Барцев А.А., к.т.н., зав. лаб. проектирования осветительных установок

Всероссийский научно-исследовательский светотехнический институт им.С.И.Вавилова

 Рис.1

  В мире существует огромное разнообразие мостов, различающихся по типу, конструкции, функциональному назначению и используемым материалам. В данной статье рассматриваются основные принципы и особенности архитектурного освещения мостов в классическом понимании, то есть сооружений через водные преграды. Рассмотрим общепринятую классификацию таких мостов. По функциональному назначению мосты подразделяются на автодорожные, железнодорожные, пешеходные и совмещенные, а также мосты-каналы для пропуска водных путей, для целей водоснабжения (акведуки), пропуска газо- и нефтепроводов. Важнейшими элементами любого моста являются опоры (быки и устои) и пролетные строения. В зависимости от конструктивной схемы пролетных строений мосты бывают балочные, арочные, рамные, консольные, висячие, вантовые, комбинированные. По материалу основной конструкции можно выделить каменные, железобетонные, стальные и деревянные мосты. Особая группа мостов — наплавные, разводные и сборно-разборные. Рисунок 1 призван продемонстрировать все это .

Многие мосты являются выдающимися памятниками зодчества и инженерного искусства. Зачастую они очень хорошо наблюдаются с разных сторон и являются зрительными доминантами в дневное время. В вечернее и ночное время это впечатление можно не только сохранить, но и усилить, используя современные средства и методы архитектурного освещения.

   Рис.2

 С точки зрения проектировщика архитектурного освещения важно, где мост расположен (в черте города, на подъезде/выезде или за городом в малолюдной местности); как, откуда и на каком фоне он будет наблюдаться, а также из каких материалов изготовлен мост. В зависимости от этого в соответствии с нормативными документами [1], [2] выбираются уровни освещенности и яркости основных элементов моста. Правильный выбор уровней освещенности и яркости в зависимости от расположения моста, его светового окружения, направлений и расстояний наблюдения является одним из важнейших условий, позволяющих органично вписать мост в окружающий световой ландшафт (если только по тем или иным причинам, не ставится обратная задача: например - аэронавигация). Некоторые примеры удачного, на мой взгляд,  представлены на рис.2.

Приступая к проектированию архитектурного освещения моста, разработчик должен ответить на следующие общие вопросы:

-          кто будет являться наблюдателями проектируемого архитектурного освещения?

-          откуда предполагаемые наблюдатели будут видеть объект?

-          на каком фоне будет наблюдаться освещенный мост?

-          какие особенности архитектуры имеет данный мост, и как они могут быть выделены архитектурным освещением?

 Рис.3

    Попробуем выяснить, кто и как видит освещение мостов, а также какие имеются особенности восприятия архитектурного освещения мостов. Мосты через водные преграды хорошо наблюдаются, как правило, и с воды, и с берегов. Очень часто они наблюдаются как пешеходами, так и водителями наземных и водных транспортных средств. Иногда освещение мостов становится важным элементом безопасности полетов для воздушных видов транспорта (самолеты, вертолеты). Все эти группы наблюдателей выполняют различные зрительные задачи: если для пешеходов и пассажиров наземного и водного транспорта важен в первую очередь эстетический аспект архитектурного освещения, то для водителей наземных и водных транспортных средств первостепенное значение имеет соответствующее функциональное освещение и/или сигнализация, а архитектурное освещение должно, по крайней мере, не мешать нормальному восприятию функционального освещения. Поэтому при разработке осветительной установки архитектурного освещения проектировщик должен обязательно учитывать наличие соответствующего функционального освещения и/или сигнализации, и предпринять все меры для предотвращения ослепления водителей автотранспорта или рулевых судов. Последнее достигается путем использования световых приборов с наиболее рациональным для каждого конкретного случая светораспределением, корректировкой кривых сил света с помощью различных экранов, козырьков, защитных решеток и линзовых рассеивателей, выбором правильных мест установки. Например, нежелательно устанавливать прожекторы таким образом, чтобы они светили с высоких конструкций моста (например, с пилона) по принципу сверху вниз по направлению к автодороге. В этом случае такой прожектор будет восприниматься водителями и пешеходами как слепящий источник в поле зрения, ухудшая зрительную работоспособность и ориентацию в пространстве, а также мешая восприятию архитектурного освещения в целом.

    Если река, через которую проходит мост, является судоходной, то в этой случае для рулевых речных транспортных средств (суда, катера, яхты и пр.) важно попасть в судоходный створ, обозначаемый красными и зелеными навигационными огнями, а также избежать опасных участков реки, обозначаемых бакенами. В этом случае архитектурное освещение не должно мешать нормальному восприятию этих светосигнальных огней, а также не должно дезориентировать рулевых (например, в случае полихромного освещения с использованием цветных светофильтров или ламп). Так, представленное на рис.3 архитектурное освещение Фортского моста в Шотландии [3] демонстрирует, на мой взгляд, не самый удачный с точки зрения судовой навигации пример осветительной установки архитектурного освещения.

 Рис.4

   С другой стороны, функциональное уличное освещение автодорожных и пешеходных мостов вносит большой вклад в общую картину архитектурного освещения. В настоящее время функциональное уличное освещение выполняется, как правило, светильниками с натриевыми лампами высокого давления, освещающими золотисто-оранжевым светом дорожное покрытие и близрасположенные конструкции моста. Также эти светильники воспринимаются наблюдателем как достаточно интенсивные самосветящиеся источники света. В связи с этим, проектирование ОУ архитектурного освещения моста, на котором действует или предполагается функциональное уличное освещение, желательно начать с выяснения влияния этого освещения с тем, чтобы в дальнейшем попытаться в максимальной степени учесть его в архитектурном освещении моста. В некоторых случаях, при соответствующем дизайне опор и светильников, ОУ уличного освещения может стать важной частью восприятия архитектуры моста в дневное время и самостоятельным элементом архитектурного освещения в вечернее время. Рис. 4, на котором представлена ОУ уличного освещения моста Васко де Гамма в Португалии, иллюстрирует вышесказанное.

Рис.5

   Другой особенностью восприятия архитектурного освещения мостов через водные преграды является отражение освещенного моста водной поверхностью. Это отражение в зависимости от состояния водной поверхности создает дополнительные световые эффекты. Если поверхность воды гладкая и спокойная, то мы получаем своего рода зеркало, которое может служить дополнительным средством архитектурного освещения. Приведенная на рис. 2-б.)  осветительная установка подвесного пешеходного моста Gateshead Millenium в г.Портстмус (Portsmouth), Англия [4] иллюстрирует вышесказанное. Однако подобный штиль на воде может смениться на волну, и тогда отражение освещенного моста размывается и "оживает", и игра отраженного изменчивой водной поверхностью света вносит своего рода динамизм в ОУ, который привлекает внимание и завораживает наблюдателя порой даже в большой степени, чем само архитектурное освещение. На рисунке 5 представлено проектное предложение по архитектурному освещению нового моста через р.Иртыш, смоделированное с помощью трехмерной компьютерной графики без учета и с учетом отражения от поверхности реки. Как видно, разница в восприятии ОУ весьма существенная. В то же время, размещая световые приборы для создания дополнительных световых эффектов за счет отражения от воды, не следует забывать, что неудачное расположение световых приборов (в особенности интенсивных прожекторов) способно вызвать неприятные слепящие блики на поверхности воды и испортить впечатление от архитектурного освещения.

Рис 6(a,б)

Рис 6(в) 

Рис 7(а,б)

     Основными приемами архитектурного освещения мостов является использование заливающего прожекторного освещения, локального освещения или их сочетания. Заливающее прожекторное освещение используется для освещения моста в целом (рис. 2-а, 6-а) или каких-либо его удаленных и труднодоступных конструкций (рис. 7-а,б), и позволяет создать для них сравнительно небольшие уровни освещенности (от единиц до нескольких десятков люкс) с хорошей степенью равномерности. Для заливающего освещения обычно используются прожекторные батареи, находящиеся на некотором удаление от освещаемого моста или его элементов (рис.7). При этом применяются, как правило, прожекторы с хорошей параболической оптикой и интенсивными газоразрядными лампами высокого давления (ДРИ, ДНаТ) мощностью от 400 до 3500 Вт, позволяющими создавать нормируемые уровни освещенности на расстояниях в десятки и сотни метров от места установки. При выборе конкретных типов прожекторов, помимо светотехнических характеристик, следует обратить внимание на степень защиты прожектора и блока ПРА от воздействия окружающей среды (не менее IP54, желательно IP65 и выше), а также на возможность работы прожектора световым отверстием вверх. В случае, если к каким-либо элементам моста доступ ограничен или невозможен, заливающее освещение может оказаться единственно возможным способом архитектурного освещения.

  Локальное освещение предполагает установку прожекторов или светильников в непосредственной близости от освещаемого элемента моста. Оно призвано выявить более интенсивным светом (по сравнению с заливающим освещением) детали конструкции и украшений моста, на которые архитектор и проектировщик освещения считают необходимым акцентировать внимание наблюдателя. Для локального освещения применяются прожекторы и светильники меньшей мощности, в качестве источников света могут использоваться все известные на сегодняшний день источники света: от ламп накаливания до светодиодных модулей. Выбор конкретных типов световых приборов и источников света определяется исходя из решаемых функциональных задач с учетом таких факторов, как климатическое исполнение прожектора/светильника, степень защиты от воздействия окружающей среды (не менее IP54, желательно IP65 и выше), доступностью светового прибора для обслуживания, срока службы источника света, а также вибрационных нагрузок в месте установки прожектора или светильника.

Вибрационные нагрузки являются весьма существенным фактором при выборе типа и мест установки световых приборов локального освещения. Рассмотрим этот фактор подробнее. Вибрации моста возникают под действием таких причин, как прохождение железнодорожного и автомобильного транспорта, прохождения большого количества людей, давление ветра, льда, навал судов на опоры, и пр., и могут привести к значительному ухудшению эксплуатационные параметры светового прибора: сократить срок службы источника света, вызвать преждевременный выход из строя элементов блока ПРА, и даже привести к механическим повреждениям светового прибора. Поэтому для предотвращения или уменьшения негативного воздействия вибрационных нагрузок на световые приборы локального освещения желательно заранее получить у проектирующей или эксплуатирующей мост организации расчетные или фактические значения вибрационных нагрузок в предполагаемых местах установки с тем, чтобы осознанно выбрать соответствующие световые приборы, устойчивые к вибрационным нагрузкам. Для снижения вибраций световые приборы локального освещения можно устанавливать на массивных конструкциях моста, в меньшей степени подверженных вибрациям, а также использовать разного рода демпфирующие приспособления.

Вопросы удобства эксплуатации осветительного оборудования имеют большое значение, особенно для систем локального освещения, так как при расположении прожекторов или светильников в труднодоступных местах затраты на замену ламп или чистку могут оказаться весьма значительными.

  Рассмотрим конкретные примеры архитектурного освещения некоторых типов мостов. На рис. 6-а, б  представлено освещение каменных арочных мостов. Освещение моста Le Pont-Neuf в Париже (рис.6-а) выполнено по принципу заливающего освещения с помощью прожекторов, установленных на одном из берегов р.Сены. Освещение Сампсониевского моста [5] через Большую Невку в Санкт-Петербурге (рис.6-б) выполнено по принципу локального освещения сверху вниз прожекторами с МГЛ и светильниками с ЛЛ и КЛЛ, установленными на пролетном строении и опорах моста, мощность ОУ составляет 24 кВт. Видно, что если заливающее освещение достаточно равномерно освещает весь мост, более мягко "вписывает" его в окружающий световой ландшафт города и в целом выглядит более спокойным, то освещение моста локальным светом создает на его элементах больший градиент освещенности, более интенсивно выделяет верхнюю часть пролетных строений и опор, и позволяет наоборот, "выхватить" мост из его окружения. Так же, локальным освещением, но по принципу снизу вверх, освещен однопролетный металлический арочный мост, представленный на рис.6-в. Здесь использованы линейные люминесцентные светильники со степенью защиты IP65, установленные по контуру арки и интенсивно выделяющие светом ее силуэт, а также выступающую часть ортотропной плиты с ребрами жесткости.

   Освещение крупных вантовых мостов представлено на рис.7 . Здесь хорошо видно, что для освещения пилонов и пролетных строений используются наземные прожекторные батареи. Освещение вант осуществляется частично локальным светом прожекторов, установленных вблизи мест крепления вант к балке жесткости, частично - заливающим светом прожекторных батарей.

Рис 8 

  На рис.8 представлено освещение моста комбинированного типа - Большеохтинского моста через р.Неву в Санкт-Петербурге (рис. 8-а), и крытого пешеходного моста через Москву-реку возле Киевского вокзала (рис. 8-б). Освещение Большеохтинского моста выполнено прожекторами и светильниками локального освещения, установленными на металлических фермах, быках и центральных башнях. Всего использовано 1146 прожекторов, общая установочная мощность- 115 кВт [5]. Осветительная установка производит хорошее впечатление, однако освещение башенок центральной части моста только лишь локальным светом не позволило в полной мере выделить их объем и форму. В результате архитектурное освещение в центральной части моста вызывает ощущение некоторой незавершенности.

ОУ нового крытого пешеходного моста через Москву-реку у Киевского вокзала выполнена с учетом совмещенного восприятия двух систем освещения: внутреннего освещения пешеходной зоны и наружного освещения основных конструкций моста [6]. Оригинально решено выделение светом контуров пешеходной галереи с помощью световых коробов. Всего использовано 1009 световых приборов и 975 метров светового короба, суммарная мощность ОУ достаточно велика - 174 кВт. В целом архитектурное освещение моста выглядит весьма интенсивным, что в общем характерно для многих ОУ г.Москвы.