LED燈新光源在鐵路編組站照明中的應(yīng)用

黃大鵬，杜雅蘭，鄭偉浩，尹守遷，徐導(dǎo)鋒

(1.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院節(jié)能環(huán)保勞衛(wèi)研究所，北京 100081; 2.上海鐵路局喬司站，浙江 杭州 311101;3.上海鐵路局計(jì)統(tǒng)處，上海 200071)

1 概況

鐵路站場(chǎng)編組站占地面積大且規(guī)模不等，照明主要用于調(diào)車(chē)場(chǎng)、到發(fā)場(chǎng)、倉(cāng)庫(kù)庫(kù)房、雨棚、道路和辦公場(chǎng)所，部分編組站為獨(dú)立單位，部分編組站為客運(yùn)、貨運(yùn)混合單位。編組站光源種類(lèi)主要為高壓鈉燈，其次為金鹵燈和節(jié)能燈;編組站站場(chǎng)的照明主要以燈橋照明為主，輔以少量的投光燈塔，部分建筑頂部增設(shè)投光燈、高桿燈。編組站的燈橋、燈塔照明，一般采用投光燈和吊燈直射型燈具的組合照明方式。目前鐵路編組站站場(chǎng)照明主要存在的問(wèn)題有:①照度低，場(chǎng)區(qū)一般的照度低于1 lx，照明水平較高的編組場(chǎng)，照度也只有幾個(gè) lx左右，且照度不均勻;②用電能耗高，現(xiàn)在編組場(chǎng)燈橋基本采用每股道兩盞400 W高壓鈉燈分別向兩側(cè)照射，照明負(fù)荷大，且夜間作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)。

鐵路站場(chǎng)的照明節(jié)電技術(shù)，是鐵路節(jié)能環(huán)保的重要方面，會(huì)產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益［1］。為了解鐵路站場(chǎng)照明光源的應(yīng)用效果，研究鐵路站場(chǎng)各照明場(chǎng)所的適用光源，編組站選取上海鐵路局喬司編組站到發(fā)線燈橋，采用新型LED燈作為照明光源，與編組站既有高壓鈉燈光源進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比試驗(yàn)，考察所選取的LED光源的各項(xiàng)主要技術(shù)參數(shù)及節(jié)能效果是否滿足不同鐵路站場(chǎng)照明的要求。

喬司站2007年用電量為213萬(wàn)kWh，照明用電量占總用電量的50%。其中燈橋、燈塔和電桿耗電量占車(chē)站照明用電量的65.8%。同一燈橋的燈具安裝高度相同，光源為400 W高壓鈉燈，為不等燈距。燈橋高壓鈉燈的安裝見(jiàn)圖1。

圖1 喬司編組站燈橋(400 W高壓鈉燈)

2 燈橋?qū)Ρ仍囼?yàn)方案

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比試驗(yàn)是在改造鐵路站場(chǎng)既有照明場(chǎng)所的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，對(duì)比試驗(yàn)要求兩種光源的照明場(chǎng)所條件基本一致，包括對(duì)比光源數(shù)量、照明面積、安裝高度、環(huán)境溫度等［1］。

喬司編組站到發(fā)線兩燈橋相距400 m，每座燈橋長(zhǎng)度為160 m，燈橋兩側(cè)分別裝有40共80盞燈，燈間距為3～5 m。在燈橋西側(cè)上安裝20盞185 W的LED燈，燈橋其他60盞燈為新安裝的400 W高壓鈉燈。更換光源后將兩種對(duì)比數(shù)量光源分出回路，安裝電度表;因線路原因，選取10盞LED燈與10盞400 W高壓鈉燈進(jìn)行用電量和照度等參數(shù)的對(duì)比，并進(jìn)行照明效果和節(jié)電效果分析。

3 燈橋光源性能

喬司編組站兩種燈的外形見(jiàn)圖2、圖3，電氣參數(shù)說(shuō)明如下。

圖2 喬司站燈橋185W的LED燈

喬司編組站到發(fā)線燈橋西側(cè)185 W的 LED投光燈，主要電氣參數(shù)為:工作電壓 Vcc 90 V，LED消耗功率 Pled 158 W，出光角 2θ1/2為10deg.;色溫 CCT(2 850 K)，演色性 CRI＞55%，電源轉(zhuǎn)換效率 PE＞0.90，功率因子 PF＞0.95;防塵防水IP65。

圖3 喬司站燈橋400 W高壓鈉燈

喬司編組站到發(fā)線燈橋400 W高壓鈉燈，主要電氣參數(shù)為:啟動(dòng)電流7.5 A，工作電流4.60 A;工作電壓100 V;光通量48 000 lm;色溫2 000 K;顯色指數(shù)20;燈頭型號(hào):E40;電弧管汞含量超出ST/T11363－2006(China RoHS Status)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限量要求。

4 對(duì)比參數(shù)及測(cè)量方法

4.1 照度對(duì)比

室外投光燈照度測(cè)量的方法是以垂直于光源的方向?yàn)檎斩葴y(cè)量面，沿股道方向布點(diǎn)，分為水平放置照度計(jì)與垂直股道方向放置照度計(jì)，兩種測(cè)試結(jié)果的最大值作為最大照度值;以平行于燈橋方向，等間距測(cè)量照度來(lái)計(jì)算照度均勻度。照度測(cè)試時(shí)間為開(kāi)燈后2h左右進(jìn)行，以穩(wěn)定光源照明效果。

4.2 用電量對(duì)比

確定對(duì)比試驗(yàn)的照明場(chǎng)所光源配電情況，并加以描述，確定電表電量計(jì)量的準(zhǔn)確性并記錄讀數(shù)。

5 燈橋試驗(yàn)結(jié)果與分析

喬司編組站到發(fā)線燈橋20盞LED燈與既有的20盞400 W高壓鈉燈進(jìn)行用電量和照度等參數(shù)的對(duì)比分析。

5.1 照度測(cè)試

對(duì)燈橋進(jìn)行照度和照度均勻度測(cè)量。照度測(cè)量數(shù)目，以正下方垂直高度為起點(diǎn)向一側(cè)走行，測(cè)試點(diǎn)為10 m 1個(gè);按照標(biāo)準(zhǔn)，以到發(fā)線股道為測(cè)試線，被照面以軌面為基準(zhǔn)測(cè)量。對(duì)照度進(jìn)行4次測(cè)試，照度測(cè)量數(shù)據(jù)如表1。

照度測(cè)試結(jié)果表明:在燈橋30 m內(nèi)，鈉燈光源照度要高于LED新光源照度，但大于30 m后LED新光源照度要明顯高于高壓鈉燈光源。在距離燈橋100 m處，進(jìn)行兩種光源的均勻度對(duì)比測(cè)試。結(jié)果表明，高壓鈉燈均勻度為0.95，LED燈的均勻度為0.89。兩種類(lèi)型光源的均勻度都較好。

表1 照度測(cè)試數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表E/lx

5.2 用電量測(cè)試

為保持燈橋燈的線路三相平衡，分路安裝電度表，進(jìn)行10盞185W的LED燈與10盞高壓鈉燈的用電量對(duì)比。喬司編組站燈橋燈兩種光源的電表計(jì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2。

表2 喬司編組站燈橋電量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表

10盞LED燈與10盞高壓鈉燈進(jìn)行用電量比較分析，計(jì)算如下:

LED燈與高壓鈉燈光源理論功率比為400: 185=2.16;點(diǎn)燈1個(gè)月時(shí)，兩種光源用電量比值為2229∶1018=2.19;點(diǎn)燈2個(gè)月時(shí)，兩種光源用電量比值為 4272∶1763=2.42。從計(jì)算可以看出，照明1個(gè)月時(shí)兩種類(lèi)型光源實(shí)際消耗的用電量比是2.19，與在相同時(shí)間內(nèi)功率比2.16基本一致，說(shuō)明鈉燈實(shí)際用電量是LED燈的2倍多，其他元件包括線路的電量損耗也稍大于 LED的電量損耗。第二個(gè)月高壓鈉燈與LED燈的用電量比值高于理論功率比，可能是照明設(shè)備老化而致消耗增多。用電量的測(cè)試結(jié)果表明，LED燈較高壓鈉燈具有很好的節(jié)能效果。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀察可以看出喬司站燈橋的兩種光源在霧天均具有良好的穿透性。

6 對(duì)比試驗(yàn)結(jié)論

(1)編組站燈橋采用185W新型LED燈替換400 W的高壓鈉燈，在國(guó)內(nèi)鐵路站場(chǎng)尚屬首次。

(2)照度測(cè)試結(jié)果表明，喬司編組站185W的LED燈照度值明顯超過(guò)400 W高壓鈉燈，照明效果好且差異顯著。

(3)用電量的測(cè)試結(jié)果表明，185W LED燈比400 W高壓鈉燈節(jié)能57%，LED燈較高壓鈉燈具有很好的節(jié)能效果。

(4)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀察和霧天效果圖片，可以看出喬司站燈橋的兩種光源，LED燈和高壓鈉燈均可穿越霧中投光，在霧天均具有良好的穿透性。

(5)LED固態(tài)光源照明沒(méi)有閃爍，可減低視覺(jué)疲勞。無(wú)汞、安全，對(duì)防止光源對(duì)人體的傷害具有長(zhǎng)期有效的改善。LED燈可在溫度較低的環(huán)境中啟動(dòng)，低電壓使用，壽命長(zhǎng)，可節(jié)省電纜成本，同時(shí)降低運(yùn)行成本。

(6)本項(xiàng)目屬循環(huán)經(jīng)濟(jì)與節(jié)能減排領(lǐng)域，為我國(guó)鐵路編組站照明應(yīng)用技術(shù)的高速發(fā)展提供了決策依據(jù)，具備很強(qiáng)的針對(duì)性和實(shí)用性，具有巨大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)及環(huán)境效益。

［1］ 黃大鵬，張伯敏，陳曉帆，等.新型LED燈光源在鐵路客站照明中的應(yīng)用［J］.鐵路節(jié)能環(huán)保與安全衛(wèi)生，2011，1 (3):121－124.