地鐵車站照明系統節能方法探析

劉棟材

摘 要：地鐵運行需要巨大的能源消耗作為支持，在建設期就考慮好運營期的能耗和節能措施是地鐵工程設計和建設必須考慮的問題。文章以照明系統作為對象，基于節能降耗原則，對其設計優化方向與要點進行分析，提出了在不影響基礎功能的前提下，選擇新型技術和設備，來實現節能減排目的。

關鍵詞：地鐵；車站照明；節能降耗；系統設計

中圖分類號：U231+.91 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）19-0132-02

Abstract： Subway operation needs huge energy consumption as support， and in the construction period， it is a necessity to consider the operation of energy consumption and energy saving measures for the subway engineering design and construction. Based on the principle of saving energy and reducing consumption， this paper analyzes the direction and key points of the design optimization of lighting system， and puts forward the choice of new technology and equipment to achieve the goal of energy saving and emission reduction without affecting the basic functions.

Keywords： subway； station lighting； energy saving and consumption reduction； system design

近年來全國各地大力開展地鐵建設，地鐵逐漸成為各大城市主要公共交通，根據規劃，預計到2020年全國軌道交通線路將達到6000公里。屆時，我國將成為地鐵運行里程數世界第一的國家。節約資源是我國的基本國策，國家實施節約與開發并舉、把節約放在首位的能源發展戰略。地鐵車站照明是在牽引用電和環控用電后的第三大用電系統。基于地鐵車站照明系統運行能耗高問題，秉持節能降耗基本原則，確定下一階段優化管理的方向。地鐵車站照明系統需要長時間運行，會產生非常大的能耗，在對其進行節能設計時，需要結合實際特點，選擇適用性最強的照明產品，確保在不影響車站照明效果的基礎上，減少電力能耗。

1 地鐵車站照明系統研究

1.1 照明系統現狀

地鐵照明系統節能不僅要做好節能設計和前期施工管理，同樣需要提高運營維護的重視。尤其是運行能耗問題，基于節能降耗發展原則，必須要采取措施來對各基礎系統建設以及運行方式進行調整。其中，車站與區間照明系統呈獨立狀態，來為乘客以及運維人員提供方便和舒適的光源，但是如果管理不合理，也會造成嚴重的資源浪費。我國針對此進行了明確規定，地鐵照明系統的能耗標準應為地鐵車站平均設備負荷的14.2%～16.1%，但是就實際情況來看，占比可以達到20%～30%，造成大量的電力損耗，必須要針對此進行研究分析[1]。

1.2 照明系統節能

針對地鐵車站照明系統進行節能降耗研究，基本是將重點放在系統設計上，前期設計是否合理，在很大程度上決定了電能使用率以及最終運營效果。基于國家相關規定與標準，需要在滿足照明基本功能的前提下，對照明產品進行擇優選擇，降低實際運行電力損耗。就現狀來看節能難點主要體現在以下幾個方面：智能控制與監控有效融合；車站不同功能空間照明的控制，以及大空間照明的設計；節能燈具的選擇等[2]。另外，要明確系統節能設計，并不是以犧牲照明效果為目的，無論是采取任何節能措施，均需要保證系統照度、眩光、色溫、顯色性等視覺效果技術指標滿足標準要求。一切設計均需要從實際需求出發，結合地鐵車站照明需求，基于國家標準，確定設計優化要點。

2 地鐵車站照明系統能耗分析

2.1 系統照度

以廣州地鐵某地下車站的照明系統為對象，對其進行照度測量。在站臺、站廳、樓梯以及自動扶梯上設置測試點，最終結果為站臺平均照度為255.2lx，相比標準照度200lx高；樓梯部位平均照度為175lx，以及自動扶梯平均照度為152lx，均滿足GBT 16275-2008《城市軌道交通照明》（以下簡稱GB16275）中的要求[3]。另外，對車站現場照明系統進行全面檢測后發現，在站臺側沿著屏蔽門所設置的長條燈帶照明對站臺整體照度值的超標的影響比較大，在關閉屏蔽門燈帶后，站臺的平均照度依然能滿足GB16275要求。由此可見，設計以滿足照度要求，兼顧節能需求，預留了適量的余量。

2.2 廣告照明

傳統廣告燈箱采用日光燈管作為背光，一個燈箱內設置了15-20盞40W的日光燈管，總功率達到600-800W。對地鐵車站廣告照明部分進行統計分析，可以發現其占到三級負荷的60%左右，在整個車站照明系統內占據較大能耗比例。現在很多地鐵車站在設計時，逐漸認識到此類問題，并采取了相應措施調整，如使用大屏顯示器替代傳統廣告燈箱，節能效果顯著[4]。另外，廣告燈箱設計與車站照明設計為相互獨立的狀態，車站照明系統設計時僅為廣告燈箱預留位置以及電氣控制，導致廣告燈箱照明功能無法得到利用。

2.3 運營管理

對地鐵車站照明系統運行情況進行綜合調研，在設計上根據運營時間對車站照明系統設置了正常照明和值班照明兩種模式。正常照明是指地鐵運營時段應開啟的照明燈具的模式，值班照明指非運營時間為車站內值班人員正常工作所設置的照明。BAS系統為照明設置了不同模式的固定時間自動切換，但是很多情況下系統關閉后，由于站內仍需要進行各類作業和施工，仍會被人為打開，而造成照明模式未能自動按模式表運行[5]。另外，既有地鐵車站設計時，相關的節能標準沒有細化，對各類照明系統的用電量無法進行分時段分回路進行統計和分析。最后，對于地鐵區間照明，主要用作區間應急疏散，兼做區間工作照明。目前普遍按照每10米一盞燈具的標準設置，并且全部為應急照明系統，通過EPS系統供電。國內地鐵普遍設置為常亮，但在運營結束后且區間內沒有作業的情況下，該部分照明是浪費的。但實際上因此車站照明系統運行管理仍存在優化的空間。

3 地鐵車站照明系統節能優化策略

3.1 制定節能管理方案

基于地鐵車站照明系統實際運行特點，以降低系統運行能耗為目的，制定科學可行的管理制度，加強運營結束后照明系統管理，避免電能的浪費[6]。一方面對所有地鐵車站均制定相應的管理制度，設置獨立電表，安排專門的人員進行照明系統用電管理，將節能效果與其工作考核掛鉤，以此來提高其參與的積極性，嚴格按照指定的規范與制度進行管理，必定可以達到顯著的節能效果。另一方面加強車站運營結束后的照明管理，當車站內有施工作業時，要求作業人員在結束后通知車站，由車站及時安排將相應區域照明轉換為自動模式。

3.2 制定合理照度標準

為將節能降耗措施落實到地鐵車站照明系統中，在設計的時候應結合實際情況制定合理的照度設計標準，在保證照明效應的同時，減少電能損耗。例如GB16275第5.3條明確：“城市軌道交通運營各場所正常照明的照度標準值應符合表4的規定。根據建筑等級、使用情況、所處地區等因素，車站站臺、站廳、通道等公共場所照度可提高或降低一個照明等級”[7]。因此，設計時可根據客流來劃分車站等級，針對站臺、站廳和通道等公共場所制定不同等級車站的照明等級。從而在滿足照明標準的同時也可兼顧到節能的目標。

3.3 廣告燈箱設計調整

采用日光燈管作為背光的傳統廣告燈箱是地鐵車站照明系統主要能源消耗對象，為達到節能效果，可以選擇應用能耗更少的LED節能燈。在相同的照度標準下， 15W的LED燈管的亮度相當于普通40W日光燈。據測試，在廣告燈箱內設置整體式LED照明背板，可到達節能70%以上。此外，還可以使用激光投影和LED大屏等新的媒介來播放廣告，達到相同廣告收入的情況下耗電量降低的目標。

3.4 照明燈具擇優應用

目前LED燈具技術已經發展成熟，照度、色溫、使用壽命等各項參數與傳統日光燈相等的情況下，功率僅為傳統日光燈的30%，因此選擇LED燈具代替日光燈可為車站照明系統節約30%左右的用電量。同時由于LED燈具的功率小，運行電流小，可以相應減小配電電纜截面，減少線路損耗。

3.5 設計節能

在設計方面建議針對區間照明設置不同的照明模式，以便可根據實際需求進行調整。按一條20公里的地下線路，每10米設置一盞30W燈具計算，雙線共需設置4000盞燈，全線區間照明燈具總功率共計120kW。設置區間非運營時間且沒有作業的關停照明的模式，在全線每日50%的區間滿足該情況下，非運營時間按5小時計算，關停該部分區間照明，每日可節省300kWh，每年可節省如在假如每個車站平均照明負荷為404kW，每天節省4h用電，則車站每年便可節約大約109500kWh，按照電價0.7元/kWh計算，則每年可節約電費達到7.6萬元。另一方面，對于設備區內的設備房及風室和風道，建議增加人來燈開人走燈關的功能。由于設備巡檢和檢修的時間相對較少，預計增加這項功能設備區照明的總用電量將降低95%以上。

4 結束語

照明系統是地下車站的關鍵重要系統，在地鐵系統中設置的總量大，用電量多。如何在滿足安全和功能的前提下對照明系統的運行進行節能具有重要的研究意義。本文對照明系統的能耗情況和可進行采取的管理措施和技術手段進行了分析，以期能為后續地鐵車站照明節能設計、節能解決方案以及運營節能管理提供思路。隨著技術的發展，今后肯定會有更多的照明節能的解決方案出現。

參考文獻：

[1]陳曉明，王彬，項炳泉，等.地鐵車站供配電與照明系統節能分析與節能措施的研究[J].安徽建筑大學學報，2017，25（05）：30-34.

[2]乜瑩.地鐵車站照明系統能耗分析及節能對策[J].中國標準化，2017（08）：29-30.

[3]溫志偉，周繼波，等.GBT16275-2008.城市軌道交通照明[S].中國標準出版社，2008.

[4]侯紅磊，黃建霞.智能照明系統在寧波地鐵車站中的應用[J].科技與創新，2017（04）：147-148.

[5]張振宇，呂馨.地鐵地下車站照明系統的優化方案[J].現代建筑電氣，2014，5（08）：21-23+34.

[6]陳世棟.地鐵車站人工照明智能控制與節能研究[D].西安建筑科技大學，2013.

[7]張 .地鐵照明系統的電效評價研究[D].蘭州交通大學，2011.