽度，因为悬臂式路灯光源的中心点并没有和路面对齐，悬臂的存在总会使光源超出道路边界而悬在道路上面，为此道路的有效宽度w就应该等于道路的总宽度减去一个悬挑长度；当灯具采用双侧布置方式时，道路有效宽度为实际路宽减去两个悬挑长度。

当灯具布置在中央分隔带且采用中心对称布置方式时，道路有效宽度就是道路实际宽度，安装高度为光源中心点至地面的垂直距离。

灯具的安装高度和间距应根据道路要求的照度来确定，对于悬臂式高杆路灯，其安装高度一般应在7m以上。若采用截光型灯具，安装高度h≥w，灯柱的间距不宜大于安装高度的3倍；若采用非截光型灯具，其安装高度h≥1.2w，灯柱的间距不宜大于安装高度的4倍；若采用半截光型灯具，安装高度h≥1.2w，灯柱的间距不宜大于安装高度的3.5倍。为了减弱眩光，提高照明质量，避免路边树木遮挡灯光，应提高安装高度、放宽间距以及增加悬臂长度。

灯具间距还可以根据照度等级确定：一级照度应不小于25lx，路灯间距平均不宜大于30m；二级照度应不小于20lx，路灯间距平均不得超过35m；三级照度应不于10～15lx；四级照度为5～10lx，三、四级照度的路灯间距平均不超过40m。灯柱悬臂的长度应根据路宽及路边树木的品种决定，一般为1.5～3.5m。

5.眩光限制

眩光是指照明设施产生的有极高的亮度或强烈的对比时，在视场中造成视觉降低和人眼睛的不舒适感。

在道路照明设计中眩光的控制指数一般为G≥7以上，即以不降低能见度和不损伤舒适感为原则。在道路照明中眩光分为两类：一类称为失能眩光（生理眩光），凡是降低人眼视力的眩光均称为失能眩光，其损害视看物体的能力；另一类称为不舒适眩光（心理眩光），凡使人产生不快感的眩光均称为不舒适眩光，通常引起不舒适的感觉和疲劳。不舒适眩光可用眩光控制等级（G）来表示，见表5-3。

表5-3 眩光控制等级

降低眩光的常用方法有：限制灯具的仰角，增大灯具的安装高度，选用截光型或半截光型灯具。考虑到我国的具体情况，按G的具体数值限制眩光还有困难，故一般采用截光型和半截光型灯具来限制眩光，此时G值的具体指标大都能够满足要求。国际上对截光型和半截光型灯具进行的G值研究结果是：对于截光型灯具G＝6.7，对于半截光型灯具G＝4.8，而国际照明委员会（CIE）建议的G值为4～6。

眩光的产生分直射和反射两种。直射眩光是在观察者正常视觉范围内出现过亮的光源而引起的，反射眩光是观察者在光滑表面上看到光源的映象而引起的。在道路照明中产生眩光的主要因素如下：

① 光源的亮度（亮度越高，眩光越显著）。

② 光源的位置（越接近视线，眩光越显著）。

③ 光源的外观大小与数量（表观面积越大，光源数目越多，眩光越显著）。

④ 周围的环境（环境亮度越暗，眼睛适应的亮度越低，眩光也就越显著）。

现在一些城市在新建道路照明工程上往往求亮，不仅浪费能源，而且有可能造成眩光。为避免眩光，对于亮度在20000cd/m²以下的光源应采用半透明漫反射，改善灯具发光面，降低其亮度，或用反射器、格片或反射器格片组合来遮挡光源，使光源无法直接进入人眼中；而对于亮度在20000cd/m²以上的光源，只能使用遮挡方法。眩光的程度还与发光体相对眼睛的位置、角度密切相关，角度越小，眩光现象越强，照度损失也越大，如图5-2所示。

图5-2 眩光与发光体相对眼睛的位置和角度的关系

6.诱导性

诱导性的定义是沿着道路恰当地选择和安装灯杆、灯具，给驾驶员提供有关道路前方走向、线型、坡度等视觉信息。应沿着道路恰当地布置照明器，在确定灯具的配置时除充分考虑路面亮度分布外，还要通过透视图来检查其诱导性是否正确。诱导性为无量纲量，分为视觉诱导和光学诱导两类。对道路照明来讲，光学诱导的作用要大于视觉诱导的作用。

图5-3 灯杆照明器与道路剖面的相互关系

道路照明的方式很多，在设计中应考虑我国城市道路的发展以及我国适用于道路照明的光源和照明器的实际情况，其中灯杆型照明方式较适合我国的道路照明。它的特点是，可以在需要照明的路段以多种方式设置灯杆，而且可依道路的线型变化而配置照明器，具有较好的诱导性，并可达到装饰及点缀环境、美化城市的效果。灯杆照明器与道路剖面的相互关系如图5-3所示。

在图5-3中，加大H_c可以减少眩光，增加整个照明设施的舒适感，亮度分布既大又宽，可以减少照明器的数量，得到同样的亮度均匀度。在设计中H_c一般取10～15m较为适合。加大Q_R可使路面平均亮度增高，其主要决定于路型和灯型。若道路有中间隔离带，灯杆两侧有照明器，则采用中间布置方式时（灯杆布置在道路的中间隔离带上），Q_R应加大。若道路没有中间隔离带，而机动车道与非机动车道有绿化隔离带，可把照明器灯杆布置在道路两侧的绿化隔离带内（两侧布置方式），其非机动车道路的Q_R不宜太长，因非机动车道路的宽度一般都在4m以内，Q_R取2m较为适合。在实际工程计算中，可根据道路的宽度、所选用照明器的光通量来计算安装距离S。