我校路灯的安全人机设计西安科技大学汇总.docx
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我校路灯的安全人机设计西安科技大学汇总
《安全人机工程学》课程设计
课程安全人机工程学
题目我校路灯安全人机设计及改进意见
院系能源学院
专业班级安全工程****班
学生姓名刘**
学号1*********
联系电话153********
完成时间2013.01.02.～2013.01.09
我校路灯的安全人机设计及改进意见
刘**
（西安科技大学能源学院陕西西安710600）
目录
1路灯分类2
2校园路灯光源类型的选择3
3校园路灯灯具配光类型的选择3
4校园路灯的空间尺寸选择4
4.1我校路灯空间尺寸测量4
4.2高度选择4
4.3间距选择5
4.4路灯的布置5
5校园路灯线路连接6
5.1路灯接地6
5.2路灯配电线路的选择7
6校园路灯的控制方式7
7我校路灯存在的问题及解决方案8
7.1路灯规划不合理8
7.2路灯高度未与周围环境相搭配8
7.3路灯损坏较严重8
7.4太阳能路灯亮度不够9
7.5建议使用LED节能灯代替一般节能灯9
7.6灯杆颜色过于单调11
8抽样路段路灯设计11
9实习体会11
10参考文献12
【摘要】：
本文从安全人机工程的角度介绍了校园路灯的选取原则及西安科技大学校园路灯存在的问题和解决方案
【关键字】：
路灯安全人机工程校园
前言
人类的发展史是一部追求光明的创业史，火的运用是人类文明进步的重要里程碑。
远古先民点燃的篝火就是最早的灯火。
1843年，中国上海街头出现了第一盏路灯，尽管它是煤油点燃的，可在人们的心目中，比月光还要圣神。
黄埔江边摩肩接踵的人群专门前往一睹风采。
后来，上海租界的路灯又改为煤气灯。
是从伦敦移植过来的，亮度比煤油灯提高了数倍，在夜间行人的眼中，简直就是夜晚的“太阳”。
直到1879年，爱迪生发明电灯的同一年，上海十六浦码头终于亮起了中国第一盏电灯，配备的是一台10马力的内燃机发电组，相当于一辆手扶拖拉机的功率。
路灯工程设计是路灯建设工程最关键工作之一，设计方案的好坏直接影响路灯的运行质量、照明效果、建设投资。
路灯设计既要满足照明的基本要求，又要符合美学的要求，同时还要节约成本。
我们五个成员从安全人机工程的角度出发，对校园路灯设计中光源类型的选择、配光类型的选择、空间尺寸的选择、线路连接及控制等做了简单探讨。
并且结合我校实际提出我校路灯存在的问题，给出了切实可行的解决方案。
我校占地面积广，地形复杂，功能区域划分又比较明显，校园环境要求非常高。
我校有教学工作区、学生和教职工的居住区、食堂、生活超市和运动场所等较为完备的设施。
所以在设计大学的室外路灯照明时需要考虑的方面非常多，路灯灯光建设不仅要体现功能性还要注重其艺术性。
学校作为城市中一个很重要的照明用电组成部分，既要保证合理照度、保证师生行路安全，又要尽量节约电能，提倡绿色照明环境。
校园路灯的设计首先需要查看现场，进行分析和讨论，根据现场实际确定合理的灯位、数量及布局；其次考虑校园路灯后续的发展建设，提前确定好余量，以避免将来不必要的材料及人工的浪费。
1路灯分类
路灯的分类方法有很多：
1、按路灯高度分：
高杆路灯、中杆灯、道路灯、庭院灯、草坪灯；2、按路灯灯杆材质分：
热镀锌铁质路灯、钢质路灯与不锈钢路灯； 3、按路灯光源分：
白炽灯路灯、高压汞灯路灯、高压钠灯钠灯路灯、LED路灯、节能路灯、新型索明氙气路灯。
4、按造型分：
中华灯、仿古灯、景观灯、单臂路灯、双臂路灯。
5、按供电方式分：
市电路灯与太阳能路灯、风光互补路灯。
6、按路灯的安装方式有托架式、高挑式、直杆式、悬索式和吸壁式等几种。
路灯通常按发出光线的形状来划分种类。
具体划分方法,国际照明委员会（CIE）建议按投射、扩展、控制3项内容进行。
①投射。
表示灯具发出的光线沿道路纵向的扩散程度,分为短、中、长3种。
②扩展。
表示灯具发出的光线在道路横向的扩散程度，分为窄、一般、宽3种。
③控制。
表示灯具控制眩光的程度，分为有限、中等、严格3种。
2校园路灯光源类型的选择
校园室外路灯照明系统所采用光源的主要类型有：
白炽灯、高压汞灯、高压钠灯、节能灯等。
白炽灯的特点是价格低廉、结构简单，色温柔和、显色性好，开灯即亮、可连续调光，但寿命短、光效低。
高压汞灯（白色光）的特点是我校已得到广泛应用的高压钠灯寿命长、成本相对较低。
高压钠灯（金白色光，与白炽灯相似）的特点是寿命更长、光效更高、透雾性强，但显色性较差。
节能灯的特点是光效高、寿命长、光色好。
在不需要调光的地方节能灯在节能方面比白炽灯具有明显的优势。
鉴于上述各种光源的特点，综合比较衡量，在校园主干道路照明中宜优先选用高压钠灯；在校园部分幽静的区域可优先考虑白炽灯，如不需要调光，还可选用节能灯。
3校园路灯灯具配光类型的选择
道路照明灯具按配光类型（光强分布）可分成三类：
截光型灯具，半截光型灯具，非截光型灯具。
工程设计中对眩光有较高要求的校园主干道采用截光型或半截光型灯具，以减少眩光危害，保证车辆行驶安全；对于眩光要求比较宽松，对照明效果较高的支干道和辅助道路采用非截光型灯具，以达到美化效果。
灯具截光类型分类
灯具类型
最大光强方向
特点
适用范围
截光型
0°-65°
眩光较轻，但道路周围地区较暗
快速路、常规道路照明
半截光型
0°-75°
有眩光但不太严重
主干路、次干路和支路常规道路照明
非截光型
无限制
眩光严重，但看上去有一种明亮感
用于车速较低的街道、公园、景区道路照明
4校园路灯的空间尺寸选择
4.1我校路灯空间尺寸测量
我们小组成员对我校道路宽度及路灯的高度、间距进行了测量。
路宽L（米）
环路及大部分主干道
8.1
九号教学楼至工程实训中心区域的主干道
6.1
次要路线（辅路）
4.5
路灯高度H（米）
单侧长臂路灯
7.5
双臂节能路灯
5.5（主路）、3（主路及辅路）、2.2（宿舍区）三种规格
中心广场的太阳能路灯高
4
网球场高压汞灯
7.2
我校路等间距大多为20米，只在女生宿舍及骊綉苑北侧的辅路上路灯间距为10——15米不等。
另外我校由于路口较多，且大部分辅路较短，为了美观和便于布置，辅路上的路灯在符合要求的前提下间距较为随意。
4.2高度选择
特殊灯型根据设计要求安装，一般路灯的高度要根据马路的宽度进行设计。
只在一侧照明时H≌L在两侧照明时H≌L/2。
其中，H：
灯具安装高度（米）L：
路宽（米）。
经过数据对比，我校主路和辅路路灯普遍偏高。
通过测定不同场地的照度和对眩光的控制，主干道及教学区图书馆的灯高一般设计为2.85—3.25米，宿舍区的灯高4—5米。
而在足球场，由于其面积大，灯的高度应适当提高到5.5米，使其更能满足光照的需要。
我校宿舍区路灯偏低，网球场路灯偏高。
值得注意的是我校图书馆周围没有设置专门的路灯。
4.3间距选择
一般而言，两路灯之间的相对空间距离是比较确定的，而在不同的区域有相应的差别，人口流动多的地方，距离应稍短；人口流动少的的地方则反之。
根据城市道路照明设计标准要求，路灯间距最大值应为路灯高度的3.5倍，但是也必须因地而异。
校园主干道是学校人口流动数量最大的区域之一，对夜行的人来说这里的路灯规划显得尤为重要。
因此这里的路灯相对距离应较小，3.5倍灯高。
在宿舍区和运动场地，路灯之间的距离可以稍微大一些。
足球场的路灯间距为30米，篮球场为25米和15米，宿舍区也为15米。
我校路灯间距基本符合要求。
4.4路灯的布置
路灯的布置是否合适直接关系到照明的效果，也影响到校园整个美化环境。
路灯布置方式的具体安排需要根据道路路况确定。
根据路况及周围环境划分，一般常用的有3种直线布置方式：
单侧布灯（a）、双侧交错布置（b）、中心对称布置（c）。
各种布置方式各有优劣，需具体路况具体分析。
校园主干道一般选择路灯对称布置，这种方式非常美观，只是照度不够均匀；次干道及支线一般选择单侧路灯布置方式，照度基本能达到设计要求，且非常节约。
需要说明的是，交错布置美观上不如对称布灯，但照度比较均匀，相对于整个校园的大环境，一般较少选择。
常见的路灯布置方式
综合考虑分析，为保证有足够的光照，人口较为集中的校园主干道和教学区、图书馆均应采用对称布置；要使得照度均匀，而对同一区域光照要求不是很高，宿舍区的路灯要交错布置；至于运动场，足球场采用单侧布置，篮球场为对称布置。
几种不同的路灯布置方式
路灯布置方式
图例
适用条件
单侧布灯
路面宽度小于9m或照明要求不高的道路
两侧交叉布灯路
路面宽度大于9m或照明要求较高的道路
两侧相对布灯
同交叉布灯
丁字路口布灯
运输繁忙的丁字路口
十字路口布灯
运输繁忙的十字路口
高杆照明，其杆高为20m以上
弯道布灯
道路弯曲处（一般在弯道外侧布灯，在曲率半径小的弯道上布灯的纵向间距应适当缩小）
我校的路灯布置大多为两侧相对布灯，在一些辅路上也有单侧布置的。
5校园路灯线路连接
接地方式和配电线路保护关系到以下两个问题：
（1）使维护人员和广大行人免遭电击的危害；
（2）保证道路照明的正常运行，防止电路故障（短路、接地等）导致线路损坏，减少不必要的停电。
5.1路灯接地
不客气的说，路灯在很多时候都可以充当避雷针，所以路灯必须可靠接地。
室外灯具覆盖范围大，灯具基础小，通常不具备作等电位联结的有利条件，故一般不做等电位联结。
目前路灯的灯杆绝大部分为金属灯杆，校园师生多，人员密度大，灯杆的接地非常重要，必须特别强调。
目前国内尚没有路灯接地的规范规程要求，路灯接法各有侧重点，经参考文献，适用于室外路灯照明系统主要分为TT系统及TN—S系统。
TT系统是指将电气设备的金属外壳直接接地的保护系统，安全性好，但接地装置耗用钢材多，而且难以回收利用，费时、费料、造价也最高；TN—S系统，其安全性较好、做法规范，便于使用、经济。
对比这两种系统，建议选择TN—S系统，达到安全可靠、经济节约的目的。
TN—S系统是把工作零线N和专用保护线PE严格分开的供电系统，即N线与灯杆绝缘，灯杆与接地极连接，回路供电开关采用漏电开关。
特点如下：
1、系统正常运行时，PE线没有电流，只N线有不平衡电流。
因灯具金属外壳接在PE线上，故系统安全可靠。
2、工作零线只用作单相照明负载回路。
3、PE线既不许断线，也不许进入漏电开关。
4、干线上使用漏电保护器，N线不得有重复接地，而PE线有重复接地，但是不经过漏电保护器，所以TN—S系统供电干线上也可以安装漏电保护器。
5.2路灯配电线路的选择
相对于普通电线的不可靠性和易老化，目前道路照明工程绝大部分采用电缆供电。
适用路灯敷设的电缆主要有两大类：
一类是YJV型，另一类是VV型。
这两类电缆在相同截面时，电缆的压降效果是一样的；而相同截面的YJV型电缆比VV型电缆价格要高，故从经济方面考虑vv型电缆更为合适。
与室内照明相比较，校园路灯照明的安装及敷设环境较差，线路较长，线路上的电流却不一定很大。
选择电缆截面时，电缆所能承受的载流量的要求非常容易达到要求，因此主要考虑线路压降问题。
解决线路压降问题的方法就是适当加大电缆截面，当线路压降满足要求时，电缆的载流量亦同时满足要求，甚至富裕较大余量。
因此选择大一级型号的电缆截面时，不仅满足减少压降的要求，同时也为以后的路灯增加留有余量；且由于压降小，既延长了整个路灯系统的寿命，又节约了电能，符合学校的发展要求。
路灯电缆应在电缆沟内敷设，接线时地下部分不应有接头，接头设在灯柱接线箱内，以便检查、维修；同时敷设电缆时，多方考虑，以防失窃。
6校园路灯的控制方式
室外路灯照明系统的控制方式很多，如光控、时控等。
光控方式简单，安装维护非常方便且价格低廉，缺点是控制的准确性较差，在天气条件不好的情况下容易误动作；时控系统也比较简单，安装维护也非常方便并且价格便宜，但控制不方便，开启和熄灭时间相对固定，对于校园节能非常不利，也不能根据季节自动调整。
基于校区特殊的分区特点，室外路灯照明应能在深夜自动或手动关闭部分非重要灯光，以节约电能。
目前学校的控制方式比较简单，伴随着科技的进步，应积极采用新技术，比如可编程经纬时控系统、微电脑芯片技术等，争取一灯一控，合理利用资源，以节省人工和提高准确性。
道路照明是为行人和车辆服务的，前半夜行人、车辆较多，需灯光亮一些，到了后半夜，行人、车辆减少，以节约电能考虑，灯光暗一些也可以，这就要求路灯控制装置有使功率降低或隔点点亮功能。
据报道，国外已有定时点亮、隔点点亮、调节功率等多种功能的电脑型路灯控制装置。
随着电脑技术的进一步开发，符合人们要求、功能齐全的路灯控制装置，必将粉墨登场，给人们带来更大的便利。
在道路照明设计中，应优先考虑选用电脑型控制装置。
路灯作为城市基础设施的一部分，已经成为人们优质生活的不可或缺部分。
7我校路灯存在的问题及解决方案
7.1路灯规划不合理
路灯最基本的功能就是照明，但我校在一些重要路段路并未布置路灯如图书馆徐精彩事迹展览厅一侧还有去大吊的路上人流量很大却并未布置路灯，到了夜晚非常黑暗，不少同学反映徐精彩事迹展览处经常有可疑人员出现，引起恐慌。
希望学校有关部门尽快在这些路段增设路灯。
值得称赞的是学校在三里河安装了高压汞灯，在照明的同时，还有效的震慑了不法分子。
7.2路灯高度未与周围环境相搭配
我校很多路灯设计高度时未考虑环境的影响，灯具略高于树冠或正好进入树冠之中，加之悬臂又太短，造成树冠严重阻光，尤其在夏季树木枝叶繁茂时。
这是设计初未考虑环境因素的后果。
我们在更换老旧的路灯时，可以考虑使用稍微矮一点的路灯，或选用长臂路灯，从而避过树冠。
不可选用高过树冠的路灯了，因为我校的路灯已普遍偏高。
7.3路灯损坏较严重
损坏严重，是我校路灯存在的最大问题。
小组成员对学校路灯进行了抽样检查，抽取对象为校园主干道由八号宿舍西北角到二号教学楼西北角路段。
抽样路段有双头路灯52个其中有25个只有单盏灯亮，13个双盏全坏，还有两个连灯柱都不见了，正常工作的只有12个（仅占23%）。
另外还有九个路灯没有灯罩，很多灯罩都粘有厚厚的灰尘，严重影响光照强度。
建议我校工作人员定期检检修路灯。
单盏灯亮的情况占将近一半，看似处处有光，实际路灯已经损坏大半，光照严重低于设计初的预期效果。
7.4太阳能路灯亮度不够
我校中心广场太阳能路灯光照强度普遍太弱，一方面是因为路灯数量少，间距大。
但最主要的原因还是临潼地区晴好天气不多。
但是我校地处骊山脚下迎风坡，风力很强。
鉴于此，我们可以采用风光互补路灯，充分利用风能，从而节约能源。
我校中心广场太阳能路灯风光互补路灯
7.5建议使用LED节能灯代替一般节能灯
LED（LightEmittingDiode，发光二极管）灯具与同等亮度节能灯耗能比较有点很多，其最大优点在于节能可达30%以上。
LED灯具与同等亮度节能灯耗能比较
No.
产品类型
功率
耗电/小时（单位：
度）
节能
1
LED电子节能灯
3W
0.003
37.50%
普通节能灯
5W
0.005
2
LED电子节能灯
7W
0.007
36.36%
普通节能灯
15W
0.015
3
LED日光灯管
9W
0.009
33.33%
普通节能灯管
18W
0.018
4
LED日光灯管
13W
0.013
39.53%
普通节能灯管
30W
0.030
5
LED日光灯管
18W
0.018
33.33%
普通节能灯管
36W
0.036
1.节能：
整体灯具高达85LM/W的光效,更优越的出光特性,在相同照度下,使9W的LED日光灯相当于18W传统日光灯,省电50%以上。
2.寿命长：
LED日光灯采用低衰减光源,使用寿命为普通日光灯管的10倍以上,更适合用于难以更换的场合。
3.光利用率高：
因为光源角度小于180度，装入灯具后所发出的光能充分利用,减少光损，灯具效率可达80%以上。
4.绿色环保：
传统日光灯中含有水银,泄漏会危害人体,而LED日光灯不含任何有害物质,对环境起到保护作用,被公认为二十一世纪的绿色照明产品。
5.安全可靠：
无噪音,不含紫外线,光源无频闪,保护眼睛,不易使眼睛疲劳,确保使用的舒适与健康。
6.维护少：
LED日光灯寿命长,维护费用低。
7.电利用率高：
LED日光灯PF达0.9以上,达到切实的节能减排要求。
数据显示，中国路灯总盏数为9186356盏。
目前城市照明（仅计算景观照明和路灯等功能照明）的年用电量约占中国总发电量的4%至5%，相当于三峡水力发电工程投产后的年发电能力（850亿千瓦时）。
2012年，随着节能减排的压力，LED路灯接受程度大幅提升。
各地方政府均加快LED路灯的推广速度。
河南郑州计划2015年以前推广安装7.8万盏LED路灯；江苏扬州计划到2015年，100%的次干道照明、小区照明使用LED照明产品，30%的城市主干道照明、使用LED照明产品，LED路灯需求量达5万盏；海南省2012年年底计划将全省21万盏路灯更换为LED路灯；不仅国内，2012年国外很多国家已经开始启动节能减排计划，LED路灯推广就是节能减排计划的主要措施之一。
2012年中国LED路灯总产量达122万盏，同比增长79%。
据预测，2020年前，LED在中国照明市场的占有率将达到80%，我国将成为全球最大的LED照明市场，市场规模将超万亿元。
2011年1-12月，全国灯具及照明装置的产量达25亿套。
2012年为28亿套，到2016年产量将达到40亿套，市场需求由2011年的20亿套，扩大到2012年24亿套，预计2016年市场需求将突破35亿套。
7.6于灯杆颜色过单调
我校路灯颜色多为黑白两色，较为单调，不够美观，且很不显眼易发生碰撞事故。
故建议采用红色或黄色灯杆，或在灯杆上涂上警示标识。
8抽样路段路灯设计
经多方面考虑我们小组建议在抽样路段采用非截光型LED双臂路灯。
接地系统选用TN-S系统，采用VV型电缆，控制方式选用分季节时控。
等高4米，间距16米，采用中心对称布置具体空间布置请见附图。
抽样路段虽为我校主干路，但车辆很少且车速很慢，另外考虑美观性，故采用非截光型路灯。
采用双臂路灯是因为抽样路段水泥路两侧花砖路较宽，约为5米，最宽处达7米。
控制方式选分季节的同时，还应考虑后半夜关闭一部分路灯，为便于线路布置我们可以选择后半夜关闭一侧的路灯。
9实习体会
经过近两周的实习，我学到了很多东西，除了专业知识外，更重要的是学会了合作、专注以及解决实际问题的能力。
作为本小组的组长，周二拿到课题，周三我就将任务分配了下去，由于谢欣妤曾在校广播站做过主持人，所以让他负责讲解PPT。
我曾经做过一些小课件，就负责PPT制作。
另外，我还与李光共同实施了我校路灯的测量以及统计工作。
而张欣和王慧主要负责材料的搜集工作。
也许一个人的力量很微弱，但我坚信一个团队的力量就会十分强大。
合作的神奇之处便在于一加一大于二。
这几天我一直忙着做PPT和写论文，光是学校路灯的照片我就拍了有1G还多。
我晚上在寒风中清点路灯，白天在校园里一圈圈的转，只为选几张效果好的照片。
虽然很累，但我同时感受到了专注于一件事情的成就感与愉悦感。
他让我全身心地投入进去。
真有种搞科研的感觉。
实践出真知，实践更能锻炼人。
在这次实践过程中，我们也遇到一些小问题，但最终那些困难都被我们踩在了脚下。
举个小例子，我们在测量路灯高度时，高压钠灯有7米多高，用米尺根本够不着。
我们就拿来了我们班的旗杆，量出旗杆的高度，然后以旗杆为尺子，去量路灯的高度，从而有效地解决了问题。
另外，在实习过程中，我也懂得了自己的许多知识和能力的短板，在今后的学习中，我必须不断地去完善自己，迎接更为严峻的挑战。
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