城市地鐵公共區照明配電系統節能設計與優化研究

摘 要：城市軌道交通建設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，基本都在公共區范圍內活動，需要一個舒適的照明環境帶來愉悅心情，因此公共區照明配電系統設計尤其重要。而對于地鐵運營單位來說，滿足基本照明要求的同時，需要考慮照明節能控制以節約用電。針對上述情況，文章結合常規照明控制設計與燈具廠家優化設計，在燈具安裝完成后，現場實際測試照度論證比較分析，以更好地優化設計方案，從而為節約能源提供數據支持。

關鍵詞：城市軌道交通;低壓配電與照明;公共區照明;節能

1 地鐵公共區照明介紹

通常，一座地鐵車站根據線路敷設方式、周邊環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根據周邊環境和規劃等要求進行布置，有利于吸引和疏散客流，方便各個區域居民的出行需求，有的還可以兼作過街通道[2-3]。筆者采用一個標準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，也可以分為設備區和公共區，設備區主要為通風、給排水、弱電系統、供電系統等動力設備機房，而公共區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域。因此，公共區域內的照明設計起到正常活動和安全疏散作用，同時也是良好的乘車環境所必備的。公共區照明設計范圍主要包括出入口（含出入口地面廳）、站廳、站臺公共區等。

2 公共區照明配電系統主要設計原則

車站站廳站臺兩端照明配電室均設兩個總照明配電箱，電源分別由0.4kV低壓開關柜室不同0.4kV母線供電。兩個照明總配電箱交叉向公共區工作照明、節電照明供電，公共區節電照明和工作照明比例為1：1。公共區工作照明和節電照明不設照明配電分箱，由總箱直接供電。公共區照明控制一般設兩級控制，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，分為節能、運營、清掃、檢修等燈光模式控制，達到節約能源的目的。

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

公共區的應急照明照度約占公共區總照明照度的10%，應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。應急照明由站廳、站臺照明配電間內的EPS柜供電，EPS蓄電池持續供電時間不小于90min。公共區應急疏散照明、疏散指示標志燈和安全出口標志燈為常明燈，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：當車站發生火災時，由FAS在變電所0.4kV開關柜處切除非消防的照明電源。

3 公共區照明照度設計標準與燈具選擇

3.1 設計標準

地鐵車站中，照度設計標準和要求應符合國家標準《城市軌道交通照明》GB/T 16275-2008[4]和《建筑照明設計標準》GB 50034-2013[1]相關規定，功率密度值要滿足《建筑照明設計標準》GB 50034-2013表6.3.10交通建筑照明功率密度限值的規定。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≥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 公共區照明布置方案設計和模擬實驗

根據設計的標準和要求，進行燈具方案布置。通過車站公共區燈具布置設計方案來討論，安裝高度為3.2m，維護系數取0.7m。根據設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。

根據模擬出來的實驗數據，得到公共區部分區域內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。從數據中可以看出，照度值比標準值要高很多，功率密度值滿足設計要求，主要原因是燈具可以進行模式調光控制，測試時光源亮度調整比較高。

車站燈具安裝完成后，經測試調整，現場實際測量的照度數據統計出來，如表2所示。

從表中可以看出，表中的實測值是根據在公共區區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。現場實際測量出的照度也比標準值高很多，主要是測試時燈具的模式亮度調到最大值（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、導向標志燈和LED顯示屏的亮度對測量也有影響。

5 結語

地鐵中的公共區照明設計都能滿足相關規范標準的基本要求，甚至有時設計按照高標準來執行。對于公共區照明設計，不管是從燈具照度模擬測試還是從實際現場測量，得出的結論是公共區照度值普遍偏高，設計人員可以根據實驗結果優化設計布置方案，LED燈具的實際光效值比設計時要高。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，可以根據運行高峰、低峰及停運等不同時段進行各個時段的模式調光控制，做到節能控制[7]。另一方面，對燈具采用分區照明設計，不采用傳統的把整個公共區區域做一體化設計的方法，根據車站的LED顯示屏、廣告燈箱等位置，合理布置這些區域的燈具，考慮到這些LED屏光照可以提高局部地面照度，可適當減少該區域的燈具布置。在設計過程中，往往需要根據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化燈具布置設計，進而達到一定的節能效果。

參考文獻

[1] GB 50034-2013，建筑照明設計標準[S].北京：中國建筑科學研究院，2013.

[2] GB 50054-2011，低壓配電設計規范[S].北京：中國機械工業聯合會，2011.

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

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

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

[6] 黃俊.城市軌道交通中低壓配電與照明系統設計綜述[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化設計[J].電氣化鐵道，2020（10）：236-238.