深圳城市軌道交通照明系統的標準化

詹占嵐

(廣州地鐵設計研究院有限公司, 廣東 廣州 510010)

引言

城市軌道交通照明系統主要分為正常照明(包括公共場所的正常照明、設備管理用房照明等)、應急照明(包括備用照明和疏散照明)、安全特低電壓照明(包括變電所電纜夾層照明和站臺板下照明)、廣告照明等。其設計原則[1]主要有：

1)車站照明設計應簡潔、實用、便于安裝和維修，并與車站建筑風格相協調。

2)車站應急照明電源室內設置應急照明電源裝置(以下簡稱EPS)，負責提供整個車站及相鄰區間的應急照明電源，EPS容量應根據車站規模確定，并滿足人防要求。

3)應急照明應均勻地布置在公共區，設備管理房和走道也應設置應急照明。在上下行扶梯、步行梯口、自動售檢票設備安裝處附近應滿足照度指標要求，確保乘客安全。應急照明燈具選用滿足消防認證的應急燈具。

4)在站臺、站廳、樓梯、通道及通道轉彎處附近，設置疏散指示標志燈[2]，安裝間距不大于10 m。

5)在車站出口、集散廳的出口、設備及管理用房門上方和其它通向站外的應急出口處均設置應急出口標志燈。

6)區間隧道照明燈具按每10 m一套布置，應急照明燈具與工作照明燈具交叉相間布置。每隔10 m設置疏散指向標志燈。所有照明燈具的安裝不侵入設備限界。

城市軌道交通地下車站照度要求[3]如表1所示。

表1 城市軌道交通地下車站照度[4]參照表

城市軌道交通照明系統主要配電原則：

1)照明配電箱設在車站站廳、站臺的照明配電室內，兩端照明配電室供電范圍以車站中心線為界。

2)每個照明配電室內設兩個照明總配電箱，進線分別來自降壓變電所不同低壓母線。兩個照明總配電箱交叉向車站照明區域配電，每個照明總配電箱各負擔50%照明負荷。

3)照明配電開關采用單相開關，最大負荷電流不大于16 A。照明配電箱內三相照明回路負荷應基本平衡，回路的最大與最小相負荷電流差不宜超過30%[5]。

4)廣告照明配電箱由變電所三級負荷母線供電，并在饋出回路設置漏電保護[6]。

5)變電所電纜夾層、站臺板下電纜通道和折返線檢查坑內設安全工作照明和攜帶式照明用插座，電源采用36 V安全特低電壓等級。

城市軌道交通照明系統主要控制方式為：

1)公共區照明控制。車站公共區正常照明、廣告照明、導向標志照明由車站控制室和照明配電室兩級控制。照明系統按照各種模式采用智能照明控制系統，并與環境與設備監控系統實現通信。

智能照明控制系統是模塊化分布式總線型控制系統，主要包括智能照明主機、網絡控制器、控制模塊、智能面板開關、人機界面及傳感器等組成。通過智能控制系統可以實現調光控制、開關控制、延時控制、場景控制等。

2)設備區照明控制。設備管理用房照明設就地開關控制。應急照明及導向照明由EPS裝置供電。正常時EPS裝置采用交流供電，當兩路交流電源都失電后，自動轉為蓄電池組通過逆變器向燈具供電。EPS裝置滿足事故狀態下不低于90 min的供電要求。設備區應急照明正常時可關閉，火災時強行開啟。

3)區間照明控制。區間照明分為工作照明和應急照明。工作照明由區間照明配電箱供電，應急照明由EPS裝置供電，正常情況下工作照明及應急照明均可不開啟，在需要開啟的情況下，可遙控開啟，在火災或災害模式下，區間應急照明由監控系統控制EPS裝置強啟。

1 城市軌道交通照明系統的標準化研究

1.1 照明配電箱的標準化

城市軌道交通照明系統經過從傳統控制方式的照明系統演變為智能控制照明系統。目前國內各大城市的軌道交通照明系統基本上采用了智能照明控制系統。典型車站一般為地下二層，負一層為站廳層，負二層為站臺層。站廳層、站臺層的兩端均為設備管理用房區域。典型車站在站廳、站臺層兩端的設備管理用房區域設置4個照明配電室負責向整個車站提供照明配電，如圖1所示。

圖1 車站照明配電系統圖Fig.1 Station lighting distribution system diagram

為實現配電箱的標準化，經研究，可將車站所有照明配電箱劃分為四類：照明配電總箱、普通照明配電箱、智能照明配電箱、智能照明控制箱。圖2為車站照明配電總箱系統圖，典型站使用8個照明總箱，非典型車站根據實際情況增加照明總箱的使用數量，不改變回路數量和開關的配置，保證全線各車站均采用統一標準化系統圖。圖3為普通照明配電箱系統圖，進線來自照明總箱。根據車站的實際情況進行配電箱數量的增減，不改變回路數量和開關的配置，保證全線各車站采用統一標準化系統圖。圖4為智能照明配電箱系統圖，進線同樣來自照明總箱。根據車站的實際情況進行配電箱數量的增減，不改變回路數量和開關的配置，保證全線各車站采用統一標準化系統圖。

圖2 照明配電總箱系統圖Fig.2 Lighting distribution system diagram

圖3 普通照明配電箱系統圖Fig.3 General lighting distribution system diagram

圖4 智能照明配電箱系統圖Fig.4 Intelligent lighting distribution system diagram

智能照明控制箱同樣為標準箱，里面主要安裝智能照明控制系統的控制模塊及系統模塊。該箱體主要負責智能照明系統的組網及與外界的接口通訊工作。

通過對配電箱體的標準化研究，使城市軌道交通照明系統的設計、產品制造及后期運營維護都帶來極大的便利，主要體現在：

1)設計階段，采用標準化圖紙開展設計，減少設計工作量，大大縮短設計周期。

2)配電箱制造階段，由于采用標準化圖紙，產品制造同樣實現標準化，縮短制造周期，降低制造成本。

3)后期運營維護簡單，備品備件數量少，減輕維護維修工作量。

1.2 控制系統的標準化

目前應用于城市軌道交通照明的智能照明控制系統所采用的系統架構、元器件組成均有差異。這些智能照明控制系統主要是由開關控制模塊、調光控制模塊、系統網關、電源模塊、接口模塊以及連接網絡等組成。按照以往的設計方案，這些模塊分散安裝于各個照明配電箱內，再通過網絡控制線連接成一個智能照明控制系統，如圖5(a)所示。為實現控制系統的標準化研究，可沿用配電箱標準化研究思路。將智能照明控制系統的各智能模塊統一安裝于智能照明控制箱內，如圖5(b)所示。

圖5 配電箱系統構成圖Fig.5 Lighting distribution system diagram

經過這樣整合后，帶來的好處是使照明控制系統也趨于標準化。配電箱和控制箱分開設計、安裝，并通過系統總線進行組網，在達到照明系統智能控制目的的情況下，盡可能使系統結構簡單，同時也減少和簡化系統接口。

2.3 燈具的標準化

燈具的標準化主要包括從燈具的設計到生產制造的標準化。目前城市軌道交通已大量采用LED燈具，LED燈具的特點是光效高、節能效果顯著、便于控制。隨著LED 照明技術的發展，LED 燈具產品性能將更加完善，光效、壽命、穩定性都將有很大的提升。不可置疑，未來LED 燈具肯定會成為地鐵照明的主流產品[7]。

燈具標準化研究的主要目的是能夠使燈具實現模塊化、標準化，并引導一批生產廠家按照這種標準進行生產。燈具標準化主要內容有：

1)照明方案設計應盡量以簡潔實用為原則。站廳站臺公共區燈具種類應進行控制，使燈具種類減少，規格型號也應盡量控制減少。同一城市同期建設的不同線路之間的燈具也應做到可以互換。

2)制訂相關技術標準，規范設計和生產。目前IEC、美國以及日本都制訂了LED相關標準，我國雖然也制訂了一些與LED有關的標準，但其中有些標準、規范的內容重復、矛盾[8]，因此需要對現有的這些技術標準和規范需進行修訂。

3)燈具生產制造環節，要求燈具具備良好的可維護性。即燈具采用模塊化設計，外殼、電源、發光體等應做到模塊化設計，并遵循所制訂的技術標準，方便在后期運營維護過程中做到快速維護，減輕運營維護工作量。

2 廣東深圳典型地鐵照明系統的標準化情況

筆者從事深圳地鐵設計工作十余年，在所負責的深圳地鐵9號線、深圳地鐵9號線延長線、深圳地鐵20號線項目中，均應用了照明系統標準化研究成果。筆者將以深圳地鐵9號線照明系統的標準化情況為例，探討照明系統設計、產品與維護的標準化對地鐵運營維護與管理帶來的影響。

廣東深圳地鐵9號線線全長25.38 km，共22個地下車站，全線設置1座車輛段及1座停車場。深圳地鐵9號線工程于2016年10月開通運營，本工程在設計過程中通過對照明系統進行了標準化研究，并將研究成果貫徹和落實在具體的工程實際中。經過一段時間的運行，反饋良好。

2.1 照明配電箱的標準化成果

深圳地鐵9號線工程，通過對照明配電箱進行標準化設計，使深圳地鐵9號線與其他城市采用傳統照明系統方案相比，每個標準典型車站可減少照明配電箱6面，具體比較情況詳見表2。

表2 深圳地鐵9號線照明系統方案與其他城市照明系統方案比較表

深圳地鐵全線共22個車站，在采用照明配電箱標準化研究成果后，全線共可減少照明配電箱100余面。

2.2 照明控制系統的標準化成果

在照明控制系統方面，深圳地鐵9號線采用住宅和樓宇控制領域公認的開放式國際標準KNX/EIB。KNX總線具有可靠性高、抗干擾能力強以及兼容性、可擴展性好等優點[9]。在智能照明系統領域具有廣泛應用，目前主流的智能照明系統供應商均采用KNX/EIB總線和協議。其產品均具備良好的可替換性，為后期運營維護提供極大的便利性。

同時，在調光控制方面，采用數字調光方式，即DALI調光。DALI即數字可編址的照明接口，是一種開放式的系統結構標準。利用DALI可以將不同廠家生產的電子鎮流器、調光控制設備和傳感器等組成一個照明控制系統[10]。DALI具有配置靈活、安全可靠和成本低廉等優點，可靈活實現分組控制、場景設置以及狀態反饋等功能，得到照明設備制造商的廣泛支持，并成為國際電工委員會(IEC)標準。

在標準化成果應用過程中，不僅從上層控制系統的開放性、可替換性方面加以限制和篩選。在控制系統與照明配電箱間的接口方面也加以規范，將控制系統與配電箱在物理上盡可能的分離，在工程的建設階段，減少業主方的協調管理工作量，在工程后期運營維護階段，能夠方便運營的維護與管理，可謂一舉兩得。

2.3 燈具的標準化成果

由于深圳地鐵9號線照明燈具為甲供設備，為了將燈具設計的標準化理念貫徹落實下去，在燈具設備的招標文件中即對燈具的相關要求進行細化，如要求燈具制造商具備良好的制造和研發實力、LED芯片需采用主流一線品牌且設計壽命不小于50 000 h、燈具的電源變換器需具備可替換性，燈具發光體可方便拆卸和替換等。

燈具供貨商確定以后，在設計聯絡過程中，確保標準化概念得以實現，使全線各個車站的燈具都具備可替換性，同時迅速在其他線路的建設過程中加以推廣。目前深圳地鐵所有在建和將建線路均采用LED燈具，且將使用范圍擴大到全部場所。

綜上所述，標準化應用的成果可歸納為：

1)照明配電箱通過標準化研究和整合，使全線600余面照明配電箱全部實現設計、制造標準化，為運營部門后期管理和維修提供了極大的便利。

2)智能照明控制系統整合后，簡化了與其它系統的接口，組網簡單，系統架構清晰，且具備良好的開放性，可兼容性。在系統調試階段大大提高效率，在后期運營維護階段減少對個別廠商的依賴。

3)照明燈具方面，通過減少燈具種類、制訂統一技術標準、完善燈具結構，使城市軌道交通的設計流程進一步簡化，減少工程管理中燈具的采購工作量，后期運營維護過程中減輕工作量，降低維護成本，具有良好效果。

3 結語

我國城市軌道交通的標準化工作，正隨著城市軌道交通技術的進步和建設的快速發展穩步推進。標準化工作不僅是城市軌道交通建設運營的重要基礎，也是促進其穩定、協調和可持續發展的保證，是城市軌道交通不斷創新和發展的先導。探索標準化理念、制定戰略、提高標準質量和水平將始終是城市軌道交通標準化的艱巨任務[11]。

深圳市城市軌道照明系統采用標準化理念，將照明配電箱標準化、控制系統標準化、照明燈具標準化的思路落到實處將會縮短設計周期、降低產品的生產制造成本，同時也能夠降低后期運營維護與管理的成本。

[1] 地鐵設計規范：GB 50157—2013 [S].北京:中國建筑工業出版社,2014.

[2] 建筑照明設計標準：GB 50034—2013 [S].北京:中國建筑工業出版社,2013.

[3] 地鐵場所照明用LED燈具技術規范：CSA 010—2011 [S].國家半導體照明工程研發及產業聯盟,2011.

[4] 城市軌道交通照明：GB/T 16275—2008 [S].北京:中國標準出版社,2009.

[5] 供配電系統設計規范：GB 50052—2009 [S].北京:中國計劃出版社,2010.

[6] 低壓配電設計規范：GB 50054—2011 [S].北京:中國計劃出版社,2012.

[7] 鐘雄,王藝偉,鄒儲優,等. LED 燈具在地鐵照明中的應用案例分析[J].照明工程學報, 2018，29(1):56-59.

[8] 顏鷹,蔣建平,朱培武,等. LED照明產業標準化現狀及其對策[J].中國照明電器, 2011 (9) :33-36.

[9] 張徐輝,柳春青. KNX總線技術在建筑物消防應急系統中的應用[J].通信與信息技術, 2017 (6) :22-25.

[10] 戴廣年,戴保靈. DALI 總線在智能燈光控制中的應用[J].江蘇建筑, 2016 (6) :113-115.

[11] 陳燕申,秦國棟,苗彥英,等. 從零散到系統 從星火到繁榮——城市軌道交通技術標準化回顧與展望[J].工程建設標準化, 2010 (2) :9.