Про доцільність використання для освітлення автомобільних доріг вуличних світильників на опорах висотою 20 м та вищих

Сучасні дороги та їх освітлення
Бурхливий якісний та кількісний розвиток автотранспорту, який ми сьогодні спостерігаємо у всіх розвинених країнах, ставши причиною помітного зростання інтенсивності руху на автошляхах та вулицях міст. Щоб забезпечити відповідну пропускну здатність вже існуючих транспортних магістралей, доводитися впроваджувати спеціальні заходи по підвищенню їх категорійності, а новобудови створювати вже за якісно іншими досконалішими проектами.
Серед інших важливих умів, що сприяють підвищенню пропускної здатності автошляхів, ледве не чільне місце в темну пору доби, займає їх освітлення. Дійсна сьогодні державні нормативні акти висувають досить суворі вимоги до цього освітлення. Досконалий проект повинний забезпечити їх виконання з найвищою економічною ефективністю. Тому мінімізація капітальних витрат на будівництво освітлювальних мереж, витрат на їх експлуатацію та на розрахунки за електроенергію, спожиту освітлювальними установками, завжди була серед пріоритетних завдань, які доводиться вирішувати проектувальникам автошляхів.
Економічне освітлення автомобільних доріг
Втім, сучасний парк освітлювального обладнання та штучних джерел світла пропонує простий і, разом з тим, надзвичайно ефективний розв'язків зв'язок названої проблеми. Йдеться про освітлення доріг потужними джерелами світла з високих опор. Сьогодні вже існують і широко застосовуються на практиці вуличні світильники, устатковані газорозрядними натрієвими лампами високого тиску (ЛВТ) потужністю 400, 600 і навіть 1000 Вт. Ці світильники мають коефіцієнт корисної дії (ККД) по світловому потоку вищий 0,7 і здатні, завдяки характерному лише їм світлорозподілу, забезпечити параметри освітлення дорожнього полотна на рівні нормативних вимог для доріг категорії «А» з висоти 20 метрів і вище. Розрахунки і практичні випробування, а також вже здійснені проекти, показують, що відстань між двадцятиметровими з потужними світильниками опорами може бути значно більша, ніж між опорами висотою до 16 м, які сьогодні найчастіше застосовуються для освітлення шляхів. Отже кількість таких високих опор, а, відповідно, і світильників теж зменшиться. За умови вірного вибору матеріалів, обладнання та вдалого конструкторського вирішення проекту, на дорогах категорії «А» організоване подібним чином освітлення обіцяє скорочення, як мінімум, експлуатаційних витрат і витрат на електроенергію. Крім того, на дорогах з'явиться добре освітлене узбіччя і зникне досить набридлий автомобілістам частокіл.
Переваги застосування високих опор
Отже освітлення доріг потужними світильниками, встановленими на опорах висотою 20 м і віщих має наступні переваги.
1. Завдяки зменшенню кількості світильників-споживачів електроенергії вдається зменшити витрати на придбання електроенергії.
І це з урахуванням того, що на відносно високих опорах доводитися застосовувати світильники більшої потужності. Справа в тому, що якість освітлення дорожнього полотна залежить не лише від потужності джерела світла, але й від кута, під яким освітлюється дорога. Так ось, за інших рівних умов, досягти нормативної яскравості на дорожньому покритті тим легше, чим вище встановлено джерело світла, і чим вища опора. (До речі, на справедливість сказаного вказує формула визначення яскравості за виміряною освітленістю, що наводитися в ГОСТ 26824-86).
Наприклад, розрахунки показують, що на дорозі з дрібнозернистим асфальтобетонним покриттям, що має дві проїзні смуги шириною 7,5 м та центральну розділювальну смугу шириною 5 м, для освітлення до рівня яскравості дорожнього покриття Lсер = 2 кд/м2, на кожному кілометрі розділювальної смуги потрібно встановити 15 опор висотою 20 м (крок опор 70 м) з двома вуличними світильниками потужністю по 400 Вт, або – 29 опор з двома світильниками потужністю 250 Вт на опорах висотою 14 м (крок опор 35 м). Шляхом нескладних розрахунків можна визначити, що на одному кілометрі дороги економія спожитої потужності, за умови застосування світильників потужністю 400 Вт з опор висотою 20 м, дорівнює 2500 Вт, або 17% від всієї спожитої потужності. Тобто економія електроенергії за рік, якщо світильник працює, в середньому, 12 годин на добу, складі цифру 1095 кВт / рік.
2. Втрачають актуальність періодичні робіти (двічі на рік) по очищенню оптики світильників.
Справа в тому, що рівень забруднення скла світильника, яке погіршує ККД оптичного блоку, прямо залежить від концентрації аерозолю (пилу) у повітрі, котра за нормальних умов зменшується з ростом висоти над поверхнею землі. Наприклад, дослідним шляхом встановлено, що концентрація пилу на висоті 20 м майже в 10 разів нижча, ніж на висоті 10 метрів (Бондаренко Є. Ст., Двірників Р. П. «Дорожньо-транспортна екологія.» Оренбург: ГОУ ОДУ, 2004р) і переважають там найлегші його фракції (збільшується його дисперсність). Отже, якщо світильники, встановлені на висоті 10 м, потрібно очищати від бруду двічі на рік (вимога ДБН Ст. 2.5-28-2006), то можна очікувати, що потреба в очищенні світильників на висоті 20 м буде виникати, приблизно, раз на п'ять років. А це термін, що наближається до рядка служби газорозрядних ламп (для натрієвих газорозрядних ЛВТ цей строк сягає 32000 годин). Тобто таке обслуговування оптичного блоку світильника можна виконувати одночасно з заміною лампи. Інші ж види ремонтно-профілактичних робіт на сучасних вуличних світильниках, що мають ступінь захисту ІР 65, не проводяться.
Нескладно підрахувати економію від скасування цих робіт. Якщо вважати, що витрати на кожну очищення одного світильника становлять близько 50 грн, то вона складі суму рівну 2900 грн (29х2х50=2900) на рік на кожному кілометрі дороги.

3. Добре освітлюються узбіччя і розділювальна смуга дороги.

Це сприяє зниженню аварійності на дорозі і знижує стомлюваність водіїв транспортних засобів. Нерідко, завдяки такому освітленню вдається уникнути застосування певної кількості допоміжних освітлювальних установок для освітлення другорядних елементів транспортної магістралі (тротуарів, з'єднання їздів, естакад, площ на перехрестях, другорядних доріг, прокладених паралельно основній).

4. Знижується кількість ДТП з тяжкими наслідками. Завдяки тому, що зменшується кількість освітлювальних опор, які можуть стати непереборною перешкодою для некерованого автомобіля, .

5 Дорога, позбавлена частоколу з освітлювальних опор, набуває більш охайного та привабливого вигляду. Та й самі опори висотою 20 м, особливо встановлені на середній розділювальній смузі з безконсольною навіскою світильників, краще вписуються в придорожній пейзаж.

Щодо надуманих недоліків
Інколи лунають заперечення про те, що світильники на високих опорах важче обслуговувати. Альо смороду вже втратили свою актуальність, бо нові автомобільні підйомники (наприклад, «Автопідйомник телескопічний АП-22-01» на базі а/м ЗІЛ) здатні однаково легко піднімати робітників, або вантаж вагою 200-300 кг, як на 10-15 м, так і на 20-22 м. Крім того, як ми щойно з'єднання ясували, обслуговування сучасних вуличних світильників на опорах висотою 20 м, що мають ступінь захисту ІР 65, можна проводити лише один раз на 5-7 років, разом з заміною лампи.
Зауваження з приводу більшої вартості високих опор, то вона цілком компенсується їх меншою кількістю, але за умови, що конструкція цих опор полегшена і розрахована саме на вагу світильників, а не важкої «корони» з декількох надпотужних прожекторів.
Отже залишається лише один гідний уваги недолік високих опор – відносна складність і вартість їх монтажу. Альо з допомогою сучасних інженерних механізмів та конструкторських розробок при проектуванні опор та фундаментів під них цей недолік безперечно долається і тому він не може мати вирішального значення.
Досвід використання високих опор
У світовій практиці освітлення доріг і вулиць з високих, вищих від 16 м, опор застосовується щоразу, коли це економічно обґрунтовано. Особливо часто світильники на високих опорах можна зустріти на розгалужених перехрестях магістральних доріг і на широких міських площах, а також біля транспортних розв'язків зв'язок в двох рівнях (Фото 1-4).
Прикладом використання високих опор в освітлювальних мережах автомобільних доріг може бути ділянка Міжнародного шосе до аеропорту Шеремєть'єво-2 в Москві, де за проектом «Мосінжпроекту» були застосовані світильники потужністю 400 Вт на двадцятиметрових опорах. Такі опори тут встановлювались на середині розділювальної смуги шосе з шагом 75-80 м. Контрольні виміри і досвід експлуатації показали, що влаштоване таким чином освітлення не тільки забезпечило регламентну середню яскравість дорожнього полотна на рівні 1,6 кд/м2, а й деякі інші переваги.
Вісь як про це сказано в матеріалах, підготовлених МДП «Мосгорсвет»:
«Опори висотою 20 м розташовуються з кроком 75 – 80 м по осі дороги в межах розділювальної смуги між напрямками руху. На кожній короні опори розташовуються по чотири ... світильники з натрієвими лампами потужністю 400 Вт.
Споруджена освітлювальна установка підтвердила, що осьове розміщення високих опор на заміських широких шосе економічно вигідно, оскільки дозволяє:
– снизить ширину отсыпки полотна дороги на 2,5 м с каждой стороны за счет прокладки распределительных электрических кабелей наружного освещения, информационных дорожных табло и др. только по оси дороги под разделительной полосой, что экономит с учетом стоимости отчужденной земли не менее 1,5 млн. руб на 1 км;
– снизить установленную мощность освещения и соответственно расход электроэнергии на 25% за счет более полного использования светового потока светильников и применения более мощных и энергоэкономичных ламп…»
Крім того:
«Зазначається привабливий вигляд установки в денний і нічний час, достатня підсвічування узбіч.» (http://www.esco-ecosys.narod.ru/journal/journal23.htm)
Висновки
1. Технічний рівень сучасної освітлювальної техніки та обладнання для її застосування на транспортних магістралях дозволяє оптимізувати витрати на якісне освітлення доріг, завдяки збільшенню висоти опор і відповідному зменшенню кількості світильників, що сприяє економії електроенергії та витрат на її придбання. Крім того, зменшуються витрати на обслуговування світильників, встановлених на висоті 20 м і вище, які не вимагають регулярної очищення скла від бруду.
2. Освітлення автодоріг з високих опор, створює для водіїв транспортних засобів сприятливі умови для безаварійного руху і знижує вірогідність ДТП з тяжкими наслідками.
3. На широких заміських дорогах категорії «А» доцільно застосовувати вуличні світильники, устатковані газорозрядними натрієвими ЛВТ потужністю 400 Вт, на безконсольних опорах вистою від 20 м і віщих, встановлених на центральній розділювальній смузі з кроком 70 метрів, або більшим.