跳台滑雪照明设计和工程实施

时间：2022-03-12 10:46:59 所属分类：建筑科学 浏览量:

高等级体育项目照明需要考虑运动特性和场地要素，并影响灯具的安装位置和数量，进而影响到场馆的建筑、结构和景观效果。本文基于系统化的前提来进行说明，包括了照明设计简述和工程实施说明(包括灯具、灯杆、控制系统、供电等)，希望能对同类型场地的设计、建设提供一

　　高等级体育项目照明需要考虑运动特性和场地要素，并影响灯具的安装位置和数量，进而影响到场馆的建筑、结构和景观效果。本文基于系统化的前提来进行说明，包括了照明设计简述和工程实施说明(包括灯具、灯杆、控制系统、供电等)，希望能对同类型场地的设计、建设提供一定的帮助和借鉴。

　　1比赛场地形式和运动特点

　　跳台滑雪起源于挪威，并在1924年列为冬奥会项目。跳台滑雪的比赛区域为标准形式设施，在1976年，国际滑雪联合会将标准坡度(NH)和大坡度(LH)跳台由K70和K90调整为K90和K120，并沿用至今。跳台滑雪场地包括了比赛和比赛相关区域、暖房、裁判塔、教练台、观众席等区域，其中比赛区域由助滑道、着陆坡、停止区构成，比赛相关区域还包括助滑道之前的准备区和停止区之后的离场区、采访区等(图1)。跳台滑雪通过助滑道获得初始速度，腾空后在空中长距离飞行并最终落地，根据从台端到着陆区域的飞行距离和空中姿态评分。跳台滑雪技术专业性强、速度快，在助滑道的末端可以达到110km/h的速度，极具观赏性。

　　2高等级体育转播照明的需求

　　转播照明的要素主要与摄像机的位置和需求、运动的速度、拍摄距离等因素有关，转播照明的考虑元素分为通用因素和特性因素。在相关区域和空间，应该按照摄像机的实际位置和方向计算垂直照度，并考虑飞行时的典型计算网格[1]。

　　2.1转播照明的通用因素

　　(1)CIE169技术报告，根据摄像机距离，需要分级处理;距离越远，照度要求越高。(2)CIE83技术报告，根据运动速度不同，需要分级处理;速度越快，照度要求越高。(3)转播清晰度要求越高，对照度要求越高。(4)慢动作摄像机回放速度越慢，对照度要求越高。

　　2.2跳台滑雪对照明产生重大影响的特性因素

　　(1)具有较大坡度的比赛场地。雪地照明设计的平面与水平面的夹角是一个变化的曲面，且坡度较大，这导致两个问题，一是雪面的照度，二是眩光评价的参考背景平面(图2)。首先，涉及到摄像效果的背景，雪面照明需要有较好的照度均匀度，而对于高清转播要求的照度，应该理解为雪面照度而非纯粹的水平照度。其次，由于运动员在下落过程中，视线是助滑道和雪道，而作为GR评价的最大因素之一的环境面反射比、背景环境面，也是设定的雪面，而非某个水平面。(2)空中姿态也是照明服务的重要环节。跳台滑雪的重要特性之一就是具有相当长路径是在空中的，这个高度可能会在助滑道方向轨迹左右一定范围内(由于运动员原因和风的问题，大概率不会是完全沿着助滑道的投影方向)，高度在雪面以上0～5m范围(包含运动员身高的高点位置)，这需要在照明验证中，考虑多个高度可能性的垂直照度。(3)高速度对照明指标要求很高。跳台滑雪项目根据CIE83技术报告要求，属于B类运动，速度较快，而对于摄像机距离，位于缓冲区的摄像机的摄像距离普遍会超出100m，为了防止摄像机跟拍运动员高速飞行过程中的照明出现过度的明暗交替，针对每个摄像机，都需要有较高的均匀度[3]。

　　3照明设计的数据标准

　　由于大型比赛赛时照明除了比赛区域(FOP)之外，还包括众多的外围辅助区域，本文将仅对比赛区域(FOP)照明进行描述，如表1所示。为了保证场地用途的多样化，控制系统具备可开放的端口[4]。

　　4照明项目使用的设备和实现方式

　　跳台滑雪照明设备由两部分构成：1)助滑道使用的两侧连续的带状照明灯具，安装在助滑道结构的侧壁上，提供为运动员的助滑道照明和为摄像机的运动员垂直照度。由于垂直照度需要满足多个机位的接力式的连续拍摄需求，垂直照度需要不仅仅是垂直于运动员的行进方向，而是需要来自多个方向，而灯具仅能连续线性安装，因此所有照明照度和均匀度的数据来自于合理灯具配光的支持。2)起跳区、着陆坡、结束区照明的灯杆投光灯灯具。使用多个灯杆，连续完成区域的照明，本项目使用15灯杆设计，用密集的灯杆布置满足高质量的照明要求，当然如果照明等级较低时，灯杆数量应该可以适量减少。由于跳台滑雪场地基于山坡建造，灯杆的位置均设置在山体，受到山体结构和植被的影响，大部分灯杆位置不会在理想位置，这会导致一些问题，比如垂直照度均匀度、灯杆阴影、建筑物的阴影(如裁判塔)问题，需要在设计中进行逐项解决(图3)。照明灯具的投射方向尽量避免了对运动员、裁判员造成的眩光，且在设计中考虑逸散光控制，保证与场地与环境照明比率大于5∶1[2]。本项目的投光灯具全部使用智能照明系统，可以通过调光方式完成赛时模式、赛后训练和赛后商业使用间快速准确地进行模式切换。照明灯具在模式调整后的关键参数依然满足使用需求，尤其是频闪指标依然会非常优秀。灯杆之间使用光纤连接到控制室，用极为简易的操作即可完成转换，由于系统具备可开放的特性，在赛后通过扩展可非常简单的和演出灯光系统联动，实现商业使用用途，为场馆未来提供多用途可能。

　　5场地照明

　　场地照明对赛事和转播至关重要，因此所有的场地照明灯具分为A、B两个回路供电，每个系统各带大约50%照明负荷(是指保证50%场地照明照度所涉及的灯具)。从供电系统上A、B两个系统也是分开的。一旦出现供电故障，需要保证50%场地照明不受影响，包括水平、垂直照度和均匀度等[5]。

　　6项目实施

　　本项目实施中，难度较大的是灯杆的定位、基础安装和灯杆吊装。由于灯杆安装所在位置均位于赛道两侧的山坡上，是石头结构的山体，且坡度大。部分基础需要首先爆破完成，且较高的灯杆需要更稳定的基础结构，而山体结构的爆破，可能会影响已建成的主结构和裁判塔等附属建筑的结构安全，经过严格的验证和审核并合理工程顺序后，安装基础得以顺利实现。灯杆灯具使用1580W体育专用LED投光灯灯具完成，每个灯杆安装数量如表2所示。助滑道灯具由助滑道设备供应商完成最后的整合，共使用730套助滑道专用LED线条灯具完成。灯具安装在助滑道两侧的钢结构上，每侧2条，分别侧向投射到助滑道预定的位置上。照明灯具在安装后依照设计文件进行调试，历经前期准备、灯具调试(角度调试)、初步测量、精确调整、提交验收的标准流程完成[6]。由于实施的造雪具有较大的厚度，在造雪完成后，最后进行一次检测和精确调整才能完成实施。

　　7总结

　　跳台滑雪比赛高质量转播需要高质量的照明系统，而跳台滑雪场地一般构筑在自然山体的山坡上，因此，照明系统大部分需要被自然的山体结构所左右，在实施过程中具有较高的难度，而对于高质量比赛转播需要高质量的照明系统，这些限制条件和特殊需求都会提高设计和实施的难度。在跳台滑雪项目中，山体测绘和地质条件核验是重要的先决条件。在国内经过了多个国际大赛的场地建设洗礼后，我国的照明设计能力已经获得很大提高，相信在未来的国际一流赛事中，会做出更多更优秀的作品，满足比赛使用需求，并满足电视观众的视觉需求。

　　《跳台滑雪照明设计和工程实施》来源：《照明工程学报》，作者:朱悦

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