【摘 要】供電照明系統是高速公路交通工程的重要組成部分。本文較詳細地介紹了南京機場高速公路照明系統的設計方案優選、照明方式、光源和燈具的選擇、燈具的布設、照明控制以及供電系統的設計等，同時也指出了該系統的存在問題和解決措施。
【關鍵詞】高速公路 供電照明 設計
南京機場高速公路（以下簡稱機場路）全長28.756km，其中四座互通立交、二座特大橋和一個主線收費站是該路的重要路段及標志性建筑。
機場路是繼滬寧高速公路之后又一條將通信、監控、收費、安全設施、供電照明等交通工程與道路主體工程同步實施的高速公路。機場路的供電照明系統是為交通工程的電氣設備、生產生活設施供電，并為互通立交道路和收費廣場的照明服務的。目的在于確保其用電安全、合理可靠，便于充分發揮機場路的高速、安全、舒適等特點。它與交通工程的其他設施密切配合，是提高該路經濟效益和社會效益的重要保障。
1 照明系統
1.1 高速公路設置照明的目的和意義
高速公路照明的主要目的是當汽車夜間高速行駛時，駕駛員能迅速準確地接受必要的視覺信息（如路上有無障礙物、前后車輛的相對位置、速度、路面寬度和線型等），使其及時作出反應，以事先防止由于視距不足而發生的交通事故，增加夜間行車的安全感和舒適感。國外統計資料表明，許多國家由于設置和改善了道路照明，夜間交通事故減少了40％～60％，重大交通事故也顯著減少（見表1～2）。
表1
|
道路種類 |
國名 |
交通事故種類 |
夜間事故減少率（％） |
|
高速公路 |
美國 |
重大事故 |
62 |
|
死亡及重傷事故 |
52 | ||
|
地方道路 |
英國 |
重大事故 |
76 |
|
死亡及重傷事故 |
61 |
名古屋—神戶高速公路的立交豐中—吹田段 表2
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時間事故數氣候 |
設置道路照明前（1971年） |
設置道路照明后（1972年） |
夜間事故減少率（％） |
|
晴、多云（干燥路面） |
60 |
28 |
62 |
|
雨、雪（濕潤路面） |
35 |
24 |
46 |
由表1～2可見，設置良好的道路照明對減少交通事故、保證車輛在高速公路上安全、迅速、舒適地行駛有著重要意義。
1.2 機場路照明設置的范圍
由于我國高速公路照明設計規范標準尚未頒布，因此高速公路是否要設照明以及在哪些路段設置照明，目前爭議很大。從我國已建成的高速公路來看，有的不設照明（如廣佛線）；有的在部分橋梁和服務區設照明（如沈大線）；有的在立交和收費廣場設置照明（如滬嘉線）；有的則全線設置照明（如廣深線）等等各不相同。而機場路由它特定的地理位置和特殊的功能，決定它既不同于市內的道路也不同于城鄉間的高速公路。鑒于此條路的重要性，須要設置照明已確定無疑，而設置的路線和范圍則是本設計著重研討的問題之一。本設計對該路進行了方案比選。
（1）方案論述
方案一：僅在各互通立交、各收費廣場、二座特大橋等重要路段設置照明，其余主線直線段的路、橋均不設照明，建安費約為1000萬元。
方案二：在機場路兩端進出機場和南京的各6km的路段內設置連續照明，中間15km的路段不設照明，建安費約為1700萬元。
方案三：設全線連續照明，即該路的所有道路、橋梁、立交、收費廣場均設置照明，建安費約為2700萬元。
（2）方案比選
①方案一是對機場高速公路的重要路段進行照明，具有經濟、簡便易行的特點。但是根據立交、橋梁、收費站主要分布在機場路的兩段各6km地帶，形成孤立的相隔不遠的照明段，對于高速行駛的車輛形成時差較短（1min左右）和忽明忽暗的強烈反差，造成照明質量不高，不能形成夜間良好舒適的行車環境和充分體現該路高速、安全、快捷的特點。
②方案三為全線連續照明。一條具有全線良好照明環境的“省門第一路”對樹立南京的良好外部形象有著重要的影響，但一次性投資較高，施工難度較大。
③方案二比方案一有了很大的改進。把相隔不遠的孤立照明群變成連續照明路段，改善了方案一的不良照明環境，既提高了照明質量，又比方案三節省1000多萬元，在我國資金和電力仍很緊缺的今天，方案二不失為最佳推薦方案。
1.3 照明方式的選擇
機場路的照明采用高、中、低桿相結合的照明方式。
①互通立交區域采用高桿照明、過渡段采用低桿照明。
②主線收費站采用高桿照明、匝道收費站采用低桿照明。
③特大橋和主線直線段采用低桿照明。
本設計對各互通、各收費廣場及主線直線段照明設施的設置，進行了多種方案的比選，選擇不同的燈具、用不同的組合方式進行優化，應用計算機進行照度計算，以達到用最少的燈具來滿足照明標準的效果［參照國際照明委員會（CIE）推薦的標準（主線照度25lx、收費廣場30lx，總均勻度0.4，眩光控制指標G≥5）］。例如在花神廟立交照明設計中，僅用了7基高桿燈（10kW/基），比另一方案（13基高桿，6kW/基）節約投資100多萬元，占該立交照明工程實際投資的50％左右。[NextPage]
1.4 光源和燈具的選擇
（1）光源的選擇
本設計選用進口的高效、節能、長壽命的高壓鈉燈作光源。這樣能增加照射半徑，減少高桿燈數量，充分發揮高桿大功率集中照明的優勢，燈泡壽命長，降低了營運費用，也減少維修工作量（見表3）。
高速公路上嚴禁用非截止型燈具。為防止眩光，營造良好的照明環境，本設計中燈具均采用截止型燈具。
表3
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高桿燈 |
燈具 |
數量（基） |
照射半徑（m） |
功率/基（kW） |
總功率（kW） |
燈泡壽命（年） |
發光效率（lx/W） |
密封級 |
維修周期（年） |
|
進口（合資） |
7 |
R=80 |
10-12 |
77 |
20 |
140 |
IP65 |
20 | |
|
國產 |
13 |
R=60 |
14.4 |
187.2 |
5-7 |
100 |
IP23 |
0.5 |
（2）燈具的布設
本設計選擇燈具不僅要求性能好，而且選用結構新穎獨特、造型美觀大方的燈具。
①立交區域和主線收費站采用高桿燈照明。
花神廟立交和機場立交選用飛蝶形高桿燈（10kW/基）；祿口立交和四號路立交選用球形高桿燈（8kW/基）；主線收費站選用蘑菇形高桿燈（6kW/基）。高標準高質量的優質燈具照射遠、覆蓋面大，照度均勻、眩光小，滿足了重要交通樞紐全景觀和保障高速行車安全的實際要求，高桿燈設置在車道以外的綠地上，燈盤可自動升降，安裝和維修都很方便，且不影響正常通車。
②匝道收費廣場和主線段采用低桿照明。桿高10～12m，單懸臂，在道路兩側對稱布置，功率250～400Ｗ，間距40m左右。
由于匝道收費站路面較窄，為減少光通量溢出，并降低一次性投資，則設置低桿照明。在主線進出立交處的漸變段，設過渡照明，調整功率變化，達到過渡照明效果，防止產生“黑洞”效應，影響行車安全。低桿燈具全線統一選用Lemris型。其上燈蓋為玻璃纖維加強聚脂塑料制成，配曲面棱紋玻璃燈罩和模鑄反光罩；可調燈架用以調節光源分布；可拆卸鎮流器，易于維修；防護等級為IP44。Lemris型燈具不失為立意新穎、造型美觀、結構合理、電氣性能良好的優質燈具。
1.5 照明控制
機場路的所有路燈均在相應的變配電所里集中控制，該路的照明控制在以往設計的基礎上有所改進（原來多用晶體管時鐘控制或光控器，存在時漂、溫漂、更換電池不便等諸多缺點）。本設計采用微電腦路燈控制器。根據當地經緯度的四季日照程序自動啟閉路燈，準確性高，電源為交流電，停電100多天后再通電，仍能正常工作。為能應付突發事件，還設計了自動與手動互換功能，操作簡便、應用自如。同時為節約能源和節省營運費用，設計了半夜燈控制，在后半夜車流量不大的情況下，自動關閉高桿燈上近一半光源，主線段低桿燈全部熄滅，只有收費廣場實行全夜照明。
2 供配電系統
機場路絕大部分位于江寧縣境內，隨著經濟建設的迅猛發展，江寧縣供電局在該處興建變電站和高壓輸電線路，這就為機場路供電提供了可靠的保證。
機場路全線設有較為完善的監控系統，其監控中心設在四號路互通立交的管理中心內。監控外場設備主要設置在各互通立交、主線收費站、牛首山河大橋和祿口高架橋。監控中心和監控外場設備皆要求高質量高可靠性的供電保證。
（1）機場路的供配電系統為該路的管理中心、服務區、收費站、監控設施、互通立交及道路橋梁照明供電。根據監控、通信、收費三大系統設備對電源穩定性、可靠性的要求，以及它們在高速公路管理中所起的重要作用，這些設備用電按一類負荷供電，其余按二類負荷供電。
（2）機場路全線設四號路互通立交、祿口互通立交、主線收費站變電所三座（10/0.4kV），其中四號路互通立交變電所經高壓電纜對花神廟互通立交桿變供電。
變電所全部采用雙電源10kV外供電，高供高計，不設自備柴油發電機組。
①四號路互通立交變電所
變電所設2臺630kVA變壓器，既可單臺供電，亦可兩臺并聯供電，以適應管理中心、服務區和互通立交道路照明等負荷變化大的實際供電需求。高壓出線柜以5km高壓電纜開通或切斷花神廟200kVA桿上變壓器的電源。供電范圍：管理中心、服務區、監控外場設備、收費站、互通立交照明、四號路向北至K2+683，向南至K7+066處區間的道路橋梁照明。
花神廟桿變供電范圍為花神廟互通立交照明和自K0+600處向南至K2+644區間的道路橋梁照明。
②主線收費站變電所
變電所設400kVA變壓器一臺，供電范圍為主線收費站及管理處，自K24+394至K28+740區間內的監控外場設備及該區間的道路橋梁照明。高壓出線柜以3km的高壓電纜向祿口變電所供10kV電源。
③祿口互通立交變電所
設200kVA變壓器1臺，自K22+170至K24+354區間的道路橋梁照明及該區間內的監控外場設備、收費設施供電。
（3）繼電器保護
①高壓配電設備直流操作，采用鎘鎳電池直流屏供電。
②雙電源進線柜采用電氣、機械雙重聯鎖。
③進線柜設電流速斷保護，除作為進線柜出線保護外，還兼作饋電柜的后備保護。
④饋電柜設電流速斷保護和延時保護，作為變壓器的短路保護和一定范圍的過截保護。
⑤對帶長電纜變壓器供電的饋電柜增設零序過電流保護，在長電纜單項接地短路時動作。
3 存在問題和解決措施
機場路的供電照明系統基本上解決了長距離（6km）供電照明的難題，但也暴露出一些問題。
由于高速公路對道路照明和全線監控外場設施的供電范圍是帶狀的。而監控設施高標準、不間斷的供電要求和供電的集中控制、集中管理的要求，決定了不可能沿線接外電、設多個無人值守變電站來供電，因此只能在機場路各收費站設變配電所，用低壓電纜向遠處供電，最長距離達2～3km，并通過加大電纜截面來解決。雖然保證了供電質量，但造成壓降增大，這就增加了工程投資（最粗達95mm2以上）和施工難度。特別是多根粗電纜過特大橋梁，難度更大。
中壓供電是國外已廣泛應用于道路、機場、隧道等長距離照明供電的一項技術成熟、設備先進、系統配套的專用型供電設施。主要由升壓（或降壓）站、埋地式特種變壓器和防水防滲中壓電纜專用插頭組成。該項技術已于十幾年前在我國大亞灣核電站安全使用，目前又被香港新機場、浦東新機場選用。經去年省高指組團到大亞灣核電站（法國貸款提供技術）進行調研，并赴法國實地考察，確認這一技術在高速公路上遠距離供電的可行性和優越性，并在廣靖、錫澄高速公路上首先應用。因此，中壓供電技術將在高速公路供電系統中推廣應用。
：鞏經理
：13915946763
：南京塞姆泵業有限公司
