地鐵車站照明系統(tǒng)能耗分析及節(jié)能對(duì)策

夏瑋東

（中鐵建電氣化局集團(tuán)第一工程有限公司，河南 洛陽(yáng) 471013）

1 前言

我國(guó)城市進(jìn)程發(fā)展迅速，城市軌道交通建設(shè)遍地開花。地鐵順應(yīng)時(shí)代產(chǎn)生，既是拉動(dòng)內(nèi)需的重要建設(shè)手段，又是方便市民出行的重要公共交通工具。地鐵的快速發(fā)展也帶來了巨大能源消耗，地鐵運(yùn)營(yíng)中，每年用電量持續(xù)攀升，這和車輛牽引用電及地鐵機(jī)電、通號(hào)設(shè)備的集中使用不無關(guān)聯(lián)，但除了這些剛性需求外，照明用電這類需要兼顧功能性和舒適性的負(fù)載，如何在設(shè)計(jì)過程中采取合理的節(jié)能措施來降低能耗，對(duì)于提高系統(tǒng)應(yīng)用價(jià)值有著積極地意義。

2 地鐵車站照明系統(tǒng)能耗分析

2.1 系統(tǒng)能耗特征

在城市化進(jìn)程快速加快的前提條件下，城市地面交通的擁堵情況也日益嚴(yán)重，地鐵作為城市軌道交通工具之一，具備了載客量高、運(yùn)行速度快等優(yōu)勢(shì)，可以有效緩解當(dāng)?shù)刭Y源緊張的問題。但是從投資情況來看，地鐵工程的建設(shè)成本較高，根據(jù)最新的資料數(shù)據(jù)顯示，2019 年全年共完成建設(shè)投資5958.9 億元、同比增長(zhǎng)8.9%，在建項(xiàng)目的可研批復(fù)投資額累計(jì)46430.3 億元，在建線路總長(zhǎng)6902.5km，在建線路規(guī)模穩(wěn)步增長(zhǎng)，年度完成建設(shè)投資額創(chuàng)歷史新高。地鐵工程雖然可以帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益，但是其能耗水平也處于較高狀態(tài)。以北京、上海、蘇州、廣州、鄭州等城市為例，在電能損耗方面，其投入的成本量占比運(yùn)營(yíng)成本超過了30%，年平均耗電量超過了1 億KWh，所需要支出的電費(fèi)成本巨大。對(duì)此未來地鐵車站機(jī)電安裝項(xiàng)目施工期間，需要采取合理措施對(duì)能耗進(jìn)行控制，借此來提升地鐵運(yùn)營(yíng)帶來的綜合效益。

2.2 能耗主要分布

本文主要針對(duì)照明系統(tǒng)的能耗情況進(jìn)行分析，目前我國(guó)地鐵車站在建立過程中，會(huì)在地鐵各車站中設(shè)置獨(dú)立的照明系統(tǒng)，從而為乘客提供舒適的光源環(huán)境，同時(shí)由于照明系統(tǒng)管控的不合理，造成了電能資源的大幅度損耗。根據(jù)以往的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以得出以下分析數(shù)據(jù)：（1）對(duì)于一二級(jí)負(fù)荷的照明系統(tǒng)，其平均運(yùn)行負(fù)荷在115.3KW，而能耗占比在15.9%-16.3%之間；（2）對(duì)于三級(jí)負(fù)荷的廣告照明系統(tǒng)，其平均運(yùn)行負(fù)荷在93.3KW，而能耗占比在13.7%-14.3%之間。因此在蘇州地鐵5 號(hào)線機(jī)電安裝項(xiàng)目

施工期間，需要總結(jié)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，選擇合理的照明系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用，從而提升系統(tǒng)本身的應(yīng)用價(jià)值。

2.3 照明度技術(shù)要求

根據(jù)國(guó)標(biāo)更新了GB 50034— 2013《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》、更新為GB 50016— 2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》及GB/ T16275— 2008《城市軌道交通照明》的照度要求,地鐵的照明照度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按以下要求進(jìn)行分級(jí)：1lx,2lx,3lx,5lx,10lx,15lx,20lx,30lx,50lx,75lx,100lx,15 0lx,200 lx,300lx,500lx,750 lx,1 000 lx,1500lx 和2000lx。不同設(shè)施、不同位置對(duì)應(yīng)的照明度存在差異，如車站出入口照明度標(biāo)準(zhǔn)值為150lx，地下站廳的照明度標(biāo)準(zhǔn)值為200lx 等，這也是衡量照明系統(tǒng)合規(guī)性的重要參考。

3 地鐵車站照明系統(tǒng)的節(jié)能措施分析

3.1 擬定合理的照明度標(biāo)準(zhǔn)

通過擬定合理的照明度標(biāo)準(zhǔn)，能夠?yàn)楣?jié)能措施的擬定提供參考，提高擬定內(nèi)容的有效性?？偨Y(jié)以往的客運(yùn)經(jīng)驗(yàn)可以了解到，乘客在站臺(tái)處的擁擠程度大于車站的出入口區(qū)域，但是扶梯和樓梯上人群的擁擠度又高于車站的站臺(tái)，因此樓梯和扶梯照明度需要做出適當(dāng)調(diào)整，如由原來150lx 調(diào)整為200lx，而站臺(tái)照明度則由最初的200lx 下調(diào)到150lx 等，但是這些數(shù)據(jù)的合理性則需要借助人流試驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)，具體操作內(nèi)容是對(duì)人流在不同區(qū)域內(nèi)的擁堵時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，同時(shí)對(duì)于不同照明度下對(duì)于人們行走影響情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，實(shí)驗(yàn)得出恰當(dāng)?shù)恼彰鞫确植紖^(qū)域，從而得到可靠的照明度標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 對(duì)于燈具布局進(jìn)行優(yōu)化

對(duì)于燈具布局進(jìn)行優(yōu)化，有利于提高照明系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)的節(jié)能性，降低照明系統(tǒng)使用期間的能源損耗。地鐵車站作為人們進(jìn)行換乘的公共場(chǎng)所，其逗留的時(shí)間相對(duì)較短，在乘客上下車的耗時(shí)統(tǒng)計(jì)中，多集中在3min 到5min 的區(qū)間內(nèi)，而且該區(qū)域也是人流量密度較大的區(qū)域。因此在實(shí)際應(yīng)用的過程中，需要在地鐵車門位置處、站臺(tái)中央、候車座椅處進(jìn)行照明燈具采用通過微波入侵探測(cè)器來控制，同時(shí)取消原有的長(zhǎng)明燈設(shè)計(jì)，改換在車門開啟位置上方進(jìn)行燈具的設(shè)計(jì)，從而起到節(jié)省電能損耗的作用。

3.3 增加自然資源利用效率

增加自然資源利用效率，能夠豐富地鐵工程運(yùn)行環(huán)境，為人們營(yíng)造舒適的生活環(huán)境。在具體的實(shí)施過程中，可以選擇在地鐵車站和周圍建筑中設(shè)置中庭，從而將自然光引入到其中，這樣設(shè)計(jì)的空間還可以增加區(qū)域的通風(fēng)條件，創(chuàng)作出更加人性化的地鐵車站空間。該節(jié)能措施應(yīng)用較好的地鐵建設(shè)項(xiàng)目為上海七號(hào)線，該項(xiàng)目在應(yīng)用過程中，在花木路站進(jìn)行了大中庭的應(yīng)用設(shè)計(jì)，將自然光引入到其中，這樣也降低了白天的能源損耗，起到了良好的節(jié)能效果。因此在未來地鐵車站機(jī)電安裝項(xiàng)目施工期間，也可以參考此類設(shè)計(jì)內(nèi)容，從而起到提升系統(tǒng)節(jié)能性的作用。

3.4 創(chuàng)新廣告燈箱節(jié)能設(shè)計(jì)

創(chuàng)新廣告燈箱節(jié)能設(shè)計(jì)內(nèi)容，可以優(yōu)化結(jié)構(gòu)本身的功能分布，進(jìn)而提高廣告燈箱的節(jié)能性。在之前的分析中已經(jīng)提到過，廣告燈箱在工作過程中，其負(fù)荷屬于一、二級(jí)負(fù)荷，屬于能耗量相對(duì)較大的系統(tǒng)之一?，F(xiàn)階段很多地鐵車站在設(shè)計(jì)中都增加了屏蔽門，相比原來沒有屏蔽門的車站，其所帶來的廣告效果較差，對(duì)此在未來地鐵車站機(jī)電安裝項(xiàng)目施工期間，可以將隧內(nèi)的廣告燈箱取消掉，而新的廣告燈箱可以設(shè)置在地鐵車站的立柱上，或者可以設(shè)置在屏蔽門上面，這樣也縮短了受眾人群和廣告之間的距離，讓廣告效果得到大幅度提升，從而提升廣告燈箱所帶來的應(yīng)用效果。

3.5 輔助照明系統(tǒng)的應(yīng)用

在對(duì)地鐵車站進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，還需要做好輔助照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作，其不是特指的某一個(gè)照明系統(tǒng)，該設(shè)計(jì)的主要作用是將其他區(qū)域的照明系統(tǒng)交匯在一起，以此來提高區(qū)域內(nèi)的照明亮度，提升系統(tǒng)本身的應(yīng)用需求。以廣告燈箱設(shè)計(jì)換機(jī)為例，在對(duì)其展開應(yīng)用設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)將廣告燈箱可以設(shè)置在地鐵車站的立柱上，或者可以設(shè)置在屏蔽門上面，而輔助照明系統(tǒng)則選擇站臺(tái)照明系統(tǒng)，利用兩者的疊加效應(yīng)來達(dá)到區(qū)域照明的基本需求，而燈具則需要選擇節(jié)能型燈具，該材料光效高，壽命長(zhǎng)，能夠滿足需要系統(tǒng)運(yùn)行的需求，也是選擇其作為應(yīng)用系統(tǒng)的重要原因。

3.6 優(yōu)化隧道、高架橋照明系統(tǒng)

現(xiàn)階段在進(jìn)行隧道、高架橋照明系統(tǒng)的設(shè)置中，隧道內(nèi)相鄰照明燈具的間隔主要在6.0m 左右，這樣也為檢修人員工作的順利開展奠定了基礎(chǔ)。而地鐵車輛上則安裝了遠(yuǎn)光燈和近光燈，其照明的有效距離不小于200m。并且在優(yōu)化過程中，考慮到隧道內(nèi)環(huán)境比較封閉，而且能見度較低，會(huì)給人們帶來較為嚴(yán)重的心理壓力，因此在列車運(yùn)行期間 ，還會(huì)在隧道內(nèi)以30m 到40m 為一個(gè)單位進(jìn)行大區(qū)間照明系統(tǒng)的設(shè)置，選擇節(jié)能燈進(jìn)行照明，而非檢修階段只需要打開該照明燈具即可，而其他照明燈具可以關(guān)閉，等到檢修時(shí)打開隧道內(nèi)的檢修燈具，關(guān)閉其他燈具，從而起到節(jié)省能耗的作用。

3.7 完善節(jié)能管理制度

通過完善節(jié)能管理制度，可以提高相關(guān)工作的執(zhí)行力度，營(yíng)造節(jié)能減排的運(yùn)行環(huán)境。在具體的應(yīng)用中，需要對(duì)目前使用的節(jié)能管理制度進(jìn)行梳理，如其中規(guī)定的照明度設(shè)計(jì)要求、檢修間隔時(shí)間、檢修內(nèi)容、節(jié)能要求等內(nèi)容，對(duì)于此類內(nèi)容的合理性和適應(yīng)性進(jìn)行分析，如果不滿足要求則需要及時(shí)進(jìn)行替換，并對(duì)其其中細(xì)節(jié)性內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充和完善，從而提高制度本身的實(shí)用價(jià)值，為后續(xù)工作的順利進(jìn)行奠定基礎(chǔ)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，擬定合理的照明度標(biāo)準(zhǔn)，能夠?yàn)楣?jié)能措施的擬定提供參考，增加自然資源利用效率，能夠豐富地鐵工程運(yùn)行環(huán)境，創(chuàng)新廣告燈箱節(jié)能設(shè)計(jì)內(nèi)容，可以優(yōu)化結(jié)構(gòu)本身的功能分布，完善節(jié)能管理制度，可以提高相關(guān)工作的執(zhí)行力度。通過采取合理的節(jié)能措施來降低地鐵車站照明系統(tǒng)能耗，對(duì)于提高系統(tǒng)運(yùn)行期間的節(jié)能性有著積極的意義。