鐵路站房各主要空間照明設計分析

陳建群, 高 鵬, 容 浩, 張 丹

(中南建筑設計院股份有限公司,武漢 430071)

0 概述

鐵路作為我國客運交通的主要形式,在社會經濟發展和人民日常生活中起著不可或缺的作用,作為鐵路關鍵節點,站房在發揮其功能時,照明系統占據著重要角色。 例如,為保證站內秩序及保證旅客的行動便利和人身安全,站房要求較高的照明均勻度和較嚴格的炫光控制;同時,站房的運行時間長,對照明的能耗和運行壽命提出了較高的要求。中國鐵路總公司作為鐵路的建設主體和主管部門,組織編寫了行業標準TB 10089-2015《鐵路照明設計規范》, 并多次組織召開專門的鐵路旅客站房照明設計研討會。

而伴隨著近年來LED 照明技術的不斷進步,其光效不斷提高,成本不斷下降,同時對LED 照明藍光對人視網膜和晝夜節律的影響有了科學的認識,鐵路站房也開始推廣LED 照明在站房中的應用,中國鐵路總公司工程設計鑒定中心于2018 年9 月12日在北京組織召開了“站房LED 照明設計研討會”,并形成會議紀要《關于鐵路站房LED 照明設計研討會會議紀要》(下文簡稱“《紀要》”)鑒電函[2018]151 號,分發各部參照執行。

1 鐵路主要公共空間燈具選型要求及照度指標

《紀要》對LED 照明燈具選型、安裝、適用環境等給出了明確的意見,部分節選:(1)為響應國家綠色照明政策,打造綠色站房,鐵路站房優先選用LED 照明。 (2)空間高度6m 及以下時,一般選用筒燈、條形燈。 筒燈功率一般選用26W,根據建筑凈空及裝飾方案也可選擇13W、18W、36W……

《紀要》也分別對空間高度6～12m、12m 以上采用的燈具類型及功率給出了指導范圍,本文不再一一列舉,詳見參考文獻[6]。 由上述意見可見,《紀要》為了方便后期不同工程設計,給出的范圍比較寬泛,為了對LED 照明在站房中應用更加科學合理,本文結合《鐵路照明設計規范》對站房主要區域如候車廳、售票廳、進出站通道等主要區域照明評價指標,通過在上述空間對各種燈具的選擇和不同布燈方式組合的模擬計算分析,為站房LED 照明設計提供更加具體的參考意見。

《鐵路照明設計規范》當中對鐵路旅客車站主要區域的照明要求如表1 所示。

2 鐵路主要公共空間模擬空間選定

站房根據規模不同,其各空間的層高往往不同,從小型站房到特大型站房,筆者對其常用的層高進行了梳理,數據如表2 所示。

鐵路旅客車站主要公共區域照明技術指標 表1

鐵路旅客車站主要公共區域層高范圍 表2

針對上述常用層高,本文分別對不同層高場所采用不同功率燈具以達到照度指標為首選項進行模擬,針對進站廳、候車廳區域,分別對8、10、12、15、18、20m 不同層高進行模擬計算,售票廳及出站廳,分別對5、6m 兩種層高進行模擬。 兩種區域的空間模型詳見圖1～2。

圖1 售票廳、出站廳模擬空間示意(長×寬×高:18m×12m×6m)

圖2 進站廳、候車廳模擬空間示意(長×寬×高:90m×45m×12m)

3 空間照明模擬計算

因筒燈布置靈活,體積小,類型多樣,方便與各種內裝配合,站房公共區域當中采用筒燈居多,故本次模擬采用最常用的筒燈,功率按照《紀要》給出的各種規格來確定,具體參數見表3。

模擬采用燈具規格參數 表3

因不同廠家燈具根據技術工藝及采用驅動芯片的不同,具有不同的光效,為了使模擬結果更有指導意義,本次模擬在收集市場上產品的光效范圍基礎上,采用中間值進行計算,根據《鐵路照明設計規范》第4.4.3 條及5.1.4 條的要求,站房進出站大廳、候車室、售票室等場所的照明光源宜選擇3 300～5 300K,鐵路場所照明采用反光二極管光源時,人長時間停留和工作的場所,其色溫不宜大于4 000K,故本次模擬計算,燈具色溫采用4 000K。 主要燈具配光曲線示例如圖3～5 所示。 結合《鐵路照明設計規范》對各區域的主要評價指標,本次計算結果包括平均照度、功率密度、照度均勻度、統一炫光值四項指標。

圖3 13W、18W LED 燈具配光曲線

圖4 35W、50W LED 燈具配光曲線

圖5 60W、70W LED 燈具配光曲線

在模擬空間內布置燈具時,采用矩形陣列均勻布燈的方案,X 軸和Y 軸對齊方案均采用第一個和最后一個分別放置在距離邊緣1/2 燈距處,等照度曲線圖如圖6 所示,測試點分布及測試結果如圖7所示。

圖6 LED 燈具模擬計算等照度曲線圖(36W-6m)

圖7 LED 燈具統一眩光值模擬測試點分布及測試結果(50W-12m)

為了便于統計,把各種層高下的模擬結果匯總成表格,如表4～5 所示。

進站廳、候車廳模擬結果 表4

售票廳、出站廳模擬方案 表5

因為最終照度和燈具參數及布置相關,為滿足照度要求,一般布置燈具最終實現的照度均為150lx左右,例如進站廳、候車廳模擬結果8m 層高方案中,36W 燈具方案平均照度為163lx,50W 燈具方案平均照度為160lx,因為達到的平均照度指標不同,也就使得功率密度的比較失去了一個統一的基準,為了分析及對比的方便,將各種情況下的功率密度值,統一換算為150lx 下的等效功率密度,換算后的結果如表6～7 所示。

進站廳、候車廳模擬結果(等效照度及功率密度) 表6

售票廳、出站廳模擬方案(等效照度及功率密度) 表7

4 結束語

綜合模擬計算結果可以看出,同樣層高情況下,要達到同一照度指標,大功率的燈具平均功率密度值更低,更節能,但是同時也要注意的是,隨著功率的增大,其統一眩光值也在迅速的增大,本指標往往在設計時容易忽略,當在各種高度空間采用推薦最佳燈具功率以上燈具時,尤其需要注意炫光的影響,根據層高采用不同的配光角度,仍無法滿足要求時,采取適當的防止炫光的措施,計算時應設定相應的結果選項,在應用時需根據目標場所的照度和統一炫光控制要求找到一個平衡點,既保證滿足對照明炫光的控制,又盡量選用大功率的LED燈具提高效率,具體到本次模擬,燈具的適用性分析結果見表8。

不同層高推薦LED 筒燈規格 表8

注意,本推薦表僅限于《關于鐵路站房LED 照明設計研討會會議紀要》推薦選用的燈具規格,當前LED 燈具產品多樣,還有許多其他規格的燈具,燈具光效、光束角等參數的不同可能存在其他最優選,本表可作為一個參照,方便在鐵路站房的照明設計當中快速選型,減少照明設計的試錯成本。