照明系统设计

1、照明系统设计XX市某高速公路机电系统设计书【工程设计背景】：XX市拟修建一条高速公路，道路路段设计时速为120km/h，互通立交匝道设计时速为 60km/h，道路全长约137 公里，按双向六车道高速公路标准建设。规划年为20XX年，规划年主线断面的年平均日交通量为24800辆，路面为沥青路面，路面宽度为2X 3X米，中央分隔带为米，硬路肩宽度 为2X米，左侧路缘石宽度为2X米，路面总宽度为米，路基宽度为35米，沿线设置互通立交联通各个途经城市。请 进行高速公路机电系统进行设计，以满足高速公路运营需要 的系统功能。表1目标年某高速公路途经城市断面交通量预测序号 站点名称 该路分担的产生交通量 （

2、AADT）里程桩号1 XX 主站24800 0 2 途经城市1 11500 3 途经城市 2 9800 4 途经城市3 17890 5 途经城市4 10400 6终点城市5 224501.收费系统设计收费系统设计应包含收费制式设计，收费站布设地点设计，所有收费站的车道数设计，并选取其中一个主线收费站进行完整的平面设计。收费制式与方式选取收费制式设计表2收费制式与方式比较 分类均一式收费开放式 收费制式比较收费封闭式收费混合式收费特点较适 用于都市高速公路、环城高速公路或短途城市间高速，总里 程较短，互通式立交多，车辆行驶里程短，差异不大适用于互通立交较少，里程较短，或独立收费的桥梁、隧道，非

3、封闭的收费道路 适用于道路里程较长，互通立交多的道路， 收费最合理，如城市间长距离高速公路结合均一制和开放式的优点，更好地兼顾效率和公平，如XX首都机场高速，八达岭高速人工收费人工方式通过现金交易完成，节约投资，操作简单，但容易漏收、逃系统 费，且处理效率低 收 费方式比较 半自动收费系统 人工识别车型，人工收费，计 算机计费结算，但处理效率依旧较低自动收费电子收费系统，在车辆运动的情况下，通过无线通信技术实现信息交 互系统 完成收费，大大提高了收费的效率经分析，选择收费制式与方式如表 3。表3 收费制式选择经过各收费站流量变化 该路分担的产生交通量（AADT） 各路段里程序号站点名称里程桩号

4、收费制式选择收费 方式选择选择因素1 XX主站途经城市1途经城市2途经城市3途经城 市 4 终点城市 5 -13300 24800 0 2 11500 -1700 9800 809017890 -7490 10400 12050 224503 4封闭式收费制式5 6137自动收选择封闭式收费系统费制式，整个路段长度137公需要互通立人工收里，费系统交连接多个城市；于城市1自动收到城市2的流费系统 量变化量少只有1700， 所以自动收选择成本低的费系统人工收费系统，其他收费站选自动收用效率高的自费系统动收费系统。收费站布设地点设计依据收费站设置位置不同，可将收费站划分为主线收费站和匝道收费站两种

5、。主线收费站是指设在主线上的收费站。封闭式收费系统一般是在收费道路两端各设一个主线收费站，其他收费站均 设在匝道上。匝道收费站设置在匝道上或连接线上的收费 站，其布设方式可分为集中式、分散式和组合式。分散式：在互通的各个转向象限上都设有收费站。分散式的有点是车辆不需绕行，缺点是人员、设备、服务设施分 散，投资大，管理不便，在实际中应用较少。集中式：整个互通只存在一个收费站。集中式的有点是 便于集中管理，集中布置与收费站配套的设备、人员、服务 设施。缺点是会限制立交几何线形，且绕行交通量较大。组合式：介于分散式和集中式之间。组合式的优点是根 据实际情况，将两个以上象限相邻的收费站集中在一起，但

6、仍有多于一个收费站的布置形式，即局部集中，车辆绕行距 离适中。缺点人员、设备、服务设施仍然分不开，不能集中 于一处。表4 收费制式选择 序号1 2站点名称XX主站 途经 城市1人工收费系统封闭式收费制式3途经城市2人工 收费系统4途经城市3人工收费系统 匝道集中式 匝道集 中式匝道集中式收费制式选择收费方式选择人工收 费系统收费站形式主线5 6途经城市4人工收费系统 终点城市5主线北京 主站城市2城市4城市1城市3终点城市5图例：收费道路 匝道收费站主道收费站图 收费站布设图收费站车道数设计设计小时交通量、服务时间、服务水平是影响收费站车 道数设计的重要影响因素。确定其影响因素从而设计收费站

7、车道数。设计小时交通量，根据美国研究认为第30位最高小时交通量最合适，计算中通常为DHV=AAD来 kx d其中：k设计小时交通量系数，取；d方向不均匀系数，取。服务时间是服务效率的倒数，封闭式收费制式入口平均服务时间68s，出口平均服务时间 1418s，于入口处效率 较高，考虑建设费用等，取平均服务时间8s，出口效率较低， 为使服务水平提高，取平均服务时间14s ;服务水平为平均等待车辆数，Lq,通常取1辆，有时候也在不妨碍交通情况 下取2或3辆，在流量较小的三个收费站取Lq=2。表5 确定基本参数设计小时交通量K D服务时间Lq出 82814 14 14 14 14 14 入 8 8 8

8、8 8 8 1 22 1 21根据以上参数的设定，查表可得个站点出入口车道数。(此段高速路收费站出口及入口建立在一起，可根据实 际情况(高峰时段道路方向分布系数较大)将中央部分的车道作为往复变相公用车道时，则服务时间长的一侧应按重交 通方向的交通量，而服务时间段的一侧按车辆少的方向交通 量分别计算车道数，然后加在一起作为总的车道数。)表6 车道数确定序号1 2 3 4 5 6站点名称 该路分担的产生交通量(AADT) 24800 11500 9800 17890 10400 22450 DHV 每车道 平均等待车辆数 1 2 2 1 2 1 车道数 出8 4 4 6 4 8 入53 4 4 2

9、 5 XX 主站 途经城市1途经城市2途经城市3途 经城市4终点城市5 828 收费广场详细设计主线收费站平面设计收费广场平面设计本着一定的设计原则，即安全性原则、避免成为交通瓶 颈、尽量铺设在平直路段、适应收费业务和交通管理业务的 要求，使收费广场的平面设计满足如下布置要求：A .收费广场的线形设计 平曲线设计：直线为宜，匝道收费广场平曲线半径应至少大于200米 纵面设计：尽量平坦，竖曲线半径原则上大于 800米，最大坡度小 于2%横断面设计：横坡排水标准值为 %最大值为%过渡段设计：匝道收费广场直线段应 30-50米，主线广场应为 50-80 米，广场与路段间的渐变段，其渐变率不大于 1/

10、5。其他 设计：为保证驾驶员有足够反应时间，收费广场中心到分岔点 的距离应大于75米。车道设计：一般收费车道宽度为 米；最外侧的超宽车道为 米，此 处取米；不停车收费车道宽度为 米，路肩米。收费岛一般 长28-36米，宽 米，此处取米，岛面高度 米。此收费站取 长36米，宽 米，高 米。B.收费广场的平面布置 收费 车道平面布置形式：此处采取收费岛中心线与路线中心线重合，但两侧应有较大的道路用地面积，尤其是8车道的，以解决单向交通流大的问题，从总体上减少收费车道的绕行距离，适用于XX主站、途径城市3和终点城市5。收费岛平面布置形式：采用基于收费岛对齐的形式，可以使收费车道出口方向距离加长，便于

11、安装用于车型后校的车型自动识别的设备。 路面材料选取选取水泥混凝土路面，鉴于收费广场上停车次数频率较高，因沥青路面受温度等影响有热塑性，易产生变形车辙，而水泥混凝土路面不易产生变形。C.其他设计收费广场路面：收费广场路面为水泥混凝土路面。XX主站收费具体取值：a .入口渐变率=S/L，此处取S/L=1/7 Q 渐变段宽度S=渐变段 L=*6= 此处L=90m直线段L0取L0=60m收费广场中心到分岔点的距离=L0+L=150m>75m符合要求b.出口渐变率=S/L，此处取S/L=1/5 Q 渐变段宽度 S= 渐 变段L=*5= 此处取L=150m直线段 L0取L0=60m收费广场中心到分

12、岔点的距离=L0+L=210m>75m符合要求北京主站平面设计图ETC车道超宽车道90150图 主线收费站平面图收费车道系统设计 收费车道系统包括：票据处理设备、收费显示设备、 收费控制设备、收费制式设备和收费监控设备。 出、入口车道设计入口车道：负责判别车型，将本站信息和车辆信息写入 通行券，放行车辆。图入口车道设计图出口车道：检验车辆所携带通行券，计算收取通行费，打印票据，放行车辆。图出口车道设计图 计算机网络结构设计该封闭式收费系统的计算机网络结构为树状多级结构。 收费车道控制系统软件设计要求：高实时性、高稳定性、高可靠性。功能：登陆模块、入口处理、车道控制、出口处理、维 护模块、

13、通信模块、图像叠加。收费管理系统软件设计功能：收费管理、实时监视、系统帮助、数据维护、数 据通信、图像管理。收费广场标志标识设计收费广场的标志标示设计应符合道路交通标志和标线的规定 费广场的预告标志高速公路的每个收费站均设置4块入口预告标志，其中3块分别是2km、1km 500m预告标志，主要设于主线收费 站前2km、1km、500m的位置，进行先期预告，如下图：入 口预告标志。另有1块预告标志则置于收费广场前适当位 置。如果是出口匝道收费站，在两条出口匝道的交汇处设1块标志，指示驾驶员前方不远处即是收费站，如下图：出口 预告标志。图 入口预告标志 图 出口预告标志 收费广场的禁止标志在高速公

14、路的入口，在互通或主线收费站之前，设置禁 止拖拉机通行标志、禁止摩托车通行标志、禁止非机动车通行标志、禁止行 人通行标志。为节省立柱、基础与版面可把以上标志合并设 置。其他标志收费广场的电子收费车道和超宽车道分别设置相应标 识；收费广场必要时设置限高标志。 收费广场的标线收费岛标线为黄黑相间的斜线， 线宽为15cm,岛头中间 以45 °角向两边标画。收费岛迎车方向地面标线为白色， 线 宽45cm,间隔100cm,成450斜角，外围标线宽 20cm,迎 车方向长15cmo减速线为白色反光虚线， 根据设置位置的不 同，可以是单虚线、双虚线，重复三次垂直于行车方向设置。第一道减速线设置于距

15、收费广场中心线50m的地方，其间距依次为 5m 9m 13m 17m 20m。2.照明系统的作用是使车辆在夜间形势时能看清前方道 路形状、周围交通情况，并能够及时认清前方道路障碍和交 通标识，提供良好的视觉信息。 合理的，能提高交通诱导性， 具有美化环境和改善道路景观的作用。照明标准机动车交通道路照明以路面平均亮度（或路面平均照度）、路面亮度总均匀度和纵向均匀度 （或路面照度均匀度）、眩光限制、环境比和诱导性为评价 指标。合理的，能提高交通诱导性，具有美化环境和改善道 路景观的作用，按照规范选取照明标准值，配置照明设施。 设置高速公路照明的机动车交通设施的照明标准值应符合 表7的规定。表7 我

16、国公路照明标准推荐值亮度 照明区域 平均路面亮度2 25 212 纵向均与总均匀度 度 照 度 眩光限制 平均照度 2030 2050 1030 1020 1020 1530 6 5 5 5 5 5很好好好好好一般诱导性 咼速公路收费站广特殊部位场进出口服务区相关场所 养护区 停车场 注：表中各项数据只适用于干燥路面。交通 控制系统和道路分割设施完善时，宜选择低档纸，反之宜选 择高档值。光源与灯具选择选择灯具配光性能，限制眩光，诱导性良好；形状和尺 寸是否方便安装维护；材料的耐腐蚀性能。路段灯具的类型： 截光型、半截光型和非截光型。路段常用的光源种类：低压 钠灯、高压钠灯、高压汞灯、金属卤化物

17、灯和荧光灯。表8道路照明常用光源道路照明常用 光源 低压钠灯 高压钠灯 特点 光效很 高，光色柔和、眩光小、透雾能力强光效高、寿命长、透雾性能好，是一种理想的节能光源适用场所 公路、隧道、港口、货场、矿区道路、机场、码头、车站、广场高速路应采用高压钠灯，必须采用截光型或半截光型灯具。收费广场照明设计照度等要求高于高速公路。低杆照明 用于小型收费广场，中高杆照明用于大中型收费广场。设计 标准道路照明亮度要求：cd/cm2。收费天棚照明具有比收费广场更高的照明标准，帮助收费员看清车型，一般采用嵌 入式窄射光类照明器。广场灯具安装的高度h>(m)=倍的被照射范围半径。匝道立交区选用泛光灯。道路

18、照明设计常规照明布置方式有单侧布置、双侧交错布置、双侧对称、中心对称布置、横向悬索布置5种（图）。选用不同的照明方式，道路的照明亮度、诱导性不同。图 常规照明灯具布置的五种基本方式：（a）单侧布置;（b）双侧交错布置；（c）双侧对称布置；（d）中心对称布置；（e）横向悬索布 置于此高速公路存在中央分隔带，故路段照明采用中心对称布置。曲线路段的照明应符合下列要求：半径在1000m及以上的曲线路段，其照明可按照直线路 段处理；半径在1000m以下的曲线路段，灯具应沿曲线外侧 布置，并应减小灯具的间距，间距宜为直线路段灯具间距的 50%70% （图），半径越小间距也应越小。悬挑的长度也应 相应缩短。

19、在反向曲线路段上，宜固定在一侧设置灯具，产 生视线障碍时可在曲线外侧增设附加灯具（图）；图 曲线路段上的灯具设置图 反向曲线路段上的灯具设置当曲线路段的路面较宽需采取双侧布置灯具 时，宜采用对称布置；转弯处的灯具不得安装在直线路段灯 具的延长线上（图）；急转弯处安装的灯具应为车辆、路缘石、护栏以及邻近区域提供充足的照明。在坡道上设置照明时， 应使灯具在平行于路轴方向上的配光对称面垂直于路面。在 凸形竖曲线坡道范围内，应缩小灯具的安装间距，并应采用 截光型灯具。图转弯处的灯具设置(a)不正确；(b)正确灯具安装高度 H 般取1015米时比较经济；悬挑长 度oh 般不超过杆高度的1/4，悬挑长度加

20、大，可增加路面 亮度，一般oh取H/4 ;安装角度9 一般在5°15°左右， 安装角度取10 °。道路有效宽度 Weff是与道路实际宽度、灯具的悬挑长 度和灯具的布置方式等有关。当灯具在两块板道路的中央分 隔带上采用中心对称布置时，道路有效宽度就是道路的实际 宽度。表9 灯具的配光类型、布置方式与灯具的安装高度、 间距的关系配光类型布置方式单侧布置交错布置对称布置截 光型安装高度H(m) HWeff H> H > 间距S(m) S< 3H S < 3H S< 3H半截光型 安装高度 H(m) H> H > H > 间

21、 距S(m) S < S < S < 非截光型 安装高度 H(m) H > H> H > 间距 S(m) S < 4H S< 4H S< 4H 中心 对称布置H > S < 3H灯具的布置方式、安装高度和间距按 表9计算后确定。道路有效宽度米，中央分隔带米，采用高压钠灯、截光 型中心对称布置。灯具安装高度H> 13 米H>灯具悬挑长度oh=H/4oh=米安装间距S < 3HSW 39 米取S=30m根据公式：Eav=F KN/SW其中：F光源的光通量，Im ;卩一一利用系数，高压钠灯利用系数；K 维护系数；N与

22、灯具排列有关的数值，相对并列排列时N=2;S路灯的安装距离，mW道路宽度， m按照以上系数计算得道路平均照度为，不满足标准2030的要求。调整安装间距为25m平均照度为，满足标准要求。灯具的高度，悬臂长度设置等详细设计如图所示：图高速路横断面图示收费广场照明设计13m主线收费广场为大中型收费广场，需采用高杆照明。高 杆照明是指在15-40m高杆上安装大功率的光源组成的多个 照明器，进行广阔范围内的大面积照明。图 高杆灯灯具配置方式（a）平面对称；（b）径向对称;(c)非对称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 叉的高杆灯宜采用径向

23、对称配置方式；布置在多层大型立体 交叉或车道布局分散的立体交叉的高杆灯宜采用非对称配 置方式。灯杆间距与灯杆高度之比应根据灯具的光度参数通过计算确定；广场灯具安装的高度要求H>(m)(R为被照射范围半径)，即H> X过渡段宽度H=灯具间距S<(34)HS=30m灯具的最大光强投射方向和垂线夹角不宜超过65°投光灯照明布设方式1) 一般广场：同一侧布置2) 收费广场：两侧排列：H1、H2; 侧排列：H1 ;中间设置：H1 、H2、H3照明供电广场照明应采用双电源供电。每个电源均应能承受 100%的负荷。正常运行情况下，照明灯具端电压应维持在额定电 压的90%105%配

24、电变压器的负荷率不宜大于70%。宜采用地下电缆线路供电，当采用架空线路时，宜采用架空绝缘配电线路；变压器应选用结线组别为D, yn 11的三相配电变压器，并应正确选择变压比和电压分接头；应采取补偿无功 功率措施；宜使三相负荷平衡。配电系统中性线的截面不应 小于相线的导线截面，且应满足不平衡电流及谐波电流的要 求。道路照明配电回路应设保护装置，每个灯具应设有单独 保护装置。道路照明供电线路的人孔井盖及手孔井盖、照明 灯杆的检修门及路灯户外配电箱，均应设置需使用专用工具 开启的闭锁防盗装置。道路照明配电系统的接地形式宜采用 TN-S系统或TT系统，金属灯杆及构件、灯具外壳、配电及 控制箱屏等的外露

25、可导电部分，应进行保护接地，并应符合 国家现行相关标准的要求。高杆灯或其他安装在高耸构筑物上的照明装置应配置避雷装置，并应符合现行国家标准建筑物防雷设计规范 GB 50057的规定。照明控制道路照明应根据所在地区的地理位置和季节变化合理确定开关灯时间，并应根据天空亮度变化进行必要修正。宜 采用光控和时控相结合的控制方式。道路照明采用集中遥控系统时，远动终端宜具有在通信中断的情况下自动开关路灯的控制功能和手动控制功能；道路照明开灯时的天然光照度水平宜为15 1 x;关灯时的天然光照度水平，快速路和主干路宜为30 1 x，次干路和支路宜为20 1 x照明供电广场照明应采用双电源供电。每个电源均应能

26、承受 100%的负荷。正常运行情况下，照明灯具端电压应维持在额定电 压的90%105%配电变压器的负荷率不宜大于70%。宜采用地下电缆线路供电，当采用架空线路时，宜采用架空绝缘 配电线路；变压器应选用结线组别为D, yn 11的三相配电变压器，并应正确选择变压比和电压分接头；应采取补偿无功 功率措施；宜使三相负荷平衡。配电系统中性线的截面不应 小于相线的导线截面，且应满足不平衡电流及谐波电流的要 求。道路照明配电回路应设保护装置，每个灯具应设有单独 保护装置。道路照明供电线路的人孔井盖及手孔井盖、照明 灯杆的检修门及路灯户外配电箱，均应设置需使用专用工具 开启的闭锁防盗装置。道路照明配电系统的

27、接地形式宜采用 TN-S系统或TT系统，金属灯杆及构件、灯具外壳、配电及 控制箱屏等的外露可导电部分，应进行保护接地，并应符合 国家现行相关标准的要求。高杆灯或其他安装在高耸构筑物上的照明装置应配置避雷装置，并应符合现行国家标准建筑物防雷设计规范GB 50057的规定。照明控制道路照明应根据所在地区的地理位置和季节变化合理确定开关灯时间，并应根据天空亮度变化进行必要修正。宜采用光控和时控相结合的控制方式。道路照明采用集中遥控系统时，远动终端宜具有在通信中断的情况下自动开关路灯的控制功能和手动控制功能；道路照明开灯时的天然光照度水平宜为15 1 x;关灯时的天然光照度水平，快速路和主干路宜为30

28、 1 x，次干路和支路宜为20 1 x。XX市某高速公路机电系统设计书【工程设计背景】：XX市拟修建一条高速公路，道路路段设计时速为120km/h，互通立交匝道设计时速为60km/h，道路全长约137公里，按双向六车道高速公路标准建设。规划年为20XX年，规划年主线断面的年平均日交通量为24800辆，路面为沥青路面，路面宽度为2X 3X米，中央分隔带为米，硬路肩宽度 为2X米，左侧路缘石宽度为2X米，路面总宽度为米，路基宽度为35米，沿线设置互通立交联通各个途经城市。请 进行高速公路机电系统进行设计，以满足高速公路运营需要 的系统功能。表1目标年某高速公路途经城市断面交通量预测序号 站点名称

29、该路分担的产生交通量 （AADT）里程桩号1 XX 主站24800 0 2 途经城市1 11500 3 途经城市 2 9800 4 途经城市3 17890 5 途经城市4 10400 6终点城市5 224501.收费系统设计收费系统设计应包含收费制式设计，收费站布设地点设 计，所有收费站的车道数设计，并选取其中一个主线收费站 进行完整的平面设计。收费制式与方式选取收费制式设计表2收费制式与方式比较 分类均一式收费开放式 收费制式比较收费封闭式收费混合式收费特点较适 用于都市高速公路、环城高速公路或短途城市间高速，总里 程较短，互通式立交多，车辆行驶里程短，差异不大适用于互通立交较少，里程较短，

30、或独立收费的桥梁、隧道，非 封闭的收费道路 适用于道路里程较长，互通立交多的道路， 收费最合理，如城市间长距离高速公路结合均一制和开放式的优点，更好地兼顾效率和公平，如XX首都机场高速，八达岭高速人工收费人工方式通过现金交易完成，节约投资，操作简单，但容易漏收、逃系统 费，且处理效率低 收 费方式比较 半自动收费系统 人工识别车型，人工收费，计 算机计费结算，但处理效率依旧较低自动收费 电子收费系统，在车辆运动的情况下，通过无线通信技术实现信息交 互系统 完成收费，大大提高了收费的效率经分析，选择收费制式与方式如表 3。表3 收费制式选择经过各收费站流量变化 该路分担的产生交通量（AADT）

31、各路段里程序号站点名称里程桩号收费制式选择收费 方式选择选择因素1 XX主站途经城市1途经城市2途经城市3途经城 市 4 终点城市 5 -13300 24800 0 2 11500 -1700 9800 8090 17890 -7490 10400 12050 224503 4封闭式收费制式5 6137自动收选择封闭式收费系统费制式，整个路段长度137公需要互通立人工收里，费系统交连接多个城市；于城市1自动收到城市2的流费系统 量变化量少只有1700， 所以自动收选择成本低的费系统人工收费系统，其他收费站选自动收用效率高的自费系统动收费系统。收费站布设地点设计依据收费站设置位置不同，可将收费站划分为主线收费 站和匝道收费站两种。主线收费站是指设在主线上的收费站。封闭式收费系统 一般是在收费道路两端各设一个主线收费站，其他收费站均 设在匝道上。匝道收费站设置在匝道上或连接线上的收费 站，其布设方式可分为集中式、分散式和组合式。分散式：在互通的各个转向象限上都设有收费站。分散 式的有点是车辆不需绕行，缺点是人员、设备、服务设施分散，投资大，管理不便，在实际中应用较少集中式：整个互通只存在一个收费站。集中式的有点是 便于集中管理，集中布置与收费站配套的设备、人员、服务 设施。缺点是会限制立交几何线形，且绕行交通量较大。组合式：介于分散式和集中式之间。组合式的优点