地鐵車站照明系統能耗分析及節能對策

夏瑋東

（中鐵建電氣化局集團第一工程有限公司，河南 洛陽 471013）

1 前言

我國城市進程發展迅速，城市軌道交通建設遍地開花。地鐵順應時代產生，既是拉動內需的重要建設手段，又是方便市民出行的重要公共交通工具。地鐵的快速發展也帶來了巨大能源消耗，地鐵運營中，每年用電量持續攀升，這和車輛牽引用電及地鐵機電、通號設備的集中使用不無關聯，但除了這些剛性需求外，照明用電這類需要兼顧功能性和舒適性的負載，如何在設計過程中采取合理的節能措施來降低能耗，對于提高系統應用價值有著積極地意義。

2 地鐵車站照明系統能耗分析

2.1 系統能耗特征

在城市化進程快速加快的前提條件下，城市地面交通的擁堵情況也日益嚴重，地鐵作為城市軌道交通工具之一，具備了載客量高、運行速度快等優勢，可以有效緩解當地資源緊張的問題。但是從投資情況來看，地鐵工程的建設成本較高，根據最新的資料數據顯示，2019 年全年共完成建設投資5958.9 億元、同比增長8.9%，在建項目的可研批復投資額累計46430.3 億元，在建線路總長6902.5km，在建線路規模穩步增長，年度完成建設投資額創歷史新高。地鐵工程雖然可以帶來較大的經濟效益，但是其能耗水平也處于較高狀態。以北京、上海、蘇州、廣州、鄭州等城市為例，在電能損耗方面，其投入的成本量占比運營成本超過了30%，年平均耗電量超過了1 億KWh，所需要支出的電費成本巨大。對此未來地鐵車站機電安裝項目施工期間，需要采取合理措施對能耗進行控制，借此來提升地鐵運營帶來的綜合效益。

2.2 能耗主要分布

本文主要針對照明系統的能耗情況進行分析，目前我國地鐵車站在建立過程中，會在地鐵各車站中設置獨立的照明系統，從而為乘客提供舒適的光源環境，同時由于照明系統管控的不合理，造成了電能資源的大幅度損耗。根據以往的統計數據可以得出以下分析數據：（1）對于一二級負荷的照明系統，其平均運行負荷在115.3KW，而能耗占比在15.9%-16.3%之間；（2）對于三級負荷的廣告照明系統，其平均運行負荷在93.3KW，而能耗占比在13.7%-14.3%之間。因此在蘇州地鐵5 號線機電安裝項目

施工期間，需要總結以往的施工經驗，選擇合理的照明系統進行應用，從而提升系統本身的應用價值。

2.3 照明度技術要求

根據國標更新了GB 50034— 2013《建筑照明設計標準》、更新為GB 50016— 2014《建筑設計防火規范》及GB/ T16275— 2008《城市軌道交通照明》的照度要求,地鐵的照明照度標準值應按以下要求進行分級：1lx,2lx,3lx,5lx,10lx,15lx,20lx,30lx,50lx,75lx,100lx,15 0lx,200 lx,300lx,500lx,750 lx,1 000 lx,1500lx 和2000lx。不同設施、不同位置對應的照明度存在差異，如車站出入口照明度標準值為150lx，地下站廳的照明度標準值為200lx 等，這也是衡量照明系統合規性的重要參考。

3 地鐵車站照明系統的節能措施分析

3.1 擬定合理的照明度標準

通過擬定合理的照明度標準，能夠為節能措施的擬定提供參考，提高擬定內容的有效性?？偨Y以往的客運經驗可以了解到，乘客在站臺處的擁擠程度大于車站的出入口區域，但是扶梯和樓梯上人群的擁擠度又高于車站的站臺，因此樓梯和扶梯照明度需要做出適當調整，如由原來150lx 調整為200lx，而站臺照明度則由最初的200lx 下調到150lx 等，但是這些數據的合理性則需要借助人流試驗來實現，具體操作內容是對人流在不同區域內的擁堵時間進行統計，同時對于不同照明度下對于人們行走影響情況進行統計，實驗得出恰當的照明度分布區域，從而得到可靠的照明度標準。

3.2 對于燈具布局進行優化

對于燈具布局進行優化，有利于提高照明系統應用時的節能性，降低照明系統使用期間的能源損耗。地鐵車站作為人們進行換乘的公共場所，其逗留的時間相對較短，在乘客上下車的耗時統計中，多集中在3min 到5min 的區間內，而且該區域也是人流量密度較大的區域。因此在實際應用的過程中，需要在地鐵車門位置處、站臺中央、候車座椅處進行照明燈具采用通過微波入侵探測器來控制，同時取消原有的長明燈設計，改換在車門開啟位置上方進行燈具的設計，從而起到節省電能損耗的作用。

3.3 增加自然資源利用效率

增加自然資源利用效率，能夠豐富地鐵工程運行環境，為人們營造舒適的生活環境。在具體的實施過程中，可以選擇在地鐵車站和周圍建筑中設置中庭，從而將自然光引入到其中，這樣設計的空間還可以增加區域的通風條件，創作出更加人性化的地鐵車站空間。該節能措施應用較好的地鐵建設項目為上海七號線，該項目在應用過程中，在花木路站進行了大中庭的應用設計，將自然光引入到其中，這樣也降低了白天的能源損耗，起到了良好的節能效果。因此在未來地鐵車站機電安裝項目施工期間，也可以參考此類設計內容，從而起到提升系統節能性的作用。

3.4 創新廣告燈箱節能設計

創新廣告燈箱節能設計內容，可以優化結構本身的功能分布，進而提高廣告燈箱的節能性。在之前的分析中已經提到過，廣告燈箱在工作過程中，其負荷屬于一、二級負荷，屬于能耗量相對較大的系統之一?，F階段很多地鐵車站在設計中都增加了屏蔽門，相比原來沒有屏蔽門的車站，其所帶來的廣告效果較差，對此在未來地鐵車站機電安裝項目施工期間，可以將隧內的廣告燈箱取消掉，而新的廣告燈箱可以設置在地鐵車站的立柱上，或者可以設置在屏蔽門上面，這樣也縮短了受眾人群和廣告之間的距離，讓廣告效果得到大幅度提升，從而提升廣告燈箱所帶來的應用效果。

3.5 輔助照明系統的應用

在對地鐵車站進行節能設計時，還需要做好輔助照明系統的設計工作，其不是特指的某一個照明系統，該設計的主要作用是將其他區域的照明系統交匯在一起，以此來提高區域內的照明亮度，提升系統本身的應用需求。以廣告燈箱設計換機為例，在對其展開應用設計時，會將廣告燈箱可以設置在地鐵車站的立柱上，或者可以設置在屏蔽門上面，而輔助照明系統則選擇站臺照明系統，利用兩者的疊加效應來達到區域照明的基本需求，而燈具則需要選擇節能型燈具，該材料光效高，壽命長，能夠滿足需要系統運行的需求，也是選擇其作為應用系統的重要原因。

3.6 優化隧道、高架橋照明系統

現階段在進行隧道、高架橋照明系統的設置中，隧道內相鄰照明燈具的間隔主要在6.0m 左右，這樣也為檢修人員工作的順利開展奠定了基礎。而地鐵車輛上則安裝了遠光燈和近光燈，其照明的有效距離不小于200m。并且在優化過程中，考慮到隧道內環境比較封閉，而且能見度較低，會給人們帶來較為嚴重的心理壓力，因此在列車運行期間 ，還會在隧道內以30m 到40m 為一個單位進行大區間照明系統的設置，選擇節能燈進行照明，而非檢修階段只需要打開該照明燈具即可，而其他照明燈具可以關閉，等到檢修時打開隧道內的檢修燈具，關閉其他燈具，從而起到節省能耗的作用。

3.7 完善節能管理制度

通過完善節能管理制度，可以提高相關工作的執行力度，營造節能減排的運行環境。在具體的應用中，需要對目前使用的節能管理制度進行梳理，如其中規定的照明度設計要求、檢修間隔時間、檢修內容、節能要求等內容，對于此類內容的合理性和適應性進行分析，如果不滿足要求則需要及時進行替換，并對其其中細節性內容進行補充和完善，從而提高制度本身的實用價值，為后續工作的順利進行奠定基礎。

4 結語

綜上所述，擬定合理的照明度標準，能夠為節能措施的擬定提供參考，增加自然資源利用效率，能夠豐富地鐵工程運行環境，創新廣告燈箱節能設計內容，可以優化結構本身的功能分布，完善節能管理制度，可以提高相關工作的執行力度。通過采取合理的節能措施來降低地鐵車站照明系統能耗，對于提高系統運行期間的節能性有著積極的意義。