城市地鐵公共區(qū)照明配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計與優(yōu)化研究

摘 要：城市軌道交通建設(shè)在很大程度上緩解了城市居民交通出行壓力，縮短了出行時間，是人們首選的交通出行方式。乘客從出入口進入、購票到站臺候車，基本都在公共區(qū)范圍內(nèi)活動，需要一個舒適的照明環(huán)境帶來愉悅心情，因此公共區(qū)照明配電系統(tǒng)設(shè)計尤其重要。而對于地鐵運營單位來說，滿足基本照明要求的同時，需要考慮照明節(jié)能控制以節(jié)約用電。針對上述情況，文章結(jié)合常規(guī)照明控制設(shè)計與燈具廠家優(yōu)化設(shè)計，在燈具安裝完成后，現(xiàn)場實際測試照度論證比較分析，以更好地優(yōu)化設(shè)計方案，從而為節(jié)約能源提供數(shù)據(jù)支持。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通;低壓配電與照明;公共區(qū)照明;節(jié)能

1 地鐵公共區(qū)照明介紹

通常，一座地鐵車站根據(jù)線路敷設(shè)方式、周邊環(huán)境及城市景觀等因素，可以分為地下多層、地下一層、路面、高架一層、高架多層等形式，車站出入口的位置應(yīng)根據(jù)周邊環(huán)境和規(guī)劃等要求進行布置，有利于吸引和疏散客流，方便各個區(qū)域居民的出行需求，有的還可以兼作過街通道[2-3]。筆者采用一個標(biāo)準(zhǔn)的地下兩層島式車站來介紹，車站可以分為主體和附屬部分，也可以分為設(shè)備區(qū)和公共區(qū)，設(shè)備區(qū)主要為通風(fēng)、給排水、弱電系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等動力設(shè)備機房，而公共區(qū)主要是指乘客從出入口到站廳層售票、過安檢再到站臺層乘車等區(qū)域。因此，公共區(qū)域內(nèi)的照明設(shè)計起到正?；顒雍桶踩枭⒆饔?，同時也是良好的乘車環(huán)境所必備的。公共區(qū)照明設(shè)計范圍主要包括出入口（含出入口地面廳）、站廳、站臺公共區(qū)等。

2 公共區(qū)照明配電系統(tǒng)主要設(shè)計原則

車站站廳站臺兩端照明配電室均設(shè)兩個總照明配電箱，電源分別由0.4kV低壓開關(guān)柜室不同0.4kV母線供電。兩個照明總配電箱交叉向公共區(qū)工作照明、節(jié)電照明供電，公共區(qū)節(jié)電照明和工作照明比例為1：1。公共區(qū)工作照明和節(jié)電照明不設(shè)照明配電分箱，由總箱直接供電。公共區(qū)照明控制一般設(shè)兩級控制，即車控室控制和照明配電室控制，采用自動控制和手動控制。自動控制采用智能照明控制系統(tǒng)，分為節(jié)能、運營、清掃、檢修等燈光模式控制，達到節(jié)約能源的目的。

站廳、站臺、出入口及地面廳照明設(shè)置調(diào)光系統(tǒng)，地徽、廣告、標(biāo)志照明為通斷式開關(guān)控制，站廳、站臺、出入口根據(jù)運行高峰、低峰及停運等不同時段進行不同時段的模式調(diào)光控制[5]，所有公共區(qū)正常照明配電箱可在箱面進行控制，并設(shè)置有屏蔽遠方BAS系統(tǒng)遠方控制的功能，出入口雨棚透光處安裝照度傳感器，根據(jù)室外自然光的亮度自動控制出入口雨棚照明的開、關(guān)。在車控室設(shè)置有觸摸屏，可對照明進行集中控制[6]。

公共區(qū)的應(yīng)急照明照度約占公共區(qū)總照明照度的10%，應(yīng)急照明作為正常照明的一部分，兼作夜間列車停運后的值班照明。應(yīng)急照明由站廳、站臺照明配電間內(nèi)的EPS柜供電，EPS蓄電池持續(xù)供電時間不小于90min。公共區(qū)應(yīng)急疏散照明、疏散指示標(biāo)志燈和安全出口標(biāo)志燈為常明燈，平時不控，需要時可在EPS電源屏手動操作，照明非消防電源切除：當(dāng)車站發(fā)生火災(zāi)時，由FAS在變電所0.4kV開關(guān)柜處切除非消防的照明電源。

3 公共區(qū)照明照度設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與燈具選擇

3.1 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

地鐵車站中，照度設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和要求應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)《城市軌道交通照明》GB/T 16275-2008[4]和《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB 50034-2013[1]相關(guān)規(guī)定，功率密度值要滿足《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB 50034-2013表6.3.10交通建筑照明功率密度限值的規(guī)定。具體照度和功率密度值如表1所示。

3.2 燈具選擇

燈具采用LED光源，光效不小于90lm/W，色溫6000±430K，顯示指數(shù)≥80。主要采用的燈具型號有LED平板燈-1200X100 18W 光源1620lm、LED平板燈-1200X250 36W 光源3240lm、6寸明裝筒燈 18W等。

4 公共區(qū)照明布置方案設(shè)計和模擬實驗

根據(jù)設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)和要求，進行燈具方案布置。通過車站公共區(qū)燈具布置設(shè)計方案來討論，安裝高度為3.2m，維護系數(shù)取0.7m。根據(jù)設(shè)計方案進行燈具照度模擬實驗，得到的照度曲線如圖1、圖2所示。

根據(jù)模擬出來的實驗數(shù)據(jù)，得到公共區(qū)部分區(qū)域內(nèi)地面上的最小照度為192.3lux，最大照度為628lux，平均照度為500lux，實際的功率密度值為8.57 W/m2。出入口的地面上最小照度為75lux，最大照度為335lux，平均照度為235lux，實際的功率密度值為8.10 W/m2。從數(shù)據(jù)中可以看出，照度值比標(biāo)準(zhǔn)值要高很多，功率密度值滿足設(shè)計要求，主要原因是燈具可以進行模式調(diào)光控制，測試時光源亮度調(diào)整比較高。

車站燈具安裝完成后，經(jīng)測試調(diào)整，現(xiàn)場實際測量的照度數(shù)據(jù)統(tǒng)計出來，如表2所示。

從表中可以看出，表中的實測值是根據(jù)在公共區(qū)區(qū)域采用多點測量取平均值的方法計算出實際照度值，站臺層、站廳層公共區(qū)實測值接近500lux，功率密度值8.7 W/m2左右，而出入口的地面上實測值達到350lux和320lux，功率密度值為8.8 W/m2左右?，F(xiàn)場實際測量出的照度也比標(biāo)準(zhǔn)值高很多，主要是測試時燈具的模式亮度調(diào)到最大值（早晚高峰模式），同時地面、墻面以及天花板反射光的影響也存在，部分廣告燈箱、導(dǎo)向標(biāo)志燈和LED顯示屏的亮度對測量也有影響。

5 結(jié)語

地鐵中的公共區(qū)照明設(shè)計都能滿足相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的基本要求，甚至有時設(shè)計按照高標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行。對于公共區(qū)照明設(shè)計，不管是從燈具照度模擬測試還是從實際現(xiàn)場測量，得出的結(jié)論是公共區(qū)照度值普遍偏高，設(shè)計人員可以根據(jù)實驗結(jié)果優(yōu)化設(shè)計布置方案，LED燈具的實際光效值比設(shè)計時要高。另一方面，要考慮墻面和地面等反射影響，同時還要考慮到LED屏、廣告燈箱對照度的影響。

由于大部分車站位于地下，燈具要長時間開著，需要消耗大量電能。一方面，可以根據(jù)運行高峰、低峰及停運等不同時段進行各個時段的模式調(diào)光控制，做到節(jié)能控制[7]。另一方面，對燈具采用分區(qū)照明設(shè)計，不采用傳統(tǒng)的把整個公共區(qū)區(qū)域做一體化設(shè)計的方法，根據(jù)車站的LED顯示屏、廣告燈箱等位置，合理布置這些區(qū)域的燈具，考慮到這些LED屏光照可以提高局部地面照度，可適當(dāng)減少該區(qū)域的燈具布置。在設(shè)計過程中，往往需要根據(jù)模擬實驗和實際測量實驗，綜合考慮到地面、墻面以及天花板的反射對照度的影響來優(yōu)化燈具布置設(shè)計，進而達到一定的節(jié)能效果。

參考文獻

[1] GB 50034-2013，建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國建筑科學(xué)研究院，2013.

[2] GB 50054-2011，低壓配電設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國機械工業(yè)聯(lián)合會，2011.

[3] GB 50157-2013，地鐵設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

[4] GB/T 16275-2008，城市軌道交通照明[S].北京：國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫局，2008.

[5] 蔡偉棟.直流集中供電系統(tǒng)在軌道交通照明中的應(yīng)用前景[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2019（12）：122-124.

[6] 黃俊.城市軌道交通中低壓配電與照明系統(tǒng)設(shè)計綜述[J].智能建筑與智慧城市，2020，2（279）：67-69.

[7] 王龍.城市軌道交通車站照明及控制優(yōu)化設(shè)計[J].電氣化鐵道，2020（10）：236-238.