地鐵車站照明系統(tǒng)節(jié)能設計與施工研究

摘要：為提高照明系統(tǒng)節(jié)能設計質量與施工效果，開展地鐵車站照明系統(tǒng)節(jié)能設計與施工研究。選用先進的節(jié)能燈具，完成布置;采用智能照明控制系統(tǒng)，通過感應乘客流量、時間等因素，自動調節(jié)照明亮度，避免不必要的能耗;采用配電網零線多點接地技術，將零線電位維持在一個相對穩(wěn)定的范圍內，有效避免零線電位的偏移;對燈具的布局進行優(yōu)化，確保照度均勻，避免出現(xiàn)過亮或過暗的現(xiàn)象。根據(jù)測試結果，采用地鐵車站照明系統(tǒng)節(jié)能技術后，照明功率降低了一半，減少了能耗和電費支出，燈具壽命增加了100%，降低了燈具的更換頻率和維護成本。

關鍵詞：地鐵;車站;照明系統(tǒng);節(jié)能;燈具;智能控制

中圖分類號：U231.91? ? 文獻標志碼：A? ? 文章編號：1671-0797（2024）11-0052-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.11.013

0? ? 引言

地鐵車站照明系統(tǒng)作為地鐵系統(tǒng)中的能耗大戶，其節(jié)能設計與施工不僅能夠降低地鐵車站的運行成本，還有助于推動綠色低碳城市的建設[1]。因此，對地鐵車站照明系統(tǒng)進行節(jié)能設計與施工研究具有重要的理論價值和實際意義。近年來，國內外學者在地鐵車站照明系統(tǒng)的節(jié)能設計與施工方面進行了大量研究。然而，現(xiàn)有的研究主要集中在照明設備的能效提升、智能控制技術的應用等方面，缺乏對整個照明系統(tǒng)能耗的綜合分析與優(yōu)化。因此，本文旨在通過對地鐵車站照明系統(tǒng)的能耗現(xiàn)狀進行深入分析，找出影響能耗的關鍵因素，并從設計、施工角度提出相應的節(jié)能措施，以期為實際工程提供參考。

1? ? 布置節(jié)能燈具

選用高效節(jié)能燈具不僅能顯著降低能耗，還能提高照明質量，延長燈具壽命[2]。本次選用LED燈具、緊湊型熒光燈完成節(jié)能燈具布置設計。地鐵車站的節(jié)能燈具布置設計需要結合車站的實際情況和照明需求進行合理規(guī)劃，具體設計方案如下：

站臺層：站臺層是地鐵車站中人流量最大的區(qū)域，因此需要設置高亮度、大功率的燈具，以確保站臺區(qū)域的照明充足。通常這些燈具會被安裝在站臺頂部，以實現(xiàn)均勻、無死角的照明效果。

站廳層：站廳層是乘客進出地鐵站的場所，需要為乘客提供明亮的視覺環(huán)境，以便乘客快速找到自己需要的信息。因此，在站廳層可以布置筒燈、燈盤等照明設備，以滿足乘客的照明需求[3]。

出入口：出入口是連接地鐵車站和地面的通道，需要為乘客提供足夠的照明，以便乘客安全進出地鐵站。在出入口可以設置亮度適中的燈具，如LED燈具等，以實現(xiàn)節(jié)能和舒適的照明效果。

廣告區(qū)：地鐵車站內的廣告區(qū)是商業(yè)區(qū)域，需要為廣告和商業(yè)活動提供足夠的照明。在廣告區(qū)可以設置高亮度的LED燈箱或LED顯示屏等廣告照明設備，以滿足商業(yè)需求[4]。

以此為基礎，開展燈具布置，結合維護與管理措施，可以進一步降低能耗。

2? ? 采用智能照明控制

智能照明控制設計是實現(xiàn)地鐵車站照明系統(tǒng)節(jié)能的關鍵環(huán)節(jié)之一，可設計一個集中管理系統(tǒng)，對整個地鐵車站的照明系統(tǒng)進行集中管理和監(jiān)控。通過平臺實時監(jiān)測各個區(qū)域和燈具的照明狀態(tài)和能耗情況，并根據(jù)需要進行遠程控制和調整。智能照明控制原理如圖1所示。

智能照明控制系統(tǒng)通過傳感器檢測到的環(huán)境信息和人員動態(tài)來實現(xiàn)燈具的自動開關、亮度調節(jié)等功能。為了滿足控制需求，本次在一個發(fā)光的配電盒中安裝了一個智能化發(fā)光系統(tǒng)模組。此外，在站內公用區(qū)域還分別安裝了節(jié)能照明配電箱和普通照明配電箱，并且每個配電箱旁都設有一塊七鍵智能型控制板。為方便接線，同一燈具配電箱中的各組件采用了手拉手形式連接。圖2為智能照明配電箱系統(tǒng)示意圖。

從圖2可以看出，公共區(qū)普通照明配電箱配備了8通道切換負荷輸出模組和DALI調光模組，用于控制各回路的照明，包括應急照明和普通照明。該燈光控制系統(tǒng)與BAS系統(tǒng)結合，實現(xiàn)了對整個燈光系統(tǒng)的集中監(jiān)測。同時，負荷自鎖式回饋功能能夠檢測燈管是否損壞，并通過電腦發(fā)出警報，準確顯示故障燈的位置。

3? ? 配電網零線采用多點接地

配電網零線多點接地技術是近年來發(fā)展起來的一種節(jié)能技術，其通過優(yōu)化配電網結構，提高供電效率，從而達到節(jié)能降耗的目的。多點接地技術通過在地網上設置多個接地點，將零線電位維持在一個相對穩(wěn)定的范圍內，有效避免了零線電位的偏移[5]。配電網零線多點接地原理如圖3所示。

在實施多點接地技術時，需要注意以下幾點：首先，要合理選擇接地點，確保零線電位穩(wěn)定;其次，要定期檢查接地電阻，確保其符合標準要求;最后，要加強線路的維護管理，防止因線路老化等原因引起的安全隱患。

多點接地施工步驟如下：1）考慮到供電負荷、地質條件等因素，合理制定車站內接地方案。2）清理接地地區(qū)，確保接地點周圍沒有雜物、碎石等障礙物。3）選擇適合的接地電極，通常使用鋼材或銅材制作。根據(jù)設計要求，制作并準備好所需的接地電極[6]。4）根據(jù)設計方案，在選定的位置挖掘合適大小的土坑，然后將接地電極嵌入土壤中，并確保與周圍土壤緊密接觸。5）將接地電極與主線間的接地導線連接，確保連接牢固可靠，并采取適當?shù)姆栏胧┮匝娱L使用壽命。6）接地施工完成后，使用專業(yè)的測試儀器測量接地電阻和電位等參數(shù)，確保接地系統(tǒng)符合標準要求。7）系統(tǒng)驗收：經過測試和檢查之后進行接地系統(tǒng)的驗收，并填寫相應的驗收記錄，確保安全可靠。

通過上述過程，采用配電網零線多點接地技術優(yōu)化配電網結構，提高供電效率，達到節(jié)能降耗的目的。

4? ? 優(yōu)化照明布局

4.1? ? 公共區(qū)照明設計

首先，對于應急照明兼作一般照明使用的、在照度有特別需求的關鍵點位應盡量設置應急照明。對于應急照明僅應急情況下啟用的，應選擇一個（或多個）回路的一般照明覆蓋對照度有特別需求的關鍵點位，為下一步的節(jié)能打好基礎;當然，將應急照明設置在照度有特別需求的關鍵點位可減少應急照明的總體數(shù)量。本次公共區(qū)域照明設計圖如圖4所示。

4.2? ? 區(qū)間照明設計

由于地鐵線路軌道燈的輻射范圍可達一百米，因此，在不影響行車情況下，可適當減少應急燈的數(shù)量。擬將已有的應急照明設計成兩個相互獨立的電路，其中一條保持原有的常開型，另外一條保持正常關閉，但在發(fā)生突發(fā)事件時可以聯(lián)動，既可滿足現(xiàn)場各種情況下的不同需求，又可實現(xiàn)有效節(jié)能。圖5為簡化后的隧道區(qū)間照明布局示意圖，其中“N”為一般照明回路，“E1”和“E2”為拆分后的應急照明回路。正常運營期間，僅開啟“E1”（或“E2”）回路，“E2”（或“E1”）回路照明在緊急情況下聯(lián)動開啟。

此外，后期亦可考慮取消一般照明的設置，并使應急照明具備調光功能，正常情況下處于低亮度的節(jié)能模式，應急情況下自動切換為高亮度模式，亦可達到最大節(jié)能的目的。

4.3? ? 設備區(qū)照明設計

當前設備區(qū)照明節(jié)能普遍采用人員管控措施，要求人走燈滅，但實際執(zhí)行效果不佳，且給工作帶來了諸多不便。對于設備區(qū)走道、風道等區(qū)域的一般照明，優(yōu)先考慮采用聲控，有較多照度或作業(yè)需求的可考慮聲控與手動開關相結合的控制方式;對于設備房照明的控制開關，應設置在設備房的出入口，有兩個及以上房門的，應具備雙控或多控功能，方便員工從任一房門進出。

5? ? 實例分析

5.1? ? 工程概況

本次以某地鐵線路為對象開展研究，其全長為169.8 km，在線路上有70個臨時施工電源點。在施工前期，對永久性工程的外部電源引出點和線路路徑、車站位置、臨時工作地點的位置進行了調研，獲得了各個臨時工作地點的用電量、電源引接能力、車站負荷等資料，在這些資料的指導下，進行了供電設計。在該工程的供電建設中，將新建3個10 kV變電站，需要預先鋪設外部電力線，并利用外部電力線，為車站和鄰近的臨時施工點提供電力。

5.2? ? 工程準備

根據(jù)列車不同運營情形，地鐵的燈光控制方式如下：周一至周五，高峰時段全部開啟，即全亮模式;其他時段采取平峰方式;晚上乘車的人較少，采取低峰方式;假日期間，員工可以根據(jù)工作的實際狀況進行適當調整。同時，系統(tǒng)保留了空白模式，以滿足工作人員在不同照明條件下的操作需要。表1列出了各種操作模式。

選取兩個相似的地鐵車站，一個采用傳統(tǒng)照明系統(tǒng)，另一個采用節(jié)能設計。首先記錄兩個車站的照明功率、燈具數(shù)量、布置方式等參數(shù)，然后在列車運營期間，監(jiān)測并記錄兩個車站的實時能耗數(shù)據(jù)，最后對兩個車站進行照明效果評估，包括照度、均勻度等指標。

5.3? ? 工程結果

綜上，完成測試。統(tǒng)計并比較兩個車站的維護成本，包括燈具更換頻率、維修費用等，如表2所示。

與傳統(tǒng)方法相比，節(jié)能設計將照明功率降低了一半，從而顯著減少了能耗和電費支出。節(jié)能設計還延長了燈具的壽命，相比傳統(tǒng)方法，燈具壽命增加了100%，這減少了燈具的更換頻率和維護成本。綜合考慮節(jié)能效果、節(jié)省的電費和維護成本，地鐵車站照明系統(tǒng)的節(jié)能設計為地鐵車站的運行和維護帶來了顯著的經濟效益。綜上所述，地鐵車站照明系統(tǒng)的節(jié)能設計與施工研究具有重要的意義，其不僅有助于降低能耗和運營成本，還具有明顯的環(huán)保和社會效益。因此，推廣和應用地鐵車站照明系統(tǒng)的節(jié)能設計是十分必要的。

6? ? 結束語

地鐵車站照明系統(tǒng)的節(jié)能設計與施工是當前城市軌道交通領域關注的焦點。通過合理的設計和施工，可以有效降低地鐵車站的照明能耗，提高能效，為綠色低碳城市建設作出貢獻。未來，隨著技術的不斷進步和應用，地鐵車站照明系統(tǒng)的節(jié)能潛力還有待進一步挖掘。因此，應繼續(xù)關注相關領域的發(fā)展動態(tài)，不斷優(yōu)化節(jié)能設計與施工方案，推動地鐵車站照明系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

[參考文獻]

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[6] 夏瑋東.地鐵車站照明系統(tǒng)能耗分析及節(jié)能對策[J].中國設備工程，2021（3）：26-27.

收稿日期：2024-01-30

作者簡介：房澤榮（1991—），男，山東濟南人，工程師，研究方向：機電。