鐵路站場照明節能燈具的創新設計

沈 駒，劉軍啟

0 前言

長期以來，鐵路站場的照明特別是在電氣化區段一直采用一般的道路照明燈具，容量大、光損多，不適用于鐵路特殊的環境和特點。為此，鐵道部要求鐵路行業推動綠色照明工程，在“十一五”期間鐵路二等以上車站將基本普及節能光源和智能化控制技術。隨著鐵路站場改造和客運專線的蓬勃發展，用于鐵路站場的節能型綠色照明燈具研發提上了議事日程。

1 鐵路站場照明的現狀和特點

在我國的鐵路站場照明中，中小站居多。室外場所及露天無棚站臺遠遠多于有棚站臺，但是很多室外場所及露天無棚站臺沒有專用的照明燈具，大多采用現成的普通道路照明燈具進行照明。根據相關知識，道路照明燈具是為了配合交通工具、行人的交通需求而設計的，其特點是燈具為截光型燈具，該燈具內部的反光器采用蝙蝠翼配光，通過選擇合適的光源、高度、仰角使道路照明組成一個視覺的最佳方案，以達到沿行車方向提供最佳照明。該燈具的光線主要投射在燈具左右兩側，而鐵路站場及站臺一般為狹長形，特別是由于目前大部分車站已經或正在完成電氣化改造任務，在站場、站臺上基本采用的是沿股道方向安裝燈頭（緣于電氣距離的規定，不能垂直股道安裝）。該安裝方式偏重兩側股道的照射，鐵軌過于明亮，而站臺照度不夠，對燈具的照明利用率不高，也達不到規定的照度要求。如采取縮小燈柱布置間距的方法進行彌補，則在有限的站場站臺長度內，燈柱的數量就會增多，既增加了照明成本和電能的損耗，也影響車站的整體美觀。

鐵路站場、站臺照明，特別是中小站臺，主要是為乘客上下車、郵政運輸車及其他設備提供照明。幾乎沒有交通隱患，站場、站臺為狹長形，照明光線應按股道方向延伸。

站臺上不設置較高的燈具以便于維修，也符合電氣化鐵道對帶電距離的要求。因燈柱高度較低，燈具的外形需小巧一些、并應整體協調。

由于高度的局限，光源功率不宜太大，但應能達到照度要求，站場、站臺行人及工作人員能辨清較大的物體。

考慮到站場上其他設施的布置，燈桿的間隔距離不能太小，要達到標準要求的地面照度和均勻度。

2 燈具研制設計要求

節能照明燈具的主要技術指標：光源為高壓鈉燈；功率為150 W；燈柱高度為4.8～5.2 m；燈柱挑長為0.5 m；燈具仰角為30°；燈具效率為66.5%；燈頭防護等級為IP65。

在確定燈具高度和布燈間距的前提下，根據站場不同使用場所確定使地面照度達到行業標準要求的照度值，均勻度大于0.25。

燈具光線的輸出方向為向前方遠處伸展。反光器的輸出光線要增多向前輸出的光，減少兩側的光，提高燈具內光輸出的利用率。

進行模擬配光：繪制一個符合站臺照明環境要求的反光器配光曲線理論原理圖。然后根據該配光曲線圖，通過計算機設計軟件進行反推光學理論對反光器的結構設計，經比選完成反光器初步的設計方案。

用照度計算軟件，計算站場不同使用場所的照度值，從理論上檢驗是否符合照度值的要求。

3 研發后的鐵路站場照明節能燈具特點

北京電鐵通信信號勘測設計院與其他單位合作成功研發了專用于“鐵路站場照明節能燈具”。它采用提高反光器光學質量，降低光損，改變光輸出方向，解決燈具在垂直方向光通量分布低和均勻度不高的問題，達到節能和減少成本的目的，使配光曲線能完好地檢驗設計照度的實際情況，較大幅度地提高了燈具的輸出效率。

該燈具的燈頭、燈蓋由鋁合金壓鑄制造，采用一體化設計，電器元件采用內裝式結構，為便于維修，燈頭為上開結構，燈具表面靜電噴塑處理。燈頭內反光器采用鏡面魚鱗紋鋁板模壓成型，表面陽極氧處理。透光罩采用高透光率、不易碎PC罩，并用硅橡膠密封圈與燈頭密封。

該成果的主要創新點就是反光器的研制，有效減少了燈具在鐵路特定環境的最大光損，克服了常用道路照明燈具因采用蝙蝠翼配光的不足，使光線的輸出和利用率大幅提高，光色均勻、柔和，大幅提高了照度均勻度，照明效果理想。鐵路站場照明節能燈具配光曲線對照見圖1。鐵路站場節能燈具逐點照度計算值如表1所示，表1的測試條件：路燈桿高度為5 m；高壓鈉燈功率為 150 W；燈頭仰角為30°；測量范圍為30 m×8 m；布燈方式為面對面布燈距離30 m。

圖1 鐵路站場照明節能燈具配光曲線對照圖

表1 鐵路站場照明節能燈具逐點照度表

按表1的實測數據可計算出：平均照度51.6 lx；最大照度179.2 lx；最小照度14.67 lx；均勻度0.28 lx，各種數據完全達到了鐵路標準規定的有關數值。該產品對推動鐵路行業綠色照明工程做出了積極響應，結合行業特點進行科技產品創新，對鐵路節能降造進行了積極的探索和嘗試。

從改進后的燈具配光曲線圖可知，該燈具克服了原蝙蝠翼配光的不足，減少了反光器向兩側擴散的光線，光線向中部集中成狹長形，使沿站臺方向能得到更多的照明。

4 經濟效益

按改建一個中等站計算，站臺燈柱24基，岔區及輔助照明6基，共計30基。按新型燈具使用測算每基燈柱可節電200 W，即一個中等站可節電6 kW，按夜間照明 10 h計算每天可節約電能60 kW·h。每年每個站即可節約電能 21900 kW · h，鐵路營業線車站如此之多則經濟效益非常顯著。

5 結束語

鐵路站場照明節能燈具是適合鐵路無棚站臺及室外場所照明的新型節能燈具。該產品能滿足鐵路站場特定環境的要求與應用，具有改善鐵路電力負荷緊張，創造舒適的視覺照明環境等特點，可節約成本，降低工程造價，經濟社會效益顯著，填補了國內鐵路無棚站臺及室外場所照明的空白，鐵路無棚站臺及室外場所向節約型、環保型發展是必然趨勢，因此該燈具具有很好的推廣應用前景。

[1]TB10008-2006鐵路電力設計規范.

[2]GB9468-1988 道路照明燈具光度測試.

[3]鄒吉平.燈具配光曲線及其標準格式[J].照明，2007，（8）：79-84.