城市軌道交通照明系統節能方案設計與研究

魯明科

【摘 要】 隨著我國經濟的快速增長，能源需求的大幅增加，能源供需矛盾突出。按照我國提出的“中國綠色照明工程”，照明節電已成為節能的重要方面。本文從城市軌道交通車站智能照明系統及高效節能LED燈具的應用兩個方面對照明節能方案進行了分析，提出了相應的解決方案。

【關鍵詞】 城市軌道交通 照明系統 LED 節能

1 概述

由于全國電資源得不到優化配置，結構性的缺電成為我國目前面臨的一個很嚴峻的問題。目前國內經濟最發達和增長速度最快的地區，同時也成為電力資源最匱乏的地區。在保增長擴內需的“主旋律”下，2009年12月，國務院又批復了北京、傷害、廣州、深圳等22個城市的79條軌道交通建設規劃，總長2259.84公里，總投資約為8800億元。這次新批復的地鐵投資規劃，不僅意味著巨大的商機，也帶來了對能耗控制的考驗，地鐵系統節能工作變得更加必要和緊迫。

分析軌道交通數據可知，用電負荷成為地鐵運營的主要能耗。車站、基地用電量占總用電量的40%～50%[1]，其中，僅照明系統一項，就占了整個車站平均設備負荷的14%～16%[1]，約占地鐵耗電總量的30%。

由于地鐵運營長期持久的特點，現有這種粗放型的控制方式，在現階段的照明設計規范和運營管理條件下，很難滿足環保節能的現代要求。因此，優化照明配電與控制設計，選擇高效節能的燈具，就成了軌道交通建設中要突破的重大問題，對節能環保、降低運營成本、方便維護具有非常重要的現實意義。本文著重闡述城市軌道交通公共區照明節能的方案。

2 智能照明控制系統

2.1 智能照明控制系統示意圖

地鐵車站作為大量使用燈光的建筑，對于智能照明的需求具有以下特點：（1）控制區域類型較多（站臺、站廳、出入口等）；（2）燈光耗能量大，因此對于照明節能的要求較高，效果要求顯著；（3）人流量和照明量存在線性比例關系，人流量越多，需要打開的光源越多；（4）顧客對于燈光有較高的指標要求，在不同的區域、不同的場合來設置不同的場景（如圖1）。

整個系統分為3子網，子網之間通過智能專網和節能控制系統連接（如表1）。

其中：每個子網網段內部通過系統總線將每個設備手拉手進行連接。

2.2 智能照明控制系統的可行性

地鐵車站的正常照明主要包括公共區照明和附屬房間照明兩部分。附屬房間一般在房間門口設置蹺板開關，由于只允許有權限的工作人員進入，所以基本可以做到人來燈開，人走燈滅的節點運行。但對于公共區間來說，情況就較為復雜。目前的主要采用增加照明配電箱數量、交叉布線，在配電箱總進線上串入接觸器，納入BAS的監控，以電氣觸電來實現區域控制、定時通斷、中央監控等方法。

然而，這些傳統的照明控制方法存在著諸多弊端，主要表現為：功能過于簡單、管理相對粗放、節能潛力挖掘不足、線路復雜、施工難度大、照明質量不高。

大量研究表現，使用智能照明控制系統后，能夠解決上述傳統照明控制的弊端，并實現多方面的效應。

2.3 智能照明控制系統建議方案

地鐵站有兩種：一種是高架站，另一種是地下站。兩種類型的地鐵站照明控制方式區別在于使不使用照度來控制，高架站可以充分利用室外的陽光從而達到節能的效果，即采用照度傳感器來進行自動控制。其它的控制方式與地下站相同（如圖2）。

智能照明系統主要由以下部分組成：（1）中央監控電腦；（2）總線耦合器（網關）；（3）智能控制模塊；（4）智能控制面板；（5）照度傳感器。

智能照明系統的控制功能如下：（1）地鐵站強調對客人的第一印象，要求利用明暗有序和適度的照明環境讓人進入地鐵站后就能感到高雅舒適的氣氛。（2）地鐵站的燈具數量多，品質高并十分昂貴，要求控制系統可以延長燈具壽命，降低地鐵站運行費用。（3）地鐵站管理要求能夠對地鐵站內所有公共區域的燈光實時監控并能根據環境改變當前照明狀態。（4）地鐵站的照明耗電約占整個能源的35%左右，要求通過控制系統能節省能源消耗。（5）地鐵站的主要功能區如：出入口、站廳、樓（扶）梯和站臺等需要因不同的場面而變換不同的燈光環境，營造不同的環境氣氛。（6）出入口處和站廳需要根據每天的時鐘變化不同的燈光場景，以適應不同照度情況下的燈光亮度需要，同時應該增加照度傳感器設備，當惡劣氣候來臨的時候整個系統可以自動打開燈光，提供適當的照度。（7）樓（扶）梯和站臺是人群聚集的地方，首先需要根據每天的時鐘變化不同的燈光場景，其次根據每年的季節變化實現不同的色溫變化，第三，當列車到達的時候可以打開或增量離軌道較近的燈光，便于人群進出列車。（8）整個車站在周末或節日還可以體現不同的場景。（9）傳統的照明無法實現或難以實現上述功能需求，智能照明管理系統通過對調光模塊和開關模塊的控制設置，在面板的場景功能及對單回路的控制非常容易的實現這些功能需求。

3 高效節能LED燈具的使用

3.1 車站對燈具使用的要求

地鐵站作為大量使用燈光的建筑，在以下公共區可使用LED燈具替換傳統熒光燈，可以達到低耗高效的目的。

（1）站廳、站臺、設備房、出入口通道的普通照明燈具、應急照明燈具等；

（2）站廳、站臺、出入口通道的廣告照明等；

（3）站廳、站臺、出入口通道的導向標志照明等。

3.2 LED照明在節能工作中的應用

（1）能耗低。與同等光效的照明燈相比，LED光源的能量消耗可以減少80%，用電量僅相當于只使用傳統照明燈具時的20%～30%。

（2）壽命長。傳統的照明燈和節能燈的使用壽命是2000小時——8000小時，而LED照明燈的使用壽命可長達5萬小時——10萬小時。

（3）綠色環保。LED是由無毒的材料做成，無汞、無鉛、無眩光、無紫外線輻射，符合歐盟ROHS標準，可以回收再利用。LED被完全的封裝在循環氧樹脂里面，內部沒有松動的部分，比燈泡和熒光燈管都更堅固耐用，不易損壞。

（4）不招蚊蟲。LED使用二極管發光技術，屬于冷光源，不招蚊蟲，不會破壞車站環境。

4 節能效果分析

4.1 標準高架車站節能效果分析

以一個標準高架車站為例，若不采用光感控制系統，公共區的燈具數量及日運行能耗如表2所示：

當高架車站采用LED和智能照明控制系統后，在白天光線比較充足時，關閉公共區的普通照明，只預留應急照明燈具時，公共區的燈具數量及日運行能耗如表3所示：

從以上可以看出，當采用照明節能系統后可節約電能為59.92%。

4.2 標準地下車站節能效果分析

以一個標準地下車站為例，公共區面積約為3600m2，公共區的燈具數量及日運行能耗如表4所示：

采用LED照明節能燈具后的日運行能耗如表5所示：

從以上可以看出，當采用T8管熒光燈，設計照度符合標準規范照度標準值，不需要進行照度調節的情況下，采用LED照明設計能節省40.3%的電能。若設計照度值大于標準規范值時，采用智能照明系統后其節約電能的可能性更大。

5 結語

智能照明系統及高效節能LED燈具的使用，在加強城市軌道交通照明系統管理的同時，能夠很好的節約運營電費開支。這些技術，已經被廣泛的應用于會展中心、航站樓、體育館、博物館、星級酒店、高檔寫字樓等各類場所，并且在廣州、北京、深圳的地鐵車站中，也開始有所應用。因此，在城市軌道交通公共區照明節能中使用智能控制系統和高效節能LED燈具是可行的，也是有必要的。

參考文獻：

[1]穆廣友，李曉龍，尹力明等.地鐵車站照明系統能耗分析及節能對策[J].城市軌道交通研究，2010（8）：1.endprint

【摘 要】 隨著我國經濟的快速增長，能源需求的大幅增加，能源供需矛盾突出。按照我國提出的“中國綠色照明工程”，照明節電已成為節能的重要方面。本文從城市軌道交通車站智能照明系統及高效節能LED燈具的應用兩個方面對照明節能方案進行了分析，提出了相應的解決方案。

【關鍵詞】 城市軌道交通 照明系統 LED 節能

1 概述

由于全國電資源得不到優化配置，結構性的缺電成為我國目前面臨的一個很嚴峻的問題。目前國內經濟最發達和增長速度最快的地區，同時也成為電力資源最匱乏的地區。在保增長擴內需的“主旋律”下，2009年12月，國務院又批復了北京、傷害、廣州、深圳等22個城市的79條軌道交通建設規劃，總長2259.84公里，總投資約為8800億元。這次新批復的地鐵投資規劃，不僅意味著巨大的商機，也帶來了對能耗控制的考驗，地鐵系統節能工作變得更加必要和緊迫。

分析軌道交通數據可知，用電負荷成為地鐵運營的主要能耗。車站、基地用電量占總用電量的40%～50%[1]，其中，僅照明系統一項，就占了整個車站平均設備負荷的14%～16%[1]，約占地鐵耗電總量的30%。

由于地鐵運營長期持久的特點，現有這種粗放型的控制方式，在現階段的照明設計規范和運營管理條件下，很難滿足環保節能的現代要求。因此，優化照明配電與控制設計，選擇高效節能的燈具，就成了軌道交通建設中要突破的重大問題，對節能環保、降低運營成本、方便維護具有非常重要的現實意義。本文著重闡述城市軌道交通公共區照明節能的方案。

2 智能照明控制系統

2.1 智能照明控制系統示意圖

地鐵車站作為大量使用燈光的建筑，對于智能照明的需求具有以下特點：（1）控制區域類型較多（站臺、站廳、出入口等）；（2）燈光耗能量大，因此對于照明節能的要求較高，效果要求顯著；（3）人流量和照明量存在線性比例關系，人流量越多，需要打開的光源越多；（4）顧客對于燈光有較高的指標要求，在不同的區域、不同的場合來設置不同的場景（如圖1）。

整個系統分為3子網，子網之間通過智能專網和節能控制系統連接（如表1）。

其中：每個子網網段內部通過系統總線將每個設備手拉手進行連接。

2.2 智能照明控制系統的可行性

地鐵車站的正常照明主要包括公共區照明和附屬房間照明兩部分。附屬房間一般在房間門口設置蹺板開關，由于只允許有權限的工作人員進入，所以基本可以做到人來燈開，人走燈滅的節點運行。但對于公共區間來說，情況就較為復雜。目前的主要采用增加照明配電箱數量、交叉布線，在配電箱總進線上串入接觸器，納入BAS的監控，以電氣觸電來實現區域控制、定時通斷、中央監控等方法。

然而，這些傳統的照明控制方法存在著諸多弊端，主要表現為：功能過于簡單、管理相對粗放、節能潛力挖掘不足、線路復雜、施工難度大、照明質量不高。

大量研究表現，使用智能照明控制系統后，能夠解決上述傳統照明控制的弊端，并實現多方面的效應。

2.3 智能照明控制系統建議方案

地鐵站有兩種：一種是高架站，另一種是地下站。兩種類型的地鐵站照明控制方式區別在于使不使用照度來控制，高架站可以充分利用室外的陽光從而達到節能的效果，即采用照度傳感器來進行自動控制。其它的控制方式與地下站相同（如圖2）。

智能照明系統主要由以下部分組成：（1）中央監控電腦；（2）總線耦合器（網關）；（3）智能控制模塊；（4）智能控制面板；（5）照度傳感器。

智能照明系統的控制功能如下：（1）地鐵站強調對客人的第一印象，要求利用明暗有序和適度的照明環境讓人進入地鐵站后就能感到高雅舒適的氣氛。（2）地鐵站的燈具數量多，品質高并十分昂貴，要求控制系統可以延長燈具壽命，降低地鐵站運行費用。（3）地鐵站管理要求能夠對地鐵站內所有公共區域的燈光實時監控并能根據環境改變當前照明狀態。（4）地鐵站的照明耗電約占整個能源的35%左右，要求通過控制系統能節省能源消耗。（5）地鐵站的主要功能區如：出入口、站廳、樓（扶）梯和站臺等需要因不同的場面而變換不同的燈光環境，營造不同的環境氣氛。（6）出入口處和站廳需要根據每天的時鐘變化不同的燈光場景，以適應不同照度情況下的燈光亮度需要，同時應該增加照度傳感器設備，當惡劣氣候來臨的時候整個系統可以自動打開燈光，提供適當的照度。（7）樓（扶）梯和站臺是人群聚集的地方，首先需要根據每天的時鐘變化不同的燈光場景，其次根據每年的季節變化實現不同的色溫變化，第三，當列車到達的時候可以打開或增量離軌道較近的燈光，便于人群進出列車。（8）整個車站在周末或節日還可以體現不同的場景。（9）傳統的照明無法實現或難以實現上述功能需求，智能照明管理系統通過對調光模塊和開關模塊的控制設置，在面板的場景功能及對單回路的控制非常容易的實現這些功能需求。

3 高效節能LED燈具的使用

3.1 車站對燈具使用的要求

地鐵站作為大量使用燈光的建筑，在以下公共區可使用LED燈具替換傳統熒光燈，可以達到低耗高效的目的。

（1）站廳、站臺、設備房、出入口通道的普通照明燈具、應急照明燈具等；

（2）站廳、站臺、出入口通道的廣告照明等；

（3）站廳、站臺、出入口通道的導向標志照明等。

3.2 LED照明在節能工作中的應用

（1）能耗低。與同等光效的照明燈相比，LED光源的能量消耗可以減少80%，用電量僅相當于只使用傳統照明燈具時的20%～30%。

（2）壽命長。傳統的照明燈和節能燈的使用壽命是2000小時——8000小時，而LED照明燈的使用壽命可長達5萬小時——10萬小時。

（3）綠色環保。LED是由無毒的材料做成，無汞、無鉛、無眩光、無紫外線輻射，符合歐盟ROHS標準，可以回收再利用。LED被完全的封裝在循環氧樹脂里面，內部沒有松動的部分，比燈泡和熒光燈管都更堅固耐用，不易損壞。

（4）不招蚊蟲。LED使用二極管發光技術，屬于冷光源，不招蚊蟲，不會破壞車站環境。

4 節能效果分析

4.1 標準高架車站節能效果分析

以一個標準高架車站為例，若不采用光感控制系統，公共區的燈具數量及日運行能耗如表2所示：

當高架車站采用LED和智能照明控制系統后，在白天光線比較充足時，關閉公共區的普通照明，只預留應急照明燈具時，公共區的燈具數量及日運行能耗如表3所示：

從以上可以看出，當采用照明節能系統后可節約電能為59.92%。

4.2 標準地下車站節能效果分析

以一個標準地下車站為例，公共區面積約為3600m2，公共區的燈具數量及日運行能耗如表4所示：

采用LED照明節能燈具后的日運行能耗如表5所示：

從以上可以看出，當采用T8管熒光燈，設計照度符合標準規范照度標準值，不需要進行照度調節的情況下，采用LED照明設計能節省40.3%的電能。若設計照度值大于標準規范值時，采用智能照明系統后其節約電能的可能性更大。

5 結語

智能照明系統及高效節能LED燈具的使用，在加強城市軌道交通照明系統管理的同時，能夠很好的節約運營電費開支。這些技術，已經被廣泛的應用于會展中心、航站樓、體育館、博物館、星級酒店、高檔寫字樓等各類場所，并且在廣州、北京、深圳的地鐵車站中，也開始有所應用。因此，在城市軌道交通公共區照明節能中使用智能控制系統和高效節能LED燈具是可行的，也是有必要的。

參考文獻：

[1]穆廣友，李曉龍，尹力明等.地鐵車站照明系統能耗分析及節能對策[J].城市軌道交通研究，2010（8）：1.endprint

【摘 要】 隨著我國經濟的快速增長，能源需求的大幅增加，能源供需矛盾突出。按照我國提出的“中國綠色照明工程”，照明節電已成為節能的重要方面。本文從城市軌道交通車站智能照明系統及高效節能LED燈具的應用兩個方面對照明節能方案進行了分析，提出了相應的解決方案。

【關鍵詞】 城市軌道交通 照明系統 LED 節能

1 概述

由于全國電資源得不到優化配置，結構性的缺電成為我國目前面臨的一個很嚴峻的問題。目前國內經濟最發達和增長速度最快的地區，同時也成為電力資源最匱乏的地區。在保增長擴內需的“主旋律”下，2009年12月，國務院又批復了北京、傷害、廣州、深圳等22個城市的79條軌道交通建設規劃，總長2259.84公里，總投資約為8800億元。這次新批復的地鐵投資規劃，不僅意味著巨大的商機，也帶來了對能耗控制的考驗，地鐵系統節能工作變得更加必要和緊迫。

分析軌道交通數據可知，用電負荷成為地鐵運營的主要能耗。車站、基地用電量占總用電量的40%～50%[1]，其中，僅照明系統一項，就占了整個車站平均設備負荷的14%～16%[1]，約占地鐵耗電總量的30%。

由于地鐵運營長期持久的特點，現有這種粗放型的控制方式，在現階段的照明設計規范和運營管理條件下，很難滿足環保節能的現代要求。因此，優化照明配電與控制設計，選擇高效節能的燈具，就成了軌道交通建設中要突破的重大問題，對節能環保、降低運營成本、方便維護具有非常重要的現實意義。本文著重闡述城市軌道交通公共區照明節能的方案。

2 智能照明控制系統

2.1 智能照明控制系統示意圖

地鐵車站作為大量使用燈光的建筑，對于智能照明的需求具有以下特點：（1）控制區域類型較多（站臺、站廳、出入口等）；（2）燈光耗能量大，因此對于照明節能的要求較高，效果要求顯著；（3）人流量和照明量存在線性比例關系，人流量越多，需要打開的光源越多；（4）顧客對于燈光有較高的指標要求，在不同的區域、不同的場合來設置不同的場景（如圖1）。

整個系統分為3子網，子網之間通過智能專網和節能控制系統連接（如表1）。

其中：每個子網網段內部通過系統總線將每個設備手拉手進行連接。

2.2 智能照明控制系統的可行性

地鐵車站的正常照明主要包括公共區照明和附屬房間照明兩部分。附屬房間一般在房間門口設置蹺板開關，由于只允許有權限的工作人員進入，所以基本可以做到人來燈開，人走燈滅的節點運行。但對于公共區間來說，情況就較為復雜。目前的主要采用增加照明配電箱數量、交叉布線，在配電箱總進線上串入接觸器，納入BAS的監控，以電氣觸電來實現區域控制、定時通斷、中央監控等方法。

然而，這些傳統的照明控制方法存在著諸多弊端，主要表現為：功能過于簡單、管理相對粗放、節能潛力挖掘不足、線路復雜、施工難度大、照明質量不高。

大量研究表現，使用智能照明控制系統后，能夠解決上述傳統照明控制的弊端，并實現多方面的效應。

2.3 智能照明控制系統建議方案

地鐵站有兩種：一種是高架站，另一種是地下站。兩種類型的地鐵站照明控制方式區別在于使不使用照度來控制，高架站可以充分利用室外的陽光從而達到節能的效果，即采用照度傳感器來進行自動控制。其它的控制方式與地下站相同（如圖2）。

智能照明系統主要由以下部分組成：（1）中央監控電腦；（2）總線耦合器（網關）；（3）智能控制模塊；（4）智能控制面板；（5）照度傳感器。

智能照明系統的控制功能如下：（1）地鐵站強調對客人的第一印象，要求利用明暗有序和適度的照明環境讓人進入地鐵站后就能感到高雅舒適的氣氛。（2）地鐵站的燈具數量多，品質高并十分昂貴，要求控制系統可以延長燈具壽命，降低地鐵站運行費用。（3）地鐵站管理要求能夠對地鐵站內所有公共區域的燈光實時監控并能根據環境改變當前照明狀態。（4）地鐵站的照明耗電約占整個能源的35%左右，要求通過控制系統能節省能源消耗。（5）地鐵站的主要功能區如：出入口、站廳、樓（扶）梯和站臺等需要因不同的場面而變換不同的燈光環境，營造不同的環境氣氛。（6）出入口處和站廳需要根據每天的時鐘變化不同的燈光場景，以適應不同照度情況下的燈光亮度需要，同時應該增加照度傳感器設備，當惡劣氣候來臨的時候整個系統可以自動打開燈光，提供適當的照度。（7）樓（扶）梯和站臺是人群聚集的地方，首先需要根據每天的時鐘變化不同的燈光場景，其次根據每年的季節變化實現不同的色溫變化，第三，當列車到達的時候可以打開或增量離軌道較近的燈光，便于人群進出列車。（8）整個車站在周末或節日還可以體現不同的場景。（9）傳統的照明無法實現或難以實現上述功能需求，智能照明管理系統通過對調光模塊和開關模塊的控制設置，在面板的場景功能及對單回路的控制非常容易的實現這些功能需求。

3 高效節能LED燈具的使用

3.1 車站對燈具使用的要求

地鐵站作為大量使用燈光的建筑，在以下公共區可使用LED燈具替換傳統熒光燈，可以達到低耗高效的目的。

（1）站廳、站臺、設備房、出入口通道的普通照明燈具、應急照明燈具等；

（2）站廳、站臺、出入口通道的廣告照明等；

（3）站廳、站臺、出入口通道的導向標志照明等。

3.2 LED照明在節能工作中的應用

（1）能耗低。與同等光效的照明燈相比，LED光源的能量消耗可以減少80%，用電量僅相當于只使用傳統照明燈具時的20%～30%。

（2）壽命長。傳統的照明燈和節能燈的使用壽命是2000小時——8000小時，而LED照明燈的使用壽命可長達5萬小時——10萬小時。

（3）綠色環保。LED是由無毒的材料做成，無汞、無鉛、無眩光、無紫外線輻射，符合歐盟ROHS標準，可以回收再利用。LED被完全的封裝在循環氧樹脂里面，內部沒有松動的部分，比燈泡和熒光燈管都更堅固耐用，不易損壞。

（4）不招蚊蟲。LED使用二極管發光技術，屬于冷光源，不招蚊蟲，不會破壞車站環境。

4 節能效果分析

4.1 標準高架車站節能效果分析

以一個標準高架車站為例，若不采用光感控制系統，公共區的燈具數量及日運行能耗如表2所示：

當高架車站采用LED和智能照明控制系統后，在白天光線比較充足時，關閉公共區的普通照明，只預留應急照明燈具時，公共區的燈具數量及日運行能耗如表3所示：

從以上可以看出，當采用照明節能系統后可節約電能為59.92%。

4.2 標準地下車站節能效果分析

以一個標準地下車站為例，公共區面積約為3600m2，公共區的燈具數量及日運行能耗如表4所示：

采用LED照明節能燈具后的日運行能耗如表5所示：

從以上可以看出，當采用T8管熒光燈，設計照度符合標準規范照度標準值，不需要進行照度調節的情況下，采用LED照明設計能節省40.3%的電能。若設計照度值大于標準規范值時，采用智能照明系統后其節約電能的可能性更大。

5 結語

智能照明系統及高效節能LED燈具的使用，在加強城市軌道交通照明系統管理的同時，能夠很好的節約運營電費開支。這些技術，已經被廣泛的應用于會展中心、航站樓、體育館、博物館、星級酒店、高檔寫字樓等各類場所，并且在廣州、北京、深圳的地鐵車站中，也開始有所應用。因此，在城市軌道交通公共區照明節能中使用智能控制系統和高效節能LED燈具是可行的，也是有必要的。

參考文獻：

[1]穆廣友，李曉龍，尹力明等.地鐵車站照明系統能耗分析及節能對策[J].城市軌道交通研究，2010（8）：1.endprint