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1、探究城市路灯的合理规划探究城市路灯的合理规划探究城市路灯的合理规划探究城市路灯的合理规划初中集体初中集体3 3人人 马幸马幸颖颖 仲绎仲绎霖霖 吴依伦吴依伦上海市第三女子初级中学上海市第三女子初级中学 上海上海市英特尔英才俱乐部市英特尔英才俱乐部本课题通过对上海江苏路及武定西路的路灯布局的调查，以及江苏 路部分路面的光强的均匀采集，发现江苏路路灯光强分布很不均匀 ，影响使用效果，路灯需要进行合理规划。研究中课题组将江苏路 等比例缩小并绘制图纸，根据建立江苏路的实际模型进行分析，分 析结果也和课题组实际测得的结果基本吻合；同时还分别研究了路 灯高度（以三角函数为原理的自制工具来测量路灯高度）、间
2、距以 及排列方式对路面光强分布的影响，并制作理论模型。经理论模型 和实际模型对比，发现双排路灯采用交错放置，灯高与间距比值约 为0.60.7时，结果较为理想。 本课题将研究成果实际应用于江苏路模型上，结果得出优化后的江 苏路模型光照分布基本均匀，比江苏路路灯现状合理。为使本实验 研究更具普遍意义，课题组将继续扩大调研范围，调研上海市代表 性路灯规划现状，对其布局规划的合理性提出建议，充分体现当今 社会低碳的理念。摘要摘要课题由来课题由来根据解放日报记者所说，在上海走访的一些 道路中，许多小马路路灯路灯光强分布不均。据 反映，路灯安装的位置偏高，光线又很弱，基本 上只能照亮路灯下面这片区域，如贵
3、州路、平望 街、宁波路。由此可见对城市路灯的合理规划是有必要 的。我们也通过一些参考文献搜集信息，发现有 通过进行数学演算来进行路灯优化的，但由于中 学生能力有限，课题组决定通过建模来进行进一 步探究。测高工具测高工具本课题使用了一种以三角函数为原理的自制工具来测量路灯高度 1用尺测量出测量点至被测物的水平距离。 2 将视线通过吸管的一端瞄准被测物的最高处。 3如图片2读出重垂线所示的角度a。 4 对照表格找出步骤三中测出的角度a以及他所对应的正切值。 5 通过如图片3的三角函数关系，则：灯高=身高+水平距离*角度正 切值。课题组首先调 查了江苏路及武定 西路路灯路面情况 ，初步发现了路灯 设
4、置的不合理性。 课题组将江苏路实 际数据缩小200倍并 建成了模型。调查建模调查建模课题组通过DIS系统光强传感器对江苏路模型的光强分布情况进行测量，发 现江苏路路灯路面光强分布不均匀。数据采集数据采集于是我们通过理论分析优化路灯的排列方式。若路灯按对称式 放置，则灯珠在路面上的灯照范围的圆相交，中间光强较弱的 部分较大。若路灯按交错式放置，则灯珠在路面上的灯照范围 的圆相交，中间光强较弱的部分较小。课题组通过建立理论模 型分析，发现路灯应采用交错式放置较好。优化路灯排列方式优化路灯排列方式对称式交错式本课题又根据光强的叠加原理，探究路灯的合理光照范围与路 灯高度的关系。经过初步实验，课题组认
5、为一盏路灯的光照合理范 围，应以光强降低至路灯正下方光强的一半处为最远端较为合适， 根据光强的叠加，该位置的光强将和路灯正下方光强相差无几。因 此，我们以一盏灯为例，首先将路灯竖直放置在水平的泡沫塑料板 上，测量灯珠正下方路面上的光强，并找到降低至其二分之一光强 在路面上的位置，作为光照范围最远端，再测量灯珠正下方至该位 置的距离，得到光照范围对应圆的半径。路灯的光照范围基本为一个圆，为了使整条路的光照能分布均 匀，则应将每盏路灯所对应的光照范围相切。而路灯的光照范围半 径应以灯珠正下方至二分之一该光强处的距离，根据光强叠加，那 么它们之和理论上就等于灯珠正下方路面的光强，也就能使道路上 光强
6、基本分布均匀。根据先前的测量数据和计算结果，我们发现灯 高为相邻两路灯间距的0.60.7倍时，效果最佳，光强分布较均 匀。路灯高度与路灯光照覆盖范围的关系路灯高度与路灯光照覆盖范围的关系我们根据路灯对排列方式和光照范围与路灯高度的研究结果，对江苏路模型 进行合理规划并重新搭建模型并利用DIS光强传感器对优化后的江苏路模型的光 强分布进行测量。通过对比优化前后江苏路模型的光强分布情况，我们发现合理 规划后的江苏路路面光强分布基本均匀，达到了理想效果。模型光强对比模型光强对比优化前光强分布优化后光强分布结论结论1.江苏路路灯光强分布很不均匀，部分路段路 灯间距较大，光强较弱，部分路段路灯间距太 小
7、，光强太强。 2.路灯应采用交错式（即三圆相切）放置，可 减少光照死角的面积，既安全又高效。3.路灯 按交错式放置，且灯高基本为相邻两路灯间距 的0.60.7倍，效果最佳，光强分布较为均 匀。展望展望为使本实验研究更具普遍为使本实验研究更具普遍 意义，课题组将继续扩大意义，课题组将继续扩大 调研范围，调研上海市代调研范围，调研上海市代 表性路灯规划现状，对其表性路灯规划现状，对其 布局规划的合理性提出建布局规划的合理性提出建 议，充分体现当今社会低议，充分体现当今社会低 碳的理念。碳的理念。改进建议改进建议建议继续调查上海市各区道路的路灯布局 情况，找出不足，并加以改进。 合理规划上海市各区，
8、各类型路段的路灯 ，并建立理论模型和相关数据，便于道路 整改部门参考。致谢致谢在模型的搭建及本论文的在模型的搭建及本论文的 设计及完成过程中，与专设计及完成过程中，与专 家及指导老师进行了有益家及指导老师进行了有益 的探讨，在此表示衷心的的探讨，在此表示衷心的 感谢！感谢！参考文献参考文献1.王海燕.让弄堂路灯亮起来难在哪N.解放 日报，2010-7-29（10） 2.张明.胥敏路灯安装方案的优化设计J. 中国科技财富，2010，(6):200 3.韩蕴.张兵一种城市路灯合理排布的优化设计 方法J. 物理学与社会，2007，36（ 4）：330-333 4.杨靓媛.蒋博赟.崔建伟浙江大学紫金港校区 路灯规划问题的探讨EB/OL.谢谢谢！谢！
