LED燈新光源在鐵路編組站照明中的應用

黃大鵬，杜雅蘭，鄭偉浩，尹守遷，徐導鋒

(1.中國鐵道科學研究院節能環保勞衛研究所，北京 100081; 2.上海鐵路局喬司站，浙江 杭州 311101;3.上海鐵路局計統處，上海 200071)

1 概況

鐵路站場編組站占地面積大且規模不等，照明主要用于調車場、到發場、倉庫庫房、雨棚、道路和辦公場所，部分編組站為獨立單位，部分編組站為客運、貨運混合單位。編組站光源種類主要為高壓鈉燈，其次為金鹵燈和節能燈;編組站站場的照明主要以燈橋照明為主，輔以少量的投光燈塔，部分建筑頂部增設投光燈、高桿燈。編組站的燈橋、燈塔照明，一般采用投光燈和吊燈直射型燈具的組合照明方式。目前鐵路編組站站場照明主要存在的問題有:①照度低，場區一般的照度低于1 lx，照明水平較高的編組場，照度也只有幾個 lx左右，且照度不均勻;②用電能耗高，現在編組場燈橋基本采用每股道兩盞400 W高壓鈉燈分別向兩側照射，照明負荷大，且夜間作業時間長。

鐵路站場的照明節電技術，是鐵路節能環保的重要方面，會產生巨大的社會效益和經濟效益［1］。為了解鐵路站場照明光源的應用效果，研究鐵路站場各照明場所的適用光源，編組站選取上海鐵路局喬司編組站到發線燈橋，采用新型LED燈作為照明光源，與編組站既有高壓鈉燈光源進行現場對比試驗，考察所選取的LED光源的各項主要技術參數及節能效果是否滿足不同鐵路站場照明的要求。

喬司站2007年用電量為213萬kWh，照明用電量占總用電量的50%。其中燈橋、燈塔和電桿耗電量占車站照明用電量的65.8%。同一燈橋的燈具安裝高度相同，光源為400 W高壓鈉燈，為不等燈距。燈橋高壓鈉燈的安裝見圖1。

圖1 喬司編組站燈橋(400 W高壓鈉燈)

2 燈橋對比試驗方案

現場對比試驗是在改造鐵路站場既有照明場所的基礎上進行的，對比試驗要求兩種光源的照明場所條件基本一致，包括對比光源數量、照明面積、安裝高度、環境溫度等［1］。

喬司編組站到發線兩燈橋相距400 m，每座燈橋長度為160 m，燈橋兩側分別裝有40共80盞燈，燈間距為3～5 m。在燈橋西側上安裝20盞185 W的LED燈，燈橋其他60盞燈為新安裝的400 W高壓鈉燈。更換光源后將兩種對比數量光源分出回路，安裝電度表;因線路原因，選取10盞LED燈與10盞400 W高壓鈉燈進行用電量和照度等參數的對比，并進行照明效果和節電效果分析。

3 燈橋光源性能

喬司編組站兩種燈的外形見圖2、圖3，電氣參數說明如下。

圖2 喬司站燈橋185W的LED燈

喬司編組站到發線燈橋西側185 W的 LED投光燈，主要電氣參數為:工作電壓 Vcc 90 V，LED消耗功率 Pled 158 W，出光角 2θ1/2為10deg.;色溫 CCT(2 850 K)，演色性 CRI＞55%，電源轉換效率 PE＞0.90，功率因子 PF＞0.95;防塵防水IP65。

圖3 喬司站燈橋400 W高壓鈉燈

喬司編組站到發線燈橋400 W高壓鈉燈，主要電氣參數為:啟動電流7.5 A，工作電流4.60 A;工作電壓100 V;光通量48 000 lm;色溫2 000 K;顯色指數20;燈頭型號:E40;電弧管汞含量超出ST/T11363－2006(China RoHS Status)標準規定的限量要求。

4 對比參數及測量方法

4.1 照度對比

室外投光燈照度測量的方法是以垂直于光源的方向為照度測量面，沿股道方向布點，分為水平放置照度計與垂直股道方向放置照度計，兩種測試結果的最大值作為最大照度值;以平行于燈橋方向，等間距測量照度來計算照度均勻度。照度測試時間為開燈后2h左右進行，以穩定光源照明效果。

4.2 用電量對比

確定對比試驗的照明場所光源配電情況，并加以描述，確定電表電量計量的準確性并記錄讀數。

5 燈橋試驗結果與分析

喬司編組站到發線燈橋20盞LED燈與既有的20盞400 W高壓鈉燈進行用電量和照度等參數的對比分析。

5.1 照度測試

對燈橋進行照度和照度均勻度測量。照度測量數目，以正下方垂直高度為起點向一側走行，測試點為10 m 1個;按照標準，以到發線股道為測試線，被照面以軌面為基準測量。對照度進行4次測試，照度測量數據如表1。

照度測試結果表明:在燈橋30 m內，鈉燈光源照度要高于LED新光源照度，但大于30 m后LED新光源照度要明顯高于高壓鈉燈光源。在距離燈橋100 m處，進行兩種光源的均勻度對比測試。結果表明，高壓鈉燈均勻度為0.95，LED燈的均勻度為0.89。兩種類型光源的均勻度都較好。

表1 照度測試數據統計表E/lx

5.2 用電量測試

為保持燈橋燈的線路三相平衡，分路安裝電度表，進行10盞185W的LED燈與10盞高壓鈉燈的用電量對比。喬司編組站燈橋燈兩種光源的電表計量數據統計見表2。

表2 喬司編組站燈橋電量統計數據表

10盞LED燈與10盞高壓鈉燈進行用電量比較分析，計算如下:

LED燈與高壓鈉燈光源理論功率比為400: 185=2.16;點燈1個月時，兩種光源用電量比值為2229∶1018=2.19;點燈2個月時，兩種光源用電量比值為 4272∶1763=2.42。從計算可以看出，照明1個月時兩種類型光源實際消耗的用電量比是2.19，與在相同時間內功率比2.16基本一致，說明鈉燈實際用電量是LED燈的2倍多，其他元件包括線路的電量損耗也稍大于 LED的電量損耗。第二個月高壓鈉燈與LED燈的用電量比值高于理論功率比，可能是照明設備老化而致消耗增多。用電量的測試結果表明，LED燈較高壓鈉燈具有很好的節能效果。通過現場觀察可以看出喬司站燈橋的兩種光源在霧天均具有良好的穿透性。

6 對比試驗結論

(1)編組站燈橋采用185W新型LED燈替換400 W的高壓鈉燈，在國內鐵路站場尚屬首次。

(2)照度測試結果表明，喬司編組站185W的LED燈照度值明顯超過400 W高壓鈉燈，照明效果好且差異顯著。

(3)用電量的測試結果表明，185W LED燈比400 W高壓鈉燈節能57%，LED燈較高壓鈉燈具有很好的節能效果。

(4)通過現場觀察和霧天效果圖片，可以看出喬司站燈橋的兩種光源，LED燈和高壓鈉燈均可穿越霧中投光，在霧天均具有良好的穿透性。

(5)LED固態光源照明沒有閃爍，可減低視覺疲勞。無汞、安全，對防止光源對人體的傷害具有長期有效的改善。LED燈可在溫度較低的環境中啟動，低電壓使用，壽命長，可節省電纜成本，同時降低運行成本。

(6)本項目屬循環經濟與節能減排領域，為我國鐵路編組站照明應用技術的高速發展提供了決策依據，具備很強的針對性和實用性，具有巨大的經濟、社會及環境效益。

［1］ 黃大鵬，張伯敏，陳曉帆，等.新型LED燈光源在鐵路客站照明中的應用［J］.鐵路節能環保與安全衛生，2011，1 (3):121－124.