火車站照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

徐愛榮

鄭州鐵路局設(shè)計(jì)所，河南 鄭州 450000

1 車站照明系統(tǒng)現(xiàn)狀

鐵路作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)設(shè)施和大眾化交通工具，在當(dāng)前加快建設(shè)節(jié)約型社會(huì)中肩負(fù)著重要的責(zé)任，面臨著艱巨的任務(wù)。

車站傳統(tǒng)照明包括旅客站臺(tái)、候車廳、分配廳、售票大廳、旅客地道、旅客天橋照明。照明燈具主要以高壓鈉燈、高壓汞燈、日光燈為主，輔以白熾燈等其它燈具。其中高壓汞燈、白熾燈能耗高，光效低，顯色指數(shù)差，壽命相對(duì)來說較短。目前，照明燈控制是人工手動(dòng)控制，燈具分組不合理，無法實(shí)現(xiàn)按需布光照明，不符合綠色照明要求，造成了電能的大量消耗，加大了車站的成本支出。在火車站建設(shè)“綠色照明控制系統(tǒng)”是改善電力負(fù)荷緊張，節(jié)約車站運(yùn)行成本、節(jié)約社會(huì)資源的有效途徑。

2 車站綠色照明設(shè)計(jì)方案

2.1 燈具改造

2.1.1 鐵路站房照明設(shè)計(jì)要求

根據(jù)《鐵路旅客車站建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50226-95和《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，燈具布置和節(jié)能計(jì)算按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

2.2.2 燈具選擇

光源的主要指標(biāo)有光效（lm/W）、顯色指數(shù)（Ra）和平均壽命（h）等。大型、特大型站房總的特點(diǎn)是占地面積大、凈空高、照明時(shí)間長(zhǎng)，應(yīng)選擇光效高、壽命長(zhǎng)、顯色性較好的光源。下表列出了幾種常見燈具的技術(shù)特性。見表1。

表1

綜合以上因素，在各照明場(chǎng)所按照度需要安裝緊湊型熒光燈、金屬鹵化物燈高效燈具，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，按燈具布置進(jìn)行分組，具體分布及分組根據(jù)照明場(chǎng)所形狀、面積、照度標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定。

2.2 線路敷設(shè)

站臺(tái)燈按站臺(tái)、股道分組布線，這樣站臺(tái)燈組可以實(shí)現(xiàn)按股道開燈，并可根據(jù)不同的作業(yè)過程靈活選擇開啟的燈組數(shù)。候車廳按照明區(qū)域分組布線，根據(jù)候車時(shí)段實(shí)行分時(shí)、分批開、關(guān)燈。

2.3 建設(shè)綠色照明自動(dòng)控制系統(tǒng)

2.3.1 車站綠色照明控制系統(tǒng)功能及節(jié)能技術(shù)概述

照明自動(dòng)控制系統(tǒng)采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、時(shí)控、光控，可使車站的站臺(tái)、候車室、進(jìn)站大廳、售票廳、地下通道、行包房和其它公共場(chǎng)所等主要場(chǎng)所的照明實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制。根據(jù)各車站實(shí)際情況設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)，例如照明燈盞數(shù)、四季開關(guān)燈時(shí)間、定期晝夜交換時(shí)間、列車到達(dá)前提前開燈時(shí)間、列車開出后延時(shí)關(guān)燈時(shí)間、強(qiáng)制開關(guān)燈等。通過RS-485總線將控制信息發(fā)送至控制柜的邏輯編碼譯碼器，最后由邏輯編碼譯碼器將控制信號(hào)傳送到相應(yīng)的終端執(zhí)行設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)站臺(tái)、候車室、進(jìn)站大廳、售票廳、行包房和其它公共場(chǎng)所照明的自動(dòng)控制。同時(shí)，將實(shí)際控制效果反饋給工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，以便主機(jī)檢查、檢驗(yàn)運(yùn)行效果，并具有對(duì)日常工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控、錯(cuò)誤報(bào)警、自動(dòng)記錄以及系統(tǒng)數(shù)據(jù)維護(hù)等功能。

自動(dòng)控制的節(jié)能方法，主要是通過自動(dòng)化控制技術(shù)對(duì)照明燈進(jìn)行自動(dòng)啟閉，根據(jù)不同的作業(yè)過程（預(yù)告、到達(dá)、停檢、發(fā)出），可以點(diǎn)亮不同的燈盞數(shù)，以達(dá)到節(jié)能的目的。這種技術(shù)代替了人工反復(fù)、無序的操作，有效減少了人工操作在操作時(shí)間上帶來的電能消耗。其根本就是通過運(yùn)用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，合理啟閉照明燈或減少照明燈的開啟數(shù)量，以此來達(dá)到降低能耗的目的。

綠色照明自動(dòng)控制系統(tǒng)中特有的“智能節(jié)電調(diào)控器”，日常可起到穩(wěn)壓的作用，減少因電網(wǎng)電壓過高而產(chǎn)生的電能損耗，并可根據(jù)系統(tǒng)主控計(jì)算機(jī)的軟件設(shè)置，多時(shí)段自動(dòng)控制，靈活調(diào)整燈組的工作電壓，使燈具工作在穩(wěn)定合理的工作狀態(tài)。并可有效地延長(zhǎng)燈具壽命。

另外，根據(jù)照明燈具（尤其是高壓氣體放電燈）及線路功率因數(shù)普遍偏低的情況，在每個(gè)終端控制柜內(nèi)各設(shè)一套自動(dòng)無功補(bǔ)償裝置，此裝置可對(duì)照明線路的功率因數(shù)進(jìn)行在線自動(dòng)偵測(cè)、計(jì)算、投入補(bǔ)償，有效提高線路的功率因數(shù)并將其控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，以減少因線路功率因數(shù)過低而造成的電能損耗。

計(jì)算機(jī)通過采集旅客列車預(yù)報(bào)系統(tǒng)的列車運(yùn)行信息或通過自身數(shù)據(jù)庫(kù)所建立的車次信息、現(xiàn)場(chǎng)光照度傳感器數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)時(shí)間，組合邏輯判斷，并發(fā)送控制指令給控制終端的邏輯編/譯碼器，實(shí)現(xiàn)在光照度低于設(shè)定值，或者達(dá)到系統(tǒng)設(shè)置的開燈時(shí)間，以及有車到站時(shí)打開燈具，其余情況下照明燈關(guān)閉，以節(jié)約能源。同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)照明燈組的工作狀態(tài)可通過系統(tǒng)反饋在主控計(jì)算機(jī)上實(shí)時(shí)顯示出來，以便監(jiān)控和操作。

2.3.2 綠色照明自動(dòng)控制系統(tǒng)的節(jié)能效果

建設(shè)車站綠色照明自動(dòng)控制系統(tǒng)，主要是為了實(shí)現(xiàn)車站照明的智能化管理從而達(dá)到節(jié)能效果。車站照明自動(dòng)控制系統(tǒng)，將改變?cè)瓉碛捎谌斯た刂扑斐傻氖Э貭顟B(tài)，同時(shí)系統(tǒng)中采用了智能節(jié)電器，可避免因電網(wǎng)電壓過高而帶來的電能損耗，無功補(bǔ)償設(shè)備可對(duì)功率因數(shù)進(jìn)行自動(dòng)偵測(cè)、補(bǔ)償，從根本上實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源的目的，提高車站的現(xiàn)代化管理水平。

綠色照明自動(dòng)控制系統(tǒng)針對(duì)候車廳、售票廳的燈具，可在控制軟件中設(shè)定一定數(shù)量的時(shí)間段和不同數(shù)量的燈組，系統(tǒng)在到達(dá)軟件設(shè)定的時(shí)間段后，對(duì)照明燈具采用關(guān)閉部分燈組或降功率運(yùn)行的方法來完成節(jié)能降耗的目的。

站臺(tái)的節(jié)能方法，就是根據(jù)各站臺(tái)列車車次的運(yùn)行時(shí)間，通過系統(tǒng)軟件加以判斷，當(dāng)站臺(tái)空閑時(shí)間滿足照明燈具啟閉的時(shí)間要求時(shí)，即關(guān)閉站臺(tái)上的部分或全部燈組，當(dāng)同一站臺(tái)兩列車間隔時(shí)間較短，燈組不能關(guān)閉時(shí)，則燈組自動(dòng)進(jìn)入降功率運(yùn)行，同時(shí)根據(jù)不同的作業(yè)過程（預(yù)告、到達(dá)、停檢、發(fā)車），可以點(diǎn)亮不同的燈盞數(shù)，以達(dá)到節(jié)能的目的。

當(dāng)股道有列車?？繒r(shí)，相關(guān)站臺(tái)的常明燈、行車燈打開，以保證旅客安全乘降，滿足行包裝卸作業(yè)及站臺(tái)管理的需求。當(dāng)列車離站，相關(guān)站臺(tái)的行車燈關(guān)閉。

以南陽車站照明改造為例，南陽車站原為傳統(tǒng)照明，現(xiàn)改造為綠色照明，首先按上述原則將室內(nèi)燈具更換為75W金屬鹵化物燈，站臺(tái)等室外燈具更換為65W緊湊型熒光燈，并使用綠色照明自動(dòng)控制系統(tǒng)。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，南陽車站在進(jìn)行燈具改造后每天照明用電量比改造前可節(jié)省207.24kW·h。每年可節(jié)省75642.6kW·h，整個(gè)客場(chǎng)照明實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制后每天可節(jié)約電量共為175.56kW·h。按南陽地區(qū)工業(yè)用電價(jià)0.78元/kW·h收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，可分別為車站每年減少運(yùn)營(yíng)支出約59001元、49981元，合計(jì)108982元。