朝阳路综合杆应用与杆件模块化设计研究

朱仕卿　张海东

摘 要：以昆山市朝阳路西延改造工程中道路综合杆设计和实际应用为例，对综合杆中杆件集成、布置方法、结构计算进行研究，分析了城市道路路灯杆件与交通标识、信号灯、监控等的整合集成方案及模块化标准化设计，并对智慧城市技术发展态势下利用综合杆作为载体推进城市道路空间信息化和交互智能化进行了展望。

关键词：载体;集成;模块化标准化;智慧城市

0 引言

为迎接2023年亚洲杯开幕，作为中国承办亚洲杯的主赛场之一，昆山市对交通道路指引标识完善、沿街杆体整治等周边道路交通安全保障方面统一规划和部署。本项目（昆山市朝阳路西延改造工程）西起中环江浦路，向东横穿主城区，是亚洲杯场地进出的主要路径，为解决杆体零乱、标识排列无序等现象，结合项目改造对道路杆件进行了“多杆合一”的整治工作，进一步提升了城市公共设施服务质量，美化了城市环境。

项目研究采用“升级版”道路照明灯杆为载体的道路综合杆，采用高强度钢材或高强度铝合金型材，高8米以上，分多层设置，与交通设施杆件、监控杆件及导向标识等进行集成和整合，因此也称为“综合杆”“多杆合一”。通过综合杆建设，实现了城市家具的规范设置，完成了智慧城市中重要的基础设施建设。项目采用的综合杆具备以下显著优点：1）美观、安全，满足多杆合一功能;2）杆体结构强度达到抵抗五十年内最大强风的要求;3）所有设备与灯杆间均采用结构自防水;4）预留安装孔位与信息化接口，兼容性强;5）采用模块化设计、现场组装及可拆卸设计，维修方便。

1 综合杆集成与布置方案

1.1 载体和集成对象

道路照明灯杆作为城市道路上连续、均匀和密集布设的道路杆件，非常适合作为其它各类杆件归并整合的载体。

在综合考虑各类杆件布设要求的前提下，可集成的杆件设施一般有：路灯杆、交通标志标牌杆、信号灯杆、监控杆、路名牌杆、公共服务设施指示标志牌杆、公交站牌杆、通信杆和其它杆件。

1.2 集成原则

对城市中心城区新建或者改扩建道路工程中涉及的交通设施杆件、路灯杆件、监控杆件及导向标识等进行集成和整合时，应在满足合理有序使用道路空间、美化道路环境的要求前提下，遵循以下原则：

（1）道路杆件平面距离小于10 m时应合杆。在满足规范、功能要求和结构安全的前提下，各类杆件应按照“能合則合”的原则进行合杆。

（2）综合杆布置优先级：路口范围优先，路段在后。同时合理调整杆件间距，整体布局设计，合杆后杆件布设应同时满足所搭载设施的使用要求。

（3）在路口范围，综合杆布置应以交通信号灯和监控的点位为控制点，其他综合杆的位置，应根据以上控制点进行统筹布置。在路段上，综合杆布置应以路灯点位为控制点。

1.3 综合杆类型

以照明灯杆为载体的综合杆根据主要搭载设施的不同，一般可分为6类，见下表1。

1.4 布置方法

道路综合杆件布置需满足点位控制、整体布局、功能齐全、景观协调的总体要求，按照综合杆所在位置不同，分交叉口范围和一般路段，共2种布置方法，分别如下。

（1）交叉口范围的综合杆布置：1）在进口道停止线前或出口道车道边缘线转角前，在靠近人行横道线处布置Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类、Ⅴ类、Ⅵ类综合杆，可搭载信号灯、监控、路名牌、导向牌等;2）在停止线往后约26 m处布置Ⅲ类综合杆，可搭载监控等;3）有分车道指示牌布置需求时，应上述2）Ⅲ类综合杆后2个路灯杆间距（一般路灯间距为30 m～35 m）处布置Ⅰ类综合杆，搭载车道指示牌等，并在上述Ⅰ类综合杆后约3个路灯杆间距处布置Ⅰ类综合杆，可搭载指路牌等。

（2）一般路段的综合杆布置：在路灯杆设计点位布置Ⅰ类、Ⅴ类、Ⅵ类综合杆，可搭载小型交通标志牌、旅游景点指示标志牌、监控、环境监测和通信基站等。杆件布置在道路行车方向右侧的机非分隔带内，如果布置在人行道设施带内时，中心对齐布置，距离路缘石内边线0.5 m。

2 模块化标准化设计

以朝阳路西延改造工程采用的综合杆为例，对其结构设计和模块化标准化设计总结如下。

2.1 杆件概况

本项目的普通道路照明设计为双挑臂路灯，路灯在机动车道一侧灯高12 m，挑臂长2 m;在非机动车道与人行道一侧灯高8 m，挑臂长1.5 m。依据前述综合杆件类型，主要应用的有其中3类，即Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类综合杆，分别如下：

（1）照明+交通标志（Ⅰ类）。该路灯主杆件的材质为高强度钢材，所搭载的交通标志牌包括车道指示牌、指路标志牌、小型道路指示牌，还有警告、禁令、指示、指路、旅游区和其他标志等，距离路面高度为5.5 m。

（2）照明+机动车信号灯（Ⅱ类）。搭载的机动车信号灯采用双横杆挑臂，按信号灯组数和布置差别选用不同挑臂结构，挑臂长度分为6 m、8 m、9 m。

（3）照明+监控（Ⅲ类）。依据搭载的监控设备（智能卡口、违法抓拍、交通监测、治安监测等）安装和正常使用要求，综合杆的监控横杆挑臂长度可分为8 m～13 m、6 m

～8 m、3 m～4 m、2 m，共4种形式，距离路面高度为6 m。

除上述3类外，照明中杆灯布置在交叉口范围内且条件合适时，可考虑与路名牌、公共服务设施指示标志、4G/5G物联网基站、环境监测等进行合杆，但不得为了合杆为合杆，导致交叉口范围的路面照度等受影响。

2.2 结构设计标准

杆件结构应满足强度、刚度和稳定性验算要求，在满足功能和安全性的要求前期下尽可能简洁美观。依据综合杆类型确定各荷载作用效应组合，以最不利组合确定杆件尺寸，同时优化截面类型、连接方式、预留接口等。

考虑到加工、运输和安装的便捷性，以及强度、外观，杠体采用钢结构或铝合金结构，杠体涂色选用深空灰，与道路环境融合较好。

主要设计标准如下：

（1）设计荷载：按国标《建筑结构荷载规范》取值，结构设计使用年限50年，结构安全等级为一級;基础按《建筑地基基础设计规范》设计。

（2）道路照明：按《城市道路照明设计标准》设计，推荐采用LED光源。

（3）结构尺寸：控制综合杆杆体的截面最大直径，不大于35 cm，采用高强度钢与高强度铝合金型材等材料制作。

（4）杆体连接：综合杆杆体设施搭载采用法兰连接，预留接口。

2.3 构件的模块化标准化

本项目的综合杆设计以路灯杆件为通用单元，将与路灯杆件进行组装成型的各类杆件进行标准化设计，主要分5个标准模块：模块A（即12 m灯杆上部：灯高12 m、挑臂2 m

的一体成型单头杆模块）、模块B（8M灯杆上部：灯高8 m、挑臂1.5 m的一体成型单头杆模块）、模块C（12M-8M灯杆上部：双挑臂普通路灯杆组合模块）、模块D（信号灯双横杆挑臂模块）、模块E（F型标志横杆模块），提高了综合杆的模块化加工比例，见图1。

下面以本项目应用最多的两种组合形式为例，对模块选用和安装说明如下：

（1）Ⅱ类综合杆：除路灯主杆件外，组合构件数为2。信号灯横杆挑臂模块D距路面的安装高度为6 m，与路灯主杆件横向连接;主灯杆顶部的双挑臂普通路灯组合模块C与主杆结构竖向连接。按连接部位不同，各标准模块与主体钢杆采用法兰或螺栓连接，提高了加工、运输和现场安装的便捷性。

（2）Ⅰ类综合杆：除路灯主杆件外，组合构件数为3。F型标志牌版面模块E底缘距路面的安装高度为5.5 m，与路灯主杆件横向连接;受版面高度影响，主灯杆顶部的路灯采用独立的12 m模块A和8 m模块B，其中模块A与主杆竖向连接、模块B与主杆横向连接。

3 智慧城市建设的展望

在国内不少大城市的地方标准里，将多种模块搭载集合到一个路灯杆件上称之为多功能杆，但普通灯杆搭载各种功能模块后，没有自动根据信号反馈提供解决方案的功能，因此智慧灯杆才应该是终极发展目标。

智慧城市建设通过先进的控制系统实现物联，自动采集数据并分析，自动提供解决方案并予以警示。随着智慧灯网控制平台的发展，多功能灯杆升级的空间必然存在。利用灯杆电源，可以避免地下管线重复敷设对道路和环境的破坏，具有一次投资成本低的优点，随着多种智能设备的不断发展，综合杆将成为关注焦点，届时将能通过各种配件成套组合的技术整合过程，推进城市道路空间信息化和交互智能化水平。

4 结语

（1）以朝阳路改造工程的综合杆设计和应用为例，对杆件集成、合杆类型和布置方案进行研究，达到了杆件空间利用率提高和使用功能复合的预期目标。

（2）依据综合杆组成单元的拆装分析和结构计算，提出了综合杆主要构件（如路灯杆、信号灯横杆、3F标志横杆、单/双灯头挑臂杆等）的模块化标准化设计方案，加快了制造效率和安装速度。

（3）对智慧城市建设浪潮下的综合杆智能化发展方向进行了远景展望。

参考文献：

[1]《上海市道路合杆整治技术导则》（征求意见稿）.上海市城市综合管理事务中心，上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司.

[2]臧锋，黄李奔，等.基于城市综合杆件的物联感知网络及交互体系[J].照明工程学报，2019，30（1）：88-91+120.