天津泰达大街北海路立交桥照明设计

　　1、概述
　　泰达大街北海路立交桥位于天津市泰达大街与北海路交叉处。泰达大街是京津塘高速公路通港联络线，是京津地区与天津港联络的主要通道；北海路是天津开发区南北交通重要干线之一，是规划中的滨海新区中环线的组成部分。因此，本立交桥就成了高速路与市区主干道交叉的节点。立交桥东西长约2.24km，南北宽约1.5km，其结构设计为地上三层、地下一层，是一座全互通式立交桥。立交桥桥面最高处距地面约24m，相当于九层楼房的高度。雄健的立交桥挺拔舒展，本身犹如一道蓝天飞虹，在开阔平坦的地域，更显得高大挺拔，尉为壮观。
　　立交桥的地理位置处于天津开发区的中心区。立交桥的西南是开发区管委会所在地，是开发区行政管理和经济活动的中心；桥区的东南是文化教育区，这里有小学、中学，以及泰达学院等院校，是开发区文化教育集中地；立交桥东北方是正在建设的国际会展中心、泰达国际足球场等大型国际活动场所及其配套的饭店设施等。所以说该立交桥是交通枢纽，也是人文活动的重要场所。
　　建设立交桥的主要目的是满足交通功能的要求，由于立交桥功能的特点、空间的制约和设计理念的影响，多数立交桥的造型与主体构造都大体相同，不可能给美学设计留下太多的余地。景观照明必须利用灯光的独特渲染功能，利用颜色、亮度对比等手法，尽可能使其亮化、美化。
　　大桥的照明工程是一个整体，应有统一的风格，相互协调。照明设计就是利用照度、亮度、颜色的良好搭配，通过明暗、强弱、大小、高低和疏密的对比，平缓过渡，点面结合，形成节拍协调的整体旋律，体现现代气息，展现天津开发区风貌。
　　立交桥的照明设计本身包含功能性照明和景观照明两项内容。功能性照明主要是解决夜间行车道路、桥梁的照明，开拓视野，引导行车方向，保障交通安全、畅通，提高运输效率。景观照明的目的则是根据桥梁特点，通过恰当的照明手法体现出立交桥的立体感，从美学的观点出发表现大桥美丽神态。使蜿蜒伸展、错落有致的建筑与川流不息的车流灯火形成一个动静结合的有机整体，把欠美的地方淡化，使美的地方更美。利用灯光艺术效果，创造一种舒适、惬意、美观的环境文化，提高区域的艺术气氛，形成一个以立交桥为核心的灯光景观节点。
　　景观照明是一种艺术范畴内的照明工程，不仅仅要使其亮起来，而且要使其艺术化、美观化，形成一种特定环境下的特殊景观。所以，照明设计不是不分轻重地亮了就好，更不是越亮越好，而应该是利用明暗对比，该亮就亮，该暗则暗，恰到好处，适度最美。明亮的环境适宜于热烈、喜庆的气氛和热闹、繁华的场合，烘托狂欢气氛。而立交桥景观照明应以桥身为主体，突出桥的凝重特色。为了达到整体的一致与和谐，本工程在施工设计之前，由英国汉丁堡莱亭迪赛国际灯光设计有限公司 （LDPI公司）对立交桥整体景观照明进行概念设计，对立交桥区域的整体艺术效果进行了统一规划，提出指导性意见。而后由我院进行施工图设计。
　　笔者介绍立交桥照明设计中的一些想法和为此采取的各种手法，与大家讨论，目的是抛砖引玉。
　　2、立交桥功能性照明的设计
　　本工程的功能性照明设计主要分为立交桥中心区的高杆灯照明、立交桥外展部分的道路照明，以及隧道照明三个部分，功能性照明主要采用控制光通型直接配光照明。
　　2.1 立交桥中心区照明
　　在立交桥中心区道路集中，桥梁上下重叠，纵横交错。如果采用在桥上布置普通道路照明设施的手法，会造成以下后果：
　　①灯杆林立，使人眼花缭乱，上跨桥梁与下穿道路之间灯光互相交叉干扰，容易产生眩光，影响行车，而且大大增加工程量；
　　②桥上灯杆位置、灯杆高度的设计必须结合桥梁结构桥墩位置，将很难保证照度均匀度；
　　③因桥体在行车时的颤动将大大影响桥上灯具光源的寿命。
　　所以，立交桥中心区照明不宜采用桥上布置灯杆的做法。本设计采用在高点位集中设置照明灯具的做法，即采用高杆灯照明。在中心区设置4支35m的高杆灯，负责立交桥中心区主要道路和桥梁照明。减少灯杆林立现象，充分利用高杆灯的灯杆高、照射半径大的特点，提高照度均匀度，减少工程量，限制眩光。
　　2.2 泰达大街道路照明
　　立交桥中心区向四周外展部分基本上是直线路段，在满足规范要求基础上，采用普通路灯杆双侧对称排列，提高道路照明诱导性，节约投资。立交桥东西向道路为泰达大街，与通港路衔接，所以照明效果必须互相兼顾。照明设备既要保证立交桥照明特色，又必须与原有道路照明相兼容，考虑道路整体的照明连续性。不可形成过分强烈的反差，也不可在桥区形成亮度强烈刺激的亮斑。所以，在该段道路上的照度设计应与区外道路相同或稍高，逐渐过渡。
　　另外，因为立交桥外道路照明大多数采用光效高、透雾性能好、寿命长的高压钠灯作为主光源（色温以2800K的暖白色为主，形成略偏黄色的照明效果），为了突出高架桥特色，满足景观照明需求，故在立交桥照明区域范围内，泰达大街方向的道路上，沿道路布置16m高的普通路灯杆。配装半截光型照明灯具，而利用4000K的白色的金卤灯作为主光源。从而使其与城市原有道路照明融合又稍有区别。
　　2.3 北海路照明
　　北海路方向道路照明设计指导思想与泰达大街方向照明相同，只是要与北海路原有道路照明取得协调。不再赘述。
　　2.4 匝道照明
　　立交桥有高架匝道和地面匝道，高架匝道是立交桥中心景观照明的主要内容，其功能性照明由高杆灯解决。地面匝道部分照明只是作为高杆灯对桥下阴影部分照明不足的补充，采用普通灯杆照明，其光源采用与所在地区主导色温一致的光源。地面匝道采用10m高路灯杆配装半截光型灯具。
　　2.5 隧道功能照明
　　立交桥北海路采用下穿方式通过泰达大街，下穿隧道是本工程的一个重点。隧道长度约37.5m，从功能照明角度讲，隧道内与隧道外亮度有很大差别。高速行驶的车辆通过隧道时，司机很难适应黑白对比形成的眩光，有可能引起视觉功能的下降。进入隧道瞬间的“黑洞现象”，也会使司机感到难受。所以，尽管隧道内照明与隧道外照明是不同范围的两个独立部分，都没有对此提出特殊要求，但是在其交界处的过渡过程，则是照明工程必须仔细分析考虑，认真处理的重点。在结合部应科学设计灯光，努力使亮度逐渐变化，尽可能给驾驶员一段适应的过程，保证良好的视觉效果。把隧道功能性照明与景观照明结合考虑。使光强逐渐变化，产生渐变效果，满足司机适应环境的过程要求。
　　本工程采用独特配光的隧道灯，布置于隧道顶部左右两个角落部位。达到控制眩光的目的。
　　隧道引入口坡道部位照明，采用嵌入式壁装散射光灯具，按行车方向单侧安装保护板，控制眩光。
　　3、立交桥景观照明
　　灯光照明的效果与照明载体是不可分割的。照明只能反映建筑的固有风格，体现和突出其特点。灯光除照明的基本功能外，还能起到烘托气氛、提升等级、提高品位的作用。可以美化环境，调节心理。满足视觉享受，使人心旷神怡。
　　如果用光线对所有道路边缘轮廓做全面的表现，手法简单。既增大投资，又没有突出要表现的中心，往往不会有好的最终效果。本设计力图综合考虑功能性照明与景观照明相结合，兼顾整体效果，突出重点，既要有层次感，又要融为一体。在光色利用上，整体立交桥区的照明光源，以色温3000K以上的白色光源的金卤灯为主光源。在立交桥中心区，高杆灯选用显色性较好的金卤灯为主体光源，形成通体明澈的夜景效果。白色光源与普通道路照明用的暖白色或黄色光形成光色对比，既有区别又互相兼容。在立交桥中心区，采用金卤灯作为主光源，提高了显色性。利用功能性照明的4支高杆灯的光通，以白色调的泛光灯照明为主，充分体现大桥宏伟、雄健的阳刚之美。
　　照明工程在整体设计时，考虑了光源的光通、色温、显色性选择；功能照明背景光通的利用；灯具对光通的分配、眩光的控制；立交桥区与外展部分直线段的结合和过渡等，该部分灯具主要采用反射和散射型灯具。照明设计中选用的灯具形式、光源种类不宜太多太杂。在满足要求的前提下，种类越少越好。应努力体现自己独特的风格，避免雷同。也有利于日常维护。
　　道路两边设置的灯柱，采用金卤灯光源，利用滤色玻璃产生醒目的颜色标志，在中心区没有路灯灯杆的部位，描绘行车道路边线。兼有诱导性和装饰性两种功能。
　　桥墩与挡墙，因为立交桥桥下的空间一般都比较矮小、紧凑，桥体结构和挡墙大多数都不做表面装修处理，而保持施工原始的混凝土墙面，冷漠而粗砺，难以形成看点，应采用淡化手法。
　　3.1 桥上护栏照明
　　桥上护栏部位上的照明设施都在驾驶员视野范围内，所以必须防止眩光。既要构成景观，增强诱导性，又必须防止干扰司机视线。护栏标示车道的范围，指引车道走向，若简单地采用线性发光体勾勒护栏边廓，用灯数量多、安装维修困难，而且桥上护栏灯光随着桥梁高低变化产生的跳跃感会使快速前进车辆上的人不舒服。所以，桥上护栏照明选用小功率、低照度的LED火炬灯。采用隔一段距离安装一个点光源的手法，既可以勾画出道路护栏的轮廓，提高照明设施的诱导性，又无眩光刺激，虚线勾勒的轮廓给人留出了足够的想象余地。
　　立交桥中心区道路上下穿行，四周渐渐向远方伸展，这些车行道的形象主要靠车道边缘的栏杆来表现。那么，栏杆的照度效果及其灯光图案，就形成了乘车人欣赏的主要画面。从车上观赏，利用桥上红色的LED火炬灯，提示道路轮廓，兼有警告功能，形成辅助性线条。
　　因为立交桥是一种柔性结构，当车辆在桥上行驶时，桥体及护栏都会具有比较强烈的震颤，严重影响光源寿命，尤其对于有灯丝的光源，这种影响是致命的。本设计中护栏上的火炬灯，光源选用抗震性能好、寿命长、耗电省的新型光源——LED光源。以此满足桥上震颤环境下的光源寿命问题。
　　3.2 大桥主体照明
　　大桥的主体是大桥的侧面，其面积最大，构造虚实结合，十分引入注目，是最壮观的视觉面。上层桥板与下层桥洞形成虚实对比，层次错落的视觉效果。勾勒此处大桥轮廓线型最能体现桥梁宏伟高大、多层高架、流畅的线形和结构特点，呈现彩虹飞架的壮观景象。本工程采用连续性日光灯灯带照明大桥侧面的桥腹，突出连续的高架桥雄姿。
　　照明就是对光通量的合理利用，利用明与暗的反差，突出对阴影的理解，形成与环境结合的统一景观。桥梁腹部与大桥外侧面的日光灯带照明，突出了桥梁实体结构，构成立交桥立面中心轴视线上方的视觉重点，形成了内实外虚，虚实结合的效果，表现线型蜿蜒流畅效果。开发区地处平原，从桥下观赏夜景：桥下空间是一处以露天空间为背景的开敞性场所。桥腹悬吊日光灯，控制光线只照亮桥梁腹部。在桥板底面设置照明，可以增加桥下空间的开阔感。在防撞护栏外侧暗装日光灯带，控制光线只照亮桥梁外侧部。利用T5荧光灯管组成的光带，构成连续实体线型；描绘大桥结构轮廓，组成图案核心线条。
　　从建筑学角度看，桥墩是重要的组成部分，对桥柱照明的处理有多种手法。从不同的角度，可以有各种不同的手法，有些设计作品在桥墩上做文章。本工程中为了突出桥体，突出地下隧道照明重点效果，避免面面俱到，使桥体立面上下形成明暗对比，对桥墩柱采用了淡化、暗化的手法，以免造成柱群林立，喧宾夺主。
　　3.3 隧道照明
　　北海路下穿泰达大街的隧道，是整个开发区的第一座地道，隧道采用船坞式结构，体现了结构的多样化。
　　在隧道人口处的照明，是隧道照明的关键区域。在进入桥区以后，道路的边缘采用了由暖白色向白色过渡，路边柱灯起到诱导性作用。在车行道深入隧道时，为适应进口处自然光线由明突然变暗，首先提高隧道人口处的照度，尽可能与隧道外亮度接近，使亮度逐渐变化，规避“黑洞现象”，保证行车安全。在下穿隧道U型槽敞开段，两侧嵌入式暗装柱形壁灯，镶嵌的壁灯灯柱由矮渐渐增高，而后又随坡道变矮，光线在远处交汇为一点，吸引司机目光，体现诱导性，提示将要进入隧道。利用灯具高矮变化与道路高低走势相结合，进行视线引导，突出隧道特点。隧道侧壁嵌入安装的柱型灯光线，最终引入隧道入口。由于夜间隧道内亮度相对较高，车辆驶出隧道出口时亮度骤减，设计努力使亮度由明逐渐变暗，避免出隧道后由灯光突然变化引起的不适应和瞬间失明现象。体现人性化设计。
　　隧道顶部中心设置嵌入式安装的冷阴极光源光带。起到装饰性作用和诱导性功能。
　　3.4 道路两侧的柱灯。
　　道路两侧的柱灯诱导行车方向，勾画道路轮廓。泰达大街采用等高度布置。北海路方向在下穿隧道时采用灯柱光线随坡道起伏渐变，最终引入隧道入口。与隧道照明互相结合、融为一体。
　　柱灯采用电气设备和光源埋地设置，利用散射光照明的做法。达到控制眩光目的，电气设备埋地布置可以防止灯具被撞击时造成人身触电事故，保证安全。
　　3.5 桥头标志照明
　　立交桥四端的4处桥头标志照明，将结合桥头建筑小品特点，标志车辆进入立交桥区域。建筑小品结合大桥风格，突出自己特色。景观照明就是利用光线的特殊功能，反映建筑小品特点，尤其是夜景灯光下的风韵。
　　桥区绿化背景的照明，是显现整体景观效果的重要组成部分，利用精致轻巧与高大雄伟对照，体现立交桥区域独特的人文景观。结合绿化成果，对高大树木采用树下埋地灯照明，此种照明将根据树木特点采取不同照明手法和光色。
　　4、灯具眩光的控制
　　道路照明的目的是保证交通安全，提高行车速度。所有立交桥区域和周围照明灯具的选择，灯具安装位置和角度的确定，都必须采取控制眩光的措施，保证不能出现有害行车的眩光存在，以保证行车安全。立交桥中心区采用高杆灯照明，有利于控制眩光；高架匝道上采用低功率、低照度光源的火炬灯，也是为了控制眩光。为了控制直接性眩光，隧道侧壁暗藏灯柱，在行车方向一侧，安装有单向保护板，使司机在行车时，只能看到灯具反射出来的漫射光线，不可能直接看到光源的直射光线。
　　同样，为了控制道路两侧柱灯的眩光，使柱灯光源暗藏于埋地灯具内，利用散射光照射灯具，起到了控制直接性眩光的目的。其他埋地灯、隧道灯以及普通路灯，都不使用非截光型灯具。独特的配光曲线保证了对眩光的有效控制。
　　5、电气设计与防护等级
　　所有使用于室外的照明灯具和电气设备，必须保证人身安全和设备运行安全的要求。其防护等级应不低于IP67，做到防尘、防水、防腐和防撞击。在人能够自然接触到的地方的灯具，除提高防护等级外，还必须采用安全电压或必要的防护设施，以保证人身安全。
　　6、防止由于车辆意外撞击灯具而造成事故扩大
　　如造成人员触电、电气火灾等，本工程所有有可能被撞到的地方，照明灯具都采取了相应的防撞措施。道路两侧柱灯的光源和电气设备均埋人车辆撞击不到的地下，利用散射光线进行照明。坡道引入口的灯柱，采用墙壁内嵌入安装做法，除控制眩光外，也保护了电气设备免遭撞击。隧道灯在隧道内的顶棚上嵌入安装。
　　7、结束语
　　照明设计，尤其是景观照明的设计，本身介于艺术范畴与工程设计之间，涉及范围很广。可能由于载体不同、文化背景不同、观景者心情不同等，即使对于相同的设计，也会得出完全不同的结论。笔者只是介绍设计者的一些想法。如有不妥，敬请批评指正。

刘政魁、李锦宁