廣州番禺廣場地鐵站公共空間光環(huán)境設計研究

馬 曄，何治新，劉麗萍，聶卉婧，鄭力中

(1.北京清城品盛照明研究院有限公司，北京 100089;2.廣州地鐵設計研究院股份有限公司，廣東 廣州 510010)

引言

十四五時期，是我國由全面建成小康社會向基本實現社會主義現代化邁進的關鍵時期，也是全面推進交通強國建設的第一個五年規(guī)劃期。這期間的交通運輸由“聯(lián)網互通”向“提質增效”轉變，各運輸方式的基礎設施協(xié)調完善。提高公共交通空間光環(huán)境水平，促進交通空間的運行效率和質量，是發(fā)展高質量交通服務體系的一項重要指標。

公共交通空間已不再是簡單的出行空間，已成為集客運、展示、體驗、宣傳等多種功能為一體的重要公共空間，是商業(yè)、文化傳播的重要信息傳達窗口。光環(huán)境也不僅是功能照明的簡單要求，為民眾出行提供更好的體驗，空間體驗也是公共交通體系光環(huán)境研究的必然趨勢。本文從已經建成的公共交通空間實地測量調研入手，從安全、節(jié)能、舒適三個維度，探討地鐵光環(huán)境設計的要素選擇和指標設定。

1 要素選擇

城市軌道交通光環(huán)境設計研究，分要素選擇和指標設定兩個步驟進行[1]，通過客觀數據與主觀調研結合的研究方式，形成對地鐵公共空間光環(huán)境的評估方法。主要包括安全、節(jié)能和舒適三類要素。

安全要素，目前規(guī)范提出的指標設定時間在10年前，當時我國交通空間的人流量較小，照度設置可以滿足當時的要求。但隨著載流量的擴大，乘坐地鐵的人流量激增，照度是否滿足乘客的迅速疏散要求，需要進行調查研究。

節(jié)能要素，可分為設備節(jié)能和系統(tǒng)節(jié)能。設備節(jié)能主要是照明燈具，選取高效照明產品是節(jié)能的重要途徑。地鐵客流量有很強的潮汐屬性，上下班時間的高峰時段和平峰時段，客流量差異巨大。而客流量的不同，對照明要求也不同，如果通過控制系統(tǒng)進行模式調節(jié)，將有較大的節(jié)能空間。

舒適要素，地鐵空間的整體舒適感，取決于多類因素，包含光色、頻閃、眩光、空間明亮感等，同時地鐵空間還有顯示屏、導視系統(tǒng)等多類發(fā)光源，他們之間的亮度關系也對于整體舒適感也起到重要作用。

2 指標設定

本研究對國內現狀的地鐵站進行了調研，包含北京、上海、廣州等地的37座地鐵站的公共交通空間，調研車站覆蓋標準站、特色站，對于地鐵空間的基礎照明情況進行采集(圖1)。

圖1 北京上海廣州三個城市部分調研照片及偽色圖Fig.1 Some survey photos and false color maps of three cities in Beijing,Shanghai and Guangzhou

通過實地測量和乘客評價，進行主客觀數據的擬合，得出滿意度較高的指標范圍。對這些指標值從安全、節(jié)能、舒適三個層面進行整理[2]。安全方面，主要從照度、均勻度方面總結適合現階段乘客需求的指標；節(jié)能方面，考慮天然采光相結合[3]，照明模式與人流量結合等，總結單燈光效、整體功率密度等指標；舒適方面，引出空間明亮感，對導視系統(tǒng)亮度、色溫、顯色性、眩光、頻閃等舒適相關指標的設計。

2.1 安全指標

2.1.1 照度

通過對37座車站的站房、站廳及通道等空間的照明情況調研，發(fā)現每類空間都有10%～25%的局部面積在照度和均勻度方面未能達到現有標準要求。這些站主要集中于較早建成的站。在2016年后，各站都在進行提升改造，新建線和改造后的線路，照度、均勻度和顯色指數達標率有較大提升。

將四個不同等級照度的地鐵站進行歸類，各自舉例如圖2所示。并將地鐵站各等級的照度值進行民眾滿意度調研，根據不同的照度區(qū)間進行歸類，結果如圖3所示。根據圖3可以看出，民眾較為滿意的照度范圍為250～300 lx。

圖2 不同照度的地鐵站Fig.2 Metro stations with different illuminance

圖3 乘客滿意度分析Fig.3 Passenger satisfaction analysis

研究對國外的照度值和均勻度值的設置也進行了分析，日本東京地鐵照度高達400 lx，目的是通過高照度來減小地下建筑與地面自然光照之間的差距，便于識別標識和方向，適用于高節(jié)奏的城市生活。歐美國家人口密度相對較低，地鐵空間的照度較低，乘客心理較為放松，巴黎地鐵照度只有100 lx左右，紐約地鐵的照度也在200 lx。我國交通空間的照度和均勻度指標值，應與公共交通空間中的類型和人流量建立相關性。

結合本次關鍵參數研究結果，在廣州番禺廣場站照度方面進行了如下設置。番禺廣場站屬于樞紐站，換乘客流量大，設定功能照明目標采取了分時段設置的方式。高峰時段設置為270 lx，全功率工作，同時開啟功能照明與裝飾照明；在平峰時段采用200 lx，僅開啟必要功能照明模式；在特殊節(jié)假日，裝飾燈具可根據需要開啟彩光模式，營造活躍放松的氛圍。這種設置方式既可滿足乘客在高峰時段迅速疏散的需求，也滿足在全時段內節(jié)能的需求。

2.1.2 過渡區(qū)照明

城市軌道交通，由地面到地下，白天天然光強烈，地下空間照度低(圖4)。由高照度空間進入低照度空間時，人眼需要一定的適應時間，因此過渡區(qū)照明的設計尤為重要。但這方面在實際設計中經常被忽略。

圖4 地鐵出入口實景照片Fig.4 Actual photos of MTR entrances and exits

一方面，設置合理的過渡照明比例。晴天陽光直射地面照度約為100 000 lx，晴天背陰處照度約為10 000 lx，晴天室內北窗附近照度約為2 000 lx。為減少建筑物內部與外界過大的亮度差，建議此部分的照明應根據出入口的設置方向和周邊環(huán)境進行設置。在有條件的情況下，可通過不同的模式實現不同的照度水平。在白天日照強烈的情況下，過渡區(qū)的照明可設置為500 lx或更高，而夜間則可調低照度水平到200～300 lx之間。

另一方面，過渡區(qū)的頂棚常為斜向，很多地鐵站的燈具表面直接朝向人群設置，引起強烈眩光。應根據出入口通道/樓梯的結構，在頂部采取垂直向下的照明，或在側立面安裝照明燈具，如圖5所示。

圖5 地鐵空間入口通道/樓梯布燈示意Fig.5 Schematic diagram of lighting layout for subway space entrance passage/stairss

2.2 節(jié)能指標

地鐵空間面積大、運營時間長，能耗是需要重點考慮的一個因素，相關標準在照明功率密度限值方面也有嚴格規(guī)定。能耗可以通過多種方式綜合控制，比如針對不同區(qū)域、不同時段設置合理模式，選擇綜合效能高的光源和燈具；提高室內地面、墻壁、天花板的表面反射系數等。廣州番禺站通過光源選擇、控制模式、控制系統(tǒng)等方式，采用了多維度節(jié)能措施。

在光源選擇方面，選取能效等級為I級LED光源，光效大于110 lm/W。在控制模式方面，廣州番禺廣場站作為重點站和特色站，通過不同模式進行了功率密度的設計。分為三類模式：工作日的高峰時段開啟全部照明燈具的白光模式，全功率工作；工作日的平峰時段只開啟55%功能照明燈具滿足基礎通行要求，關閉間接照明燈具，合理控制部分裝飾照明燈具開啟模式，可實現單日能耗減少28 530.8 W，總能耗降低46.9%；節(jié)日開啟氛圍照明的彩光模式，豐富空間的體驗感，單日能耗減少9 868.6 W，總能耗降低16.3%。在全時段運行半年中，達到了整體節(jié)能30%的效果。

2.3 舒適指標

2.3.1 空間明亮感

在進行照明設計時，準確把握人們所感受到的亮度非常重要，但地面亮度不能代表整個空間在人眼中形成的感受。本研究引入了空間明亮感來增加對立面亮度的考量，空間明亮感先前主要用于辦公空間，引入到軌道交通公共空間，需要進行公式的復核驗證，并通過調研數據，推導出合理的量化要求。

通過對現場采訪，發(fā)現立面照明可提高乘客在空間中辨別方位的速度，并有助于識別遠處的換乘通道、引導標識等。而空間明亮感在評價方面，包含了天花、立面和地面等全空間的亮度，可代表乘客對整體環(huán)境的感受。空間明亮感(Feu)[4]是人們在觀察空間時將天花、墻壁、地面上反射到人的視覺中的光線進行綜合評價的指標，即：

(1)

其中，Lg為視野內空間整體平均亮度，即視角左右100°、上下85°范圍內亮度的平均值。

通過式(1)和調研結果，可推導出Feu的量化值。但Feu融合了多個面的亮度，如無法落實到具體的立面，使用起來具有一定的難度。本研究將Feu進一步轉化為對各立面的亮度值要求，最后通過推薦的反射率范圍轉化為照度值以方便查找使用，見表1。

表1 站臺站廳的立面推薦照度值Table 1 Recommended illuminance value of the elevation of the platform hall

對表1中需要說明的是，通過對場景的調研以及乘客滿意度進行歸納，發(fā)現人們在地下相對狹小的空間行走時，會有更高的照度需求；在高大寬敞的空間，人會主動降低照明需求。另外在站臺層，上車乘客需要迅速做出判斷找到上車方向，或下車乘客需要迅速識別離站樓梯等目標。因此，對狹小空間和敏捷度需求高的場所，照度的推薦值也相對較高。

2.3.2 導視標識亮度建議

針對乘客處于地下空間易迷失方向且產生不適感的問題[5,6]，為人們提供明確的導視及方向指示服務而進行的各種指示系統(tǒng)設定起到了關鍵性作用，其本質上是對空間的延伸。

地鐵空間內的導視系統(tǒng)構成多元，進站口、出站口、線路圖、電梯方向、緊急出口等構成了標識系統(tǒng)中指示性導視標識，隨著電子技術及互聯(lián)網信息技術的不斷發(fā)展，地鐵空間的導視標識不再是單一的、靜態(tài)的、扁平化的視覺發(fā)展方式，更多的是將靜態(tài)的標識等信息動態(tài)地進行表達，因此導視標識的尺寸、顯示方式也更加豐富[7]。

結合現場調研及主觀評價，建議在城市軌道交通車站內將導視標識的亮度限值設置在表2的范圍。該值為實際亮度，區(qū)別于產品性能要求參數。

表2 導視標識亮度限值建議Table 2 Suggestions on the brightness limit of guide signs

其他方面還應該注意眩光和頻閃。眩光方面應關注UGR 眩光指數、光源表面亮度、保護角等指標；頻閃方面應通過閃變指數(PstLM>1)，頻閃效應指數(SVM>1.6)和波動深度進行設定。

3 總結

本文對國內外地鐵站的光環(huán)境設計案例進行了分析，對多座地鐵站進行了實地調研，并收集乘客評價。從安全、節(jié)能、舒適三個維度提出設計要素，并通過綜合分析提供各設計要素的指標范圍。在安全方面，提出照度應結合高峰和平峰、節(jié)日和平日等不同的模式進行設置，并關注過渡區(qū)照明；節(jié)能方面，通過選擇高效能的產品，以及合理的模式控制提高節(jié)能效率；舒適度方面，引入空間明亮感，并將明亮感轉化為設計師便于應用的立面照度，提高了設計效率，并提示設計師通過對前方和兩側空間的關注提高辨識度；對導視設備的亮度進行限制，保障導視功能同時避免干擾光。本文通過對多個地鐵空間的研究，總結了合理目標設置，并在廣州番禺廣場站進行設計應用，有效提升了空間光環(huán)境品質，達到了整體節(jié)能30%的效果，為后續(xù)類似項目提供參考。