摘要: 本文论述了港口照明的安全性、港口照明设计和施工必须考虑的一些问题，并对升降式高杆灯的基本结构及技术要求、照度计算与测量等照明技术及应用作了探讨。

关键词: 高杆灯; 照度; 应用

1 港口照明

港口照明是港口安全生产必要条件, 是保证港口夜间生产和船舶、车辆和人员通行安全的重要措施。港口照明主要包括港区道路照明、堆场照明、码头前沿照明和建筑物内部照明。堆场照明和码头前沿照明目前以高杆灯照明为主，其中更多的是采用升降式高杆灯。

高杆照明是指一组灯具安装在高度20m以上的灯杆上进行大面积照明的一种照明方式。20世纪80年代以前，大部分采用铁塔式照明，在锥形或直立式铁塔上面安装较大功率光源的灯具。铁塔用角钢或无缝钢管建造，一般铁塔并不太高，当维修或更换光源时需要维修人员爬梯到塔顶。目前高杆灯照明已在全国港口中得到普遍的使用。高杆灯灯盘可以设计成多种样式， 如链轮型、裙型、框架型、飞碟型、牵牛花型等等，各种不同的灯盘造型增加了高杆灯的美观景象，同时也增强港口和堆场的景观效果。

早期建造的固定式高杆灯，灯盘固定于灯杆顶部，维修工作需搭建钢架或利用升降式高架车。为了解决固定式高杆灯的维修问题，我国第一基升降式高杆灯于80年代后期研制成功, 填补了我国在这一领域的空白，也为日后升降式高杆灯在我国的发展奠定了基础。

目前在国外有开发倾倒式高杆灯， 以便在大风或维修时可将高杆灯翻转倾倒) 。港口照明所需的高杆灯高度一般都在30m～40m。近年来由于港口生产和安全的需要，监控和通讯设备得到广泛应用，不少港口将广播、监控和无线通讯装置安装于高杆照明的设施上，充分利用了高杆灯设施，也为高杆的应用提出了新的课题。目前这项技术已在青岛港前湾20万吨矿石码头、黄骅港一期和二期工程、营口港物流堆场和集装箱堆场等得到应用，效果良好。

2 港口高杆照明设计和施工时应考虑的问题

1) 设计应本着安全可靠、技术先进、经济合理、节省能源、方便使用和维修便利的原则。

2) 根据堆场使用要求, 合理地选择照明的布置方式。在集装箱码头的堆场一般选用全方位的照明方式; 而在散货码头，则有的选用单面照的方式，即将高杆灯放在堆场的两侧; 每基单面照高杆灯的功率一般在12KW-15KW。单面照升降式高杆灯在我国最早应用于机场的停机坪照明。

港口矿石和煤炭堆场可以采用双面照明方式。例如黄骅港二期工程中采用了5基40m升降式双面照明的高杆灯，每基灯总功率30KW，照明效果良好。在营口港矿石码头堆场，原设计为21基40m单面照升降式高杆灯。改进的设计采用7基35m单面照升降式高杆灯 ( 每基高杆灯总功率15KW)和7基双面照升降式高杆灯( 每基高杆灯总功率30KW)，因此节约投资200万元。在岚山港矿石码头堆场的照明设计中，采用14基30m双面照升降式高杆灯，每基灯总功率24KW，代替了28基单面照高杆灯照明，得到事半功倍的效果。

3) 高杆照明的照射距离主要应通过照度计算来确定。随着货种的不同而有较大的区别，但从实际经验，一般为高杆灯高度的4—6 倍左右。在保证照明功能的前提下, 布置应尽量作到与环境协调, 应防眩光和尽量减少阴影和照射死角。

4) 根据堆场的货种和有关规定 ( 如交通部JT2012-88港口装卸区域照明照度及其测量方法) 或其他有关照度的推荐值，确定所需的照度，计算光源数量和功率。从有关规范或标准分析，货种的危险程度越高，要求的照度就越高。

5) 根据港口的地理位置的自然条件、灯盘和灯具的重量，设计灯杆的强度和刚度以及地基基础，应特别注意设计的最大风速。目前对沿海港口要求设计最大风速为55m/s，在长江沿岸港口则一般采用 38m/s。实际应用中，还应参照港口所在地的气象部门的历史资料中50年一遇的最大风速来确定。

6) 根据港口生产和安全需要，可考虑在高杆灯灯杆上安装监控和通讯装置，以保证港口设施的更充分利用和节省投资。

7) 要科学选用光源和灯具。高压钠灯具有高效、节能、寿命长、经济耐用的特点,通常在港口照明中被采用。目前我国的高压钠灯产品质量已达到国际水准。我国生产的各种泛光灯具种类繁多，选择好的泛光灯具可带来较高的光效。在灯具的选择上，除要考虑灯具的光强度分布、灯具效率和光束效率外，还要考虑灯具的防尘、防水、抗振、机械强度、耐腐蚀、散热等性能。一般要求灯具的防护等级为IP55以上，灯具的反射器应由抛光纯铝或不锈钢板制成，应有调整方位角和俯仰角的装置。我国目前有的灯具的发光效率可以达到国际品牌的水准，且经济实用，比某些国际品牌灯具有更好的性价比。

8) 安全和节能

高杆照明装置应有良好的防雷功能和功率补偿，应从安全、合理、经济和节能等方面合理选择照度，以及采用效率高( 光效率大于 55%)的灯具、镇流器并设置电容补偿器。

可以采用自动控制技术，如采用时控技术与人工控制相结合的控制方案，对同一高杆灯的光源采用分组控制方式，以便在堆场有作业时提供必要的最大照明，在无作业时提供必要的安全照明。石油码头、粮食码头和化工码头照明设备必须是防爆型的产品，例如采用防爆型电控箱、防爆型灯具、阻燃电缆等，在设备检修时更要有一套完整可靠的安全措施。

3 升降式高杆灯基本结构及要求

3.1 堆场高杆照明设计和施工可采用和参考的标准和规范

JT2012- 88 堆场装卸区域照明照度及其测量方法

JT/T194- 95 堆场装卸区域升降式高杆灯照明设置规范

JT/T312- 1996 升降式高杆照明装置技术条件

CJJ45- 91 城市道路照明设计规范

GB7002- 86 投光灯照明灯具光学测试

GB7000- 86 灯具通用安全要求与试验

GB7001- 85 灯具外壳防护等级分类

GB 50259- 96 电气装置安装工程施工及验收规范

GB 50285- 96 电气装置安装工程电气照明装置施工及验收规范

GBJ 135- 90 钢耸结构设计规范

GBJ 17- 88 钢结构设计规范

GB/T 13912- 1992 金属覆盖层、钢制品热镀层技术要求

3.2 升降式高杆灯的基本结构

升降式高杆灯是由灯杆、灯盘 ( 灯架) 、照明灯具、升降机构、电气控制装置等部分组成。灯杆采用分段结构, 用钢板卷制焊接而成, 为方便运输, 每段长约为 10m, 在现场插接或者焊接而成, 目前趋向是多边形插接灯杆。灯杆顶部装有避雷针和防雨帽, 防雨帽下装有滑轮组, 分别用于缠绕钢丝绳和电缆。灯盘用于安装灯具。照明灯具是由壳体、反光器、灯座、钢化玻璃等组成, 灯具对高杆照明的效果有直接影响。

升降机构是由电动机、安全联轴器及卷扬机等组成, 电动机及卷扬机之间由安全联轴器连接，当负载增大时或到达顶部限位时，安全联轴器自动打滑以确保安全。卷扬机一般采用自锁性能好的蜗轮蜗杆传动形式。有的卷扬机并装有棘轮, 防止灯盘下降时溜车。目前成型的卷扬机多采用单涡轮、单蜗杆、单卷筒“一变三绳”，即一根主钢丝绳带三根副钢丝绳的机构。应采用镀锌钢丝绳, 安全系数应不低于8。为了保证灯盘升降的安全, 升降机构应可远控，保证人员离灯杆5m以外能进行升降操作。电气控制装置包括照明电源开关、时控开关及各种插座。

3.3 防腐处理

应对高杆灯进行认真的钢材防腐处理。目前常用的处理方法有油漆、喷塑、热浸锌和热喷铝等。除要保证防腐处理质量外, 还应注意及时修补安装施工过程中破损的表面，( 如电焊引起的表面损坏) 。

3.4 高杆灯的使用和检修规定

为了保证安全使用, 必须有一套完整的高杆灯使用制度和维修规程。要注意灯盘升降时，特别是大风条件下的操作规定。供应商应在设备安装完毕交验时，向用户说明安全使用规定。

4 照度的计算和测量

照度是照明的基本参数, 单位为 lx, 基本符号为 E。

E=1 d2 或 E=F S

式中: E: 计算照度 (lx) ;

S: 被照面积 ( m2) ;

F: 被照面上落入的总光通 (lm);

I: 光源在某点方向上的光强 (cd);

d: 光源至被照点的距离 (m)。

照度可以根据使用的场合参照有关标准或规范来确定。堆场货种不同、灯光照射的地点不同、所要求的照度就可能不一样。根据有关标准, 集装箱堆场上的平均水平照度为20 lx，件杂货堆场上的平均水平照度 15 lx，散货码头堆场上的平均水平照度只有 5 lx。照度的计算是选用灯具和光源的基本依据。目前可以利用灯具和光源的供应商所提供的照度计算值和照度曲线图来确定照度。计算的目的是要确定所需的光源、灯具数量和功率数。在高杆灯安装完成后应进行实地测量，以核对计算点蹦照度值能否满足设计要求。

1) 用流明法确定平均照度:

在实际测量照度时, 应在没有其它光源影响和光源处于稳定状态的情况下进行。对于图1 照度计算示意图

高压钠灯应在电源开启后30分钟进行。一般测量和计算的参数为:平均照度: 某场所照度平均值，分为水平平均照度和垂直平均照度。最低照度: 某场所任意一点的照度值，其它各点的照度值均高于此值。照度均匀度: 最低照度值与平均照度值之比。测量方法可以参照《港口装卸区域照明照度及其测量方法》(JT2012- 88) 的相关要求和方法进行。

5 高杆照明的地基基础设计和施工

高杆照的基础由土建部门设计，但高柑灯的供应商应向土建设计部门提供准确的数据，这些数据主要有照明灯杆的最大弯矩 ( 一船应按设计最大风速时所发生的弯矩)， 整体重量、地脚螺栓的布置和尺寸。基础设计还应注意当地的地质和地震情况。1996年某港曾因台风袭击，部分高杆灯被刮倒，原因是基础的设计存在缺陷。因此，基础设计和施工必须严格按相关的标准和规范来进行。