綠色視角下的軌道交通照明系統(tǒng)節(jié)能研究

戴夢云 侯曉蓉 洪俊偉

摘?要：隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程進(jìn)一步加大，地鐵作為城市軌道交通的重要組成部分，其能源需求已逐漸成為城市能源消費(fèi)的主體，而車站照明用電量占能源消耗總量的30%左右，照明系統(tǒng)存在低效光源、高能耗燈具等設(shè)備的使用和低效的照明控制管理方式，造成能源的不必要浪費(fèi)。因此，研究地鐵車站照明系統(tǒng)的能源消耗及改善，對地鐵能源效率的提升和可持續(xù)發(fā)展實(shí)現(xiàn)具有重要意義。本論文從低碳節(jié)能視野，對影響地鐵車站照明系統(tǒng)的主要因素進(jìn)行剖析，結(jié)合影響照明系統(tǒng)的能源消耗的主要因素，以南昌市地鐵一號(hào)線為例，從設(shè)計(jì)與節(jié)能角度分析地鐵車站不同區(qū)域的照明要求，并運(yùn)用DIALux軟件論證地鐵站廳照明的最佳節(jié)能設(shè)計(jì)方案，提出采用智能控制技術(shù)以有效改善地鐵車站照明系統(tǒng)的節(jié)能模式。為綠色交通的發(fā)展模式提供借鑒。

關(guān)鍵詞：照明系統(tǒng);影響因素;區(qū)域照明節(jié)能設(shè)計(jì);智能照明控制技術(shù)

中圖分類號(hào)：F062.4??????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A??????文章編號(hào)：1008-4428（2018）07-0143-04

一、 引言

地鐵作為城市軌道交通的主要系統(tǒng)制式，發(fā)展尤為迅速。目前擁有地鐵運(yùn)營線路的城市已由2012年的17個(gè)增加至27個(gè)，運(yùn)營里程也由1740公里增長至3169公里，城市軌道交通年客運(yùn)量由2012年的87億人次增加至2016年底的160.9億人次。截至2016年底，獲準(zhǔn)建設(shè)軌道交通的城市由2012年的35個(gè)增加到43個(gè)。到2020年建設(shè)地鐵車站預(yù)計(jì)近千個(gè)，地鐵運(yùn)營里程達(dá)到8133公里，“十三五”期間新增里程為“十二五”期間的3.8倍。

作為承接“中部崛起計(jì)劃”的江西省核心城市南昌，正大力推行城市軌道交通建設(shè)，目前已建成地鐵一號(hào)線并投入使用，未來將新增三條地鐵，預(yù)計(jì)將于2021年全部投入運(yùn)營。但江西省能源供應(yīng)嚴(yán)重依賴外部資源，地鐵建設(shè)的高投入與高能耗使其能源供求矛盾加劇。地鐵交通系統(tǒng)的能耗問題成為該省城市軌道交通建設(shè)要解決的關(guān)鍵問題之一。

由于地鐵建設(shè)位置的特殊性，地下采光主要依靠人工照明來實(shí)現(xiàn)，以滿足地鐵運(yùn)營的照明需求。據(jù)規(guī)定，地鐵照明系統(tǒng)占地鐵車站平均設(shè)備負(fù)荷的14.2%—16.1%。而交通部數(shù)據(jù)顯示，地鐵車站照明運(yùn)行的用電量占總用電量高達(dá)20%—30%，以北京、上海和深圳等一線城市為例，其地鐵的耗電量占運(yùn)營成本達(dá)30%以上，即年耗電量在1億千瓦時(shí)左右。受到設(shè)計(jì)規(guī)范限制和運(yùn)營監(jiān)管不到位影響，照明系統(tǒng)中存在大量低效率光源、低節(jié)能性燈具設(shè)備的使用和低效照明控制方式，不合理用電消耗占50%以上。因此車站照明系統(tǒng)存在巨大的節(jié)能空間。

隨著社會(huì)需求增加，城市居民對地鐵的要求也由單一的物質(zhì)需求提升到心理層面。地鐵內(nèi)部環(huán)境的舒適度主要取決于地鐵車站的光環(huán)境，舒適的光環(huán)境一定程度上可以釋放居民的生活和工作壓力，增加乘客的舒適感和愉悅感。從節(jié)能角度和社會(huì)服務(wù)價(jià)值來看，根據(jù)地鐵車站特點(diǎn)、重點(diǎn)區(qū)域要求、乘客的出行行為和視覺平衡等要求，提供既經(jīng)濟(jì)節(jié)能又安全舒適的地下照明，是地鐵照明工程中亟待解決的問題。計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展促使地鐵車站照明系統(tǒng)不斷趨于信息化和智能化，但由于成本問題，智能照明未得到廣泛的應(yīng)用。

本文以“技術(shù)+管理”的能效提升為導(dǎo)向，通過對地鐵照明系統(tǒng)運(yùn)行能耗的成因進(jìn)行綜合分析，選取由德國DIAL

Gmbh公司開發(fā)的DIALux照明設(shè)計(jì)軟件，針對光環(huán)境要求，結(jié)合智能控制模式，設(shè)計(jì)出地鐵車站照明系統(tǒng)的節(jié)能方案，為地鐵車站照明系統(tǒng)的技術(shù)設(shè)計(jì)和節(jié)能管理提供思路。

二、 影響地鐵車站照明系統(tǒng)的因素

本文選取影響地鐵車站照明的主要因素進(jìn)行分析，通過對照度、色溫、炫光、明適應(yīng)與暗適應(yīng)的分析，可為地鐵照明系統(tǒng)節(jié)能方案的設(shè)計(jì)提供解決思路。

（一）照度

照度是指物體被照亮的程度。根據(jù)地鐵光環(huán)境評價(jià)指標(biāo)體系，物體被照亮的程度應(yīng)符合人眼和設(shè)計(jì)的要求。因此應(yīng)將照度控制在合理的范圍內(nèi)，既保證地鐵車站的照明效果，提高乘客的舒適度，又能節(jié)能環(huán)保，避免不必要的能源消耗。

《城市軌道交通照明規(guī)定（GB/T16275-2008）》對地鐵車站的各區(qū)域照明光源照度做出了詳細(xì)的劃分。該規(guī)定根據(jù)不同時(shí)段、不同人流量等情形將照度控制的合理范圍做了要求。

（二）色溫

色溫是照明的功能性與藝術(shù)性結(jié)合，即色溫既可以實(shí)現(xiàn)照明的功能，又可以提高乘客的舒適感?！冻鞘熊壍澜煌ㄕ彰鳂?biāo)準(zhǔn)（GB/T16275-2008）》要求在設(shè)計(jì)節(jié)能的燈光布置方式時(shí)，應(yīng)考慮到色溫因素，根據(jù)車站不同地點(diǎn)的色溫要求，將照明的功能性與藝術(shù)性充分結(jié)合起來。一般低于3000K色溫的光源，使人感到親切、溫暖、休閑;過渡性地帶保持自然的4000K左右的色溫較好;站臺(tái)邊緣適宜選用5700K左右的色溫;選用6500K色溫以上的光源顯得清涼，使人行動(dòng)快捷，適合運(yùn)用在地下商業(yè)空間。

（三）眩光

眩光是指視野中由于產(chǎn)生不均勻亮度分布，或在空間或時(shí)間上存在著極端的亮度對比，以致引起視覺不舒適和降低物體可見度的視覺條件?？梢酝ㄟ^增加光源的背景亮度或者降低光源的表面亮度來消除不舒適眩光，也可以調(diào)整光源的亮度、視野中光源的數(shù)量和位置、光源表面的尺寸和眼睛的適應(yīng)亮度水平來消除眩光對視覺造成的干擾。在進(jìn)行照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)避免由于亮度分配不均而產(chǎn)生的不舒適眩光現(xiàn)象，保證照明的功能性與乘客的舒適性。

（四）明適應(yīng)與暗適應(yīng)

地鐵車站大多設(shè)置在地下，乘客在進(jìn)出站口時(shí)由于光源條件的急劇變化，可能會(huì)產(chǎn)生看不清周圍事物的現(xiàn)象。由暗處到亮處的視覺對環(huán)境亮度變化的順應(yīng)性稱為明適應(yīng)，反之稱為暗適應(yīng)。在進(jìn)出地鐵口的過程中，明暗適應(yīng)會(huì)在心理和生理上給乘客帶來一定程度的不舒適感。分析表明，照明條件應(yīng)略高于眼睛適應(yīng)光的水平，才能避免這兩種現(xiàn)象的發(fā)生。乘客暗適應(yīng)的時(shí)間為三十分鐘到四十分鐘，而明適應(yīng)的過程持續(xù)約一分鐘。地鐵車站照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮到明暗交替因素的影響，用過渡照明設(shè)計(jì)來滿足眼睛的適應(yīng)性的要求，減少事故發(fā)生。

三、 照明系統(tǒng)區(qū)域燈光布置節(jié)能設(shè)計(jì)

（一）光源布置的區(qū)域性分析

地鐵車站根據(jù)功能可分為三個(gè)區(qū)域，分別是出入口區(qū)、站廳區(qū)和站臺(tái)區(qū)。各區(qū)域之間相互包含相互連接，照明設(shè)置因其功能不同側(cè)重點(diǎn)有所不同。

1.出入口區(qū)域

出入口區(qū)域是地上空間和地下空間的過渡區(qū)域。受明暗適應(yīng)因素的影響，該區(qū)域宜采用自然光源和人工光源相結(jié)合的方式布置，采用玻璃等透光性強(qiáng)的建筑材料達(dá)到自然光的目的，自然光不足時(shí)由人工光源（如射燈、筒燈等）進(jìn)行補(bǔ)充。此外，出入口區(qū)域還要注意燈具鋪設(shè)方式的引導(dǎo)性，以滿足引導(dǎo)乘客的要求，使乘客在照明過渡階段能夠保持良好的方向感。

地鐵出入口區(qū)域的燈光布置，在出入口區(qū)使用少量人工燈光進(jìn)行輔助照明，采用透光性能強(qiáng)的玻璃進(jìn)行自然采光，且燈具采用平行均布的鋪設(shè)方式以引導(dǎo)乘客適應(yīng)光環(huán)境的變化。

2. 站廳區(qū)域

站廳區(qū)域是地鐵站內(nèi)的主要區(qū)域，具有面積大、功能分區(qū)多等特點(diǎn)，站廳區(qū)域因此也成為照明系統(tǒng)節(jié)能改造的主要領(lǐng)域。該區(qū)域不僅有出入口、站臺(tái)與站廳區(qū)的過渡空間，還有購票、人工工作、出入閘口等區(qū)域，這些區(qū)域功能差異顯著。設(shè)計(jì)站廳區(qū)域的照明布置時(shí)，應(yīng)考慮各功能分區(qū)的要求，運(yùn)用燈具混合搭配、組合排列方式來實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)照明，體現(xiàn)照明布置的立體性和層次性。在各分區(qū)過渡段的照明布置要體現(xiàn)引導(dǎo)性，起到連接各分區(qū)的作用，使站廳區(qū)域的照明布置既突出重點(diǎn)又協(xié)調(diào)和諧，既富有層次又相互連結(jié)。

地鐵站臺(tái)區(qū)域的燈光布置實(shí)例：站廳的照明節(jié)能設(shè)置以功能區(qū)的重點(diǎn)照明和過渡區(qū)域的輔助照明相結(jié)合為原則，對閘機(jī)區(qū)域、人工售票窗口等區(qū)域以增加照明強(qiáng)度或燈具密度的方式來實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)照明，對站廳其他區(qū)域進(jìn)行滿足照度要求的節(jié)能設(shè)定和引導(dǎo)性的燈具布置。

3. 站臺(tái)區(qū)域

站臺(tái)區(qū)域是乘客候車區(qū)域及上下地鐵列車的過渡區(qū)域，照明布置以舒適和安全為主要原則。為了營造舒適的候車環(huán)境，站臺(tái)區(qū)域的照明布置主要通過照度和色溫的改變（即光源顏色）給予乘客自然愉悅的候車感受;安全起見，站臺(tái)與車輛之間的屏蔽窗前須設(shè)置重點(diǎn)照明，如屏蔽門光帶的使用，使乘客能夠分辨出站臺(tái)界限，避免事故產(chǎn)生。

（二）地鐵站廳照明節(jié)能模擬設(shè)計(jì)

為考察地鐵站廳的節(jié)能設(shè)計(jì)，研究地鐵站站廳層的光環(huán)境，選取地鐵站廳作為照明節(jié)能設(shè)計(jì)分析對象。利用DIALux軟件專業(yè)性強(qiáng)，具有環(huán)境模擬與精確的數(shù)據(jù)分析功能，且開放性強(qiáng)，建模能力和操作性強(qiáng)，設(shè)計(jì)效率高等特點(diǎn)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求提供整體照明系統(tǒng)數(shù)據(jù)，通過DIALux軟件對光環(huán)境進(jìn)行模擬。

首先，設(shè)定站廳層是一個(gè)長80米、寬30米、高5米的室內(nèi)空間，設(shè)定了地板、天花板、墻壁和工作面的材質(zhì)，并對出入口閘機(jī)、自動(dòng)售票機(jī)、安檢區(qū)和人工窗口等構(gòu)造的位置和材質(zhì)進(jìn)行相應(yīng)設(shè)定（如圖1）?？紤]到某些構(gòu)造，如柱子，其表面出于商業(yè)用途會(huì)大面積貼上廣告等紙質(zhì)材料，故在設(shè)定材質(zhì)時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況，將此類構(gòu)造的表面材質(zhì)設(shè)定為紙質(zhì)。其他構(gòu)造的材質(zhì)按照目前的通用材質(zhì)進(jìn)行設(shè)定。

其次，進(jìn)行照明設(shè)備的種類選擇及空間布置（如表1），以地鐵站廳照度和色溫要求為原則，對照明設(shè)備實(shí)行重點(diǎn)區(qū)域布置，既滿足出入口區(qū)域、自動(dòng)購票區(qū)、人工工作區(qū)、出入閘口區(qū)和安檢區(qū)域的重點(diǎn)照明，又滿足過渡區(qū)域的照明要求。

最后，對照明設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得出配光曲線效果。配光曲線表示一個(gè)燈具或光源發(fā)射出的光在空間中的分布情況。在實(shí)際運(yùn)用中，配光曲線描畫了某一燈具平日內(nèi)的發(fā)光強(qiáng)度，識(shí)別空間分，其表達(dá)著燈具照射出來的光在設(shè)定空間以內(nèi)的分布形態(tài)。記錄著該燈具在各個(gè)方向上的光強(qiáng)，還反映了燈具的光通量、光源數(shù)量、功率、功率因數(shù)、燈具尺寸和燈具效率等信息。配光曲線與燈具類型的選擇有關(guān)，具體與反射器、透明件的形狀、光源發(fā)光體形狀和光源的位置等因素相關(guān)。其表示方法有極坐標(biāo)法、直角坐標(biāo)法和等光強(qiáng)曲線等三種。

實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)站廳各區(qū)域照明要求差異，選擇合適的燈具類型，在滿足使用需求的前提下實(shí)現(xiàn)節(jié)能的最大化。因此，除了采用高效光源外，更重要的是衡量其光通利用率即燈具效率的高低。通過配光曲線可以判斷光斑性質(zhì)、計(jì)算演區(qū)照度和燈具效率，以此選擇合適的燈具來達(dá)到節(jié)能目的。

在出入口閘機(jī)、安檢處、人工窗口、售票機(jī)進(jìn)行重點(diǎn)照明，在各區(qū)域的過渡帶進(jìn)行照明引導(dǎo)。在滿足照度標(biāo)準(zhǔn)值的條件下，通過調(diào)整和平衡功能區(qū)和過渡區(qū)的照度來實(shí)現(xiàn)節(jié)能的最大化。具體可參照照度等值線（如圖2），照度等值線詳

細(xì)地反映了站廳光環(huán)境設(shè)計(jì)的分區(qū)化和銜接性，它不僅能直觀地反映設(shè)計(jì)空間的整體照度分布和具體位置的照度值，而且能體現(xiàn)重點(diǎn)區(qū)域和過渡區(qū)域的照度差別，明確各個(gè)區(qū)域照度范圍和相對界限。通過對以上信息的分析和呈現(xiàn)來指導(dǎo)設(shè)計(jì)人員根據(jù)實(shí)際照明環(huán)境和照明要求進(jìn)行相應(yīng)的節(jié)能設(shè)計(jì)。

在實(shí)際設(shè)計(jì)中，亦要兼顧偽色圖的設(shè)計(jì)。偽色圖是一種利用特殊的數(shù)位影像處理技術(shù)來將灰階影像的圖片轉(zhuǎn)換成為全彩的彩色影像，是對站廳照度情況的一種更為直觀的呈現(xiàn)。偽色圖將以照度值為主要特征的等值線圖轉(zhuǎn)化為以顏色為特征的視圖。偽色圖的顏色表示相應(yīng)的照度值，是對照度的一種更為直觀的呈現(xiàn)。它能形象直觀地反映照明分區(qū)范圍和分區(qū)的照度分布情況，便于設(shè)計(jì)人員根據(jù)實(shí)際照明環(huán)境和節(jié)能要求調(diào)整設(shè)計(jì)方案。

四、 照明智能控制技術(shù)——以南昌地鐵一號(hào)線為例

利用DIALux照明設(shè)計(jì)軟件對地鐵照明空間環(huán)境進(jìn)行建模，確定其空間照度分布情況，結(jié)合相關(guān)的計(jì)算軟件，確定相關(guān)模型系數(shù)并求解，以此實(shí)現(xiàn)室內(nèi)照明的智能照明控制?，F(xiàn)階段，充分利用天然光照明，結(jié)合智能照明控制算法，能有效減少用電消耗，創(chuàng)造良好的照明環(huán)境，提高工作效率，具有良好的應(yīng)用價(jià)值。

（一）智能照明控制技術(shù)概況

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，智能控制技術(shù)得到廣泛認(rèn)可與應(yīng)用，傳統(tǒng)控制理論面臨很大挑戰(zhàn)。在公共交通建設(shè)領(lǐng)域，智能照明技術(shù)能更好適應(yīng)運(yùn)營需要，更符合綠色環(huán)保、節(jié)約能源的發(fā)展理念。

照明控制技術(shù)經(jīng)歷了手動(dòng)控制、自動(dòng)控制到智能控制三個(gè)階段。手動(dòng)控制即通過人工拉動(dòng)開關(guān)原件達(dá)到控制照明設(shè)備開關(guān)的目的。隨著電氣技術(shù)發(fā)展，照明技術(shù)逐漸完善，人工照明控制技術(shù)被逐步取代。在自動(dòng)照明控制系統(tǒng)中，照明設(shè)備引入光、電、聲技術(shù)，傳感器通過捕捉光與聲的變化將信息傳遞至開關(guān)，以此達(dá)到自動(dòng)控制照明的效果。自傳感器與靈敏原件的發(fā)明和使用使照明控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能化、數(shù)字化和模塊化。用戶可以通過中央系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)照明的自我管理。與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)相比，智能照明控制系統(tǒng)在節(jié)能化、系統(tǒng)化、數(shù)字化等方面更加完善。其特點(diǎn)主要體現(xiàn)在控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)獨(dú)立、運(yùn)行系統(tǒng)簡單穩(wěn)定、可自動(dòng)監(jiān)視報(bào)警等。

智能照明控制系統(tǒng)采用分布式總線結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)內(nèi)部傳感器與驅(qū)動(dòng)器為對等關(guān)系，具有獨(dú)立CPU，系統(tǒng)中任何傳感器與驅(qū)動(dòng)器的故障、損壞不會(huì)影響其他元件運(yùn)行，且維修與跟換元件簡單方便，不需重新布線。發(fā)生故障時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警，防止意外發(fā)生，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定安全。傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)采用單項(xiàng)通信結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)只支持調(diào)光而無法獲取燈泡信息。系統(tǒng)在多燈泡系統(tǒng)中需要大量電纜，且需控制每個(gè)光源。若系統(tǒng)存在元件損壞情況需停止整個(gè)系統(tǒng)，重新布線維修。

（二）智能照明控制系統(tǒng)構(gòu)成原理

智能照明控制系統(tǒng)一般由系統(tǒng)單元、輸入單元和輸出單元三部分組成。每一個(gè)設(shè)備設(shè)置唯一的地址，并使用軟件設(shè)定功能。系統(tǒng)單元通過終端與傳感器單元、照明燈控制單元的信號(hào)，調(diào)整各回路燈具的工作模式。在圖3智能照明控制系統(tǒng)中，監(jiān)控中心由計(jì)算機(jī)、ZigBee近距離無線組網(wǎng)通訊技術(shù)協(xié)調(diào)器與GSM全球移動(dòng)通信系統(tǒng)組成。工作單位通過控制計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)與ZigBee協(xié)調(diào)器之間的數(shù)據(jù)傳遞，并結(jié)合GSM通信系統(tǒng)與協(xié)調(diào)器的信息轉(zhuǎn)換，將監(jiān)控指令傳達(dá)至ZigBee路由器集群。照明燈ZigBee終端接收路由器集群傳達(dá)的指令后，將響應(yīng)工作命令，發(fā)布該指令至照明燈控制單元與傳感器控制單元，實(shí)現(xiàn)整個(gè)智能照明控制系統(tǒng)的運(yùn)作。

（三）南昌地鐵智能照明系統(tǒng)方案

南昌地鐵一號(hào)線智能照明控制系統(tǒng)統(tǒng)一采用DALI數(shù)字化調(diào)光方式，根據(jù)照明的分區(qū)，利用精細(xì)化的控制，以降低照明能耗，提高乘客舒適度。

1.照明分區(qū)

南昌地鐵站照明系統(tǒng)按不同組織功能區(qū)可劃分為站廳層照明分區(qū)、站臺(tái)層照明分區(qū)和出入口照明分區(qū)。每一照明系統(tǒng)分區(qū)需滿足不同功能運(yùn)行條件。站廳層照明分區(qū)包含乘客流動(dòng)區(qū)域照明，售票區(qū)域照明，廣告及站廳層樓梯、手扶電梯區(qū)域照明;站臺(tái)層照明分區(qū)包含乘客流動(dòng)及休息區(qū)區(qū)域照明，列車屏蔽門光帶區(qū)及站臺(tái)層的高低轉(zhuǎn)換區(qū)區(qū)域照明;出入口照明分區(qū)包含乘客流動(dòng)區(qū)域照明與室外區(qū)的高低轉(zhuǎn)換區(qū)區(qū)域照明（見表2）。

2.系統(tǒng)功能方案

南昌地鐵智能照明控制系統(tǒng)主要由車控室中控機(jī)與對應(yīng)的控制網(wǎng)關(guān)，車站照明配電室開關(guān)模塊，DALI模塊，照度傳感器及紅外傳感器組成。根據(jù)使用范圍與功能差異，照明系統(tǒng)又分為流動(dòng)區(qū)、地鐵輔助設(shè)備功能區(qū)、廣告區(qū)、乘客休息區(qū)、屏蔽門光帶區(qū)以及室外區(qū)。

南昌地鐵系統(tǒng)功能方案采用精細(xì)化技術(shù)對照明進(jìn)行分區(qū)控制，根據(jù)實(shí)際人流情況，在不影響乘客基本照明需求與地鐵公共設(shè)備使用前提下，智能調(diào)整亮度。在乘客流動(dòng)區(qū)，根據(jù)人流量大小，自動(dòng)調(diào)整照明亮度;在輔助功能區(qū)，根據(jù)是否有乘客人體活動(dòng)自動(dòng)調(diào)整照明強(qiáng)弱;在廣告區(qū)，依據(jù)燈箱附近照明強(qiáng)弱調(diào)整燈箱背景燈照明強(qiáng)度;在乘客休息區(qū)，根據(jù)該區(qū)域是否有乘客使用，自動(dòng)調(diào)整照明燈亮度;在屏蔽門光帶區(qū)，根據(jù)列車進(jìn)出站情況，調(diào)整照度以提醒乘客進(jìn)出站;在室外區(qū)，根據(jù)室內(nèi)傳感器探測外部自然光是否充足，自動(dòng)調(diào)整照明設(shè)備服務(wù)與否。

3. 控制模式

由于方案采取的控制模式主要利用時(shí)間模塊與分區(qū)情況，因此在不同的時(shí)間段，系統(tǒng)將自動(dòng)切換區(qū)域的亮度，以此達(dá)到精細(xì)化控制車站內(nèi)的照明。根據(jù)列車不同運(yùn)營情形，地鐵照明系統(tǒng)按以下模式控制：工作日上下班高峰期采用全亮模式;其他時(shí)間采用平峰模式;夜晚較少人搭乘時(shí)采用低峰模式;在節(jié)假日工作人員可根據(jù)實(shí)際運(yùn)營情況自行切換合適模式。同時(shí)，系統(tǒng)預(yù)留空白模式以滿足工作人員自行定義情形下不同亮度的運(yùn)營需求。各運(yùn)營模式如表3所示。

4. 預(yù)計(jì)節(jié)約能耗

以南昌地鐵一號(hào)線雙港站為例，該站公共照明區(qū)域共有776套燈（未含應(yīng)急燈），其中192套為屏蔽門光帶（功率為10W），剩余的584套為正常照明（功率為22W）?；谝陨险{(diào)光模式，預(yù)計(jì)使用智能照明控制系統(tǒng)后每日可節(jié)約電費(fèi)約100千瓦時(shí)，按照0.824元每千瓦時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，一年可節(jié)約照明電費(fèi)30000元。

可見，合理利用智能照明系統(tǒng)，可使有效降低地鐵車站照明能耗，延長燈具壽命，也能提高運(yùn)營人員的工作效率。在市郊高架站區(qū)域，智能照明系統(tǒng)可根據(jù)透入車站的照度而自動(dòng)調(diào)節(jié)車站內(nèi)的燈光，更加有效地降低照明的能耗。相比傳統(tǒng)照明控制方式，智能照明控制技術(shù)在控制負(fù)載、檢測電流、計(jì)次開關(guān)燈等方面具有明顯優(yōu)勢，對地鐵的照明控制和維護(hù)管理變得更加高效與簡單。

五、 結(jié)論與展望

（一）結(jié)論

本論文基于節(jié)能角度，詳細(xì)分析了影響地鐵車站照明系統(tǒng)的主要因素，對地鐵車站的光環(huán)境設(shè)計(jì)進(jìn)行探討，分析了地鐵車站不同區(qū)域的照明要求，運(yùn)用DIALux軟件對地鐵站廳照明節(jié)能方案進(jìn)行設(shè)計(jì)與比較;在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了照明智能控制技術(shù)的實(shí)證分析。研究發(fā)現(xiàn)：

1.地鐵車站照明系統(tǒng)影響因素如照度、色溫、眩光、明適應(yīng)與暗適應(yīng)、光環(huán)境舒適度等均對地鐵車站光環(huán)境產(chǎn)生影響，從燈光環(huán)境控制上加強(qiáng)對車站各個(gè)區(qū)域的調(diào)控要求，為節(jié)能方案的設(shè)計(jì)和智能控制模式的規(guī)劃提供依據(jù)。

2.運(yùn)用DIALux照明軟件的設(shè)計(jì)，注重光源布置的區(qū)域性有利于實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、節(jié)能的綠色照明。以地鐵車站站廳區(qū)域作為主要研究對象的照明節(jié)能設(shè)計(jì)輸出的DIALux模擬地鐵車站光環(huán)境3D圖、配光曲線、照度等值線圖和偽色圖等研究結(jié)果表明，對包括出入口區(qū)、站廳區(qū)、站臺(tái)區(qū)和工作區(qū)等四個(gè)重點(diǎn)區(qū)域和過渡區(qū)在內(nèi)的地鐵車站照明系統(tǒng)進(jìn)行合理布置，有助于在滿足地鐵照明需求，同時(shí)減少能源消耗，為設(shè)計(jì)出一套更為合理的節(jié)能方案提供思路。

3.對智能照明控制系統(tǒng)的研究發(fā)現(xiàn)，地鐵車站不同區(qū)域和運(yùn)營時(shí)間的照明控制要求對照明節(jié)能設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)性意義?；诟飨到y(tǒng)的照明功能，在對地鐵車站不同區(qū)域和運(yùn)營時(shí)間的照明控制實(shí)行差異化管理下，設(shè)計(jì)出的能夠精細(xì)化控制、采用DALI數(shù)字化調(diào)光的照明控制方案，有助于降低照明能耗，提高乘客舒適度，達(dá)到節(jié)能減排之效用。

（二）展望

隨著社會(huì)和科技的不斷發(fā)展，影響地鐵照明系統(tǒng)的因素將比現(xiàn)存的因素更多，作用機(jī)制也將更為復(fù)雜，因此地鐵照明系統(tǒng)的節(jié)能不僅要滿足照明的技術(shù)節(jié)能要求，更要以追求人性化為目標(biāo)。本文照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)只是為區(qū)域節(jié)能設(shè)計(jì)提供思路，由于數(shù)據(jù)獲取有限性，無法用得出一個(gè)最優(yōu)的節(jié)能設(shè)計(jì)方案。因此，在節(jié)能設(shè)計(jì)軟件中，對于節(jié)能因子的選擇、節(jié)能設(shè)計(jì)演算過程和節(jié)能結(jié)果評估標(biāo)準(zhǔn)的選擇等問題都是值得研究的。本文僅對照明控制模式做了具體闡釋和說明，并未設(shè)計(jì)出有效運(yùn)行的智能控制系統(tǒng)。如今地鐵照明節(jié)能化的瓶頸在于如何將智能照明控制系統(tǒng)大規(guī)模地運(yùn)用到實(shí)際地鐵車站中，目前仍有許多難題尚待攻克。

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作者簡介：

戴夢云，女，福建福清人，江西財(cái)經(jīng)大學(xué)，研究方向：工程管理;

侯曉蓉，女，湖南常德人，江西財(cái)經(jīng)大學(xué)，研究方向：工程管理;

洪俊偉，男，江西余江人，江西財(cái)經(jīng)大學(xué)，研究方向：工程管理。