高鐵客站照明智能化與節能降耗的優化建議

張 博

中鐵第五勘察設計院集團有限公司東北分院，黑龍江 哈爾濱 150006

0 引言

近年來，我國高速鐵路迅速發展，在全國范圍內已新建超600座的高鐵客站。照明用電是高鐵客站主要耗能因素。基于此，為了實現高鐵運營的節能環保，獲得更大化的社會效益和經濟效益，政府及相關企業必須高度重視高鐵客站照明節電技術的有效應用。在高鐵客站建設過程中，需結合不同的空間，選擇不同的照明方式，防止由于過高的照度造成整體能耗增加，或是過低的照度導致其基本功能難以實現。通過運用高效、使用年限較長的光源，能夠降低照明的使用成本，最終實現高鐵客站照明節能降耗的目的，提高高鐵運營的綜合效益[1]。

1 我國高鐵客站照明耗能現狀

高鐵客站在照明方面多選用金屬鹵化物燈照明。通過調查某高鐵客站照明耗能發現，該客站共建有7個站臺，無站臺柱雨棚面積約為61 568 m2，雨棚最大跨度為65 m，最大高度為21 m，站臺雨棚布設了150 W大功率金鹵燈1 365盞，每小時用電量為189 kW；已建設的高架候車室面積為12 214 m2，大跨度為77 m，高度約為22 m，布設475盞金鹵燈，每小時用電量為38 kW；已建北站房面積為24 996 m2，大跨度為77 m，大空間高度約為26 m，布設1 762盞金鹵燈，每小時用電量為78 kW；已建南站房與高架候車室面積為15 359 m2，照明每小時用電量為150 kW。可見，該高鐵客站照明總用電量超455 kW，每天按8 h照明計算，年耗電量在1.33×106kW·h，照明電費約為117萬元，這在很大程度上增加了車站的運營成本。當前，我國大多數高鐵客站照明耗能情況都沒有較大差異，部分高鐵客站為了降低用電成本，選擇少開或是不開車站夜間站臺雨棚照明燈，導致整個站臺比較黑暗，降低了乘客的乘降安全性與舒適性。

針對高鐵客站照明設計，由于客站站房與雨棚都是高大空間，加上我國相關文件明確了鐵路照明設計規范，為了滿足這一規范，照明設計必須對燈具布設進行平均分布與均衡設計，需要使用大量的燈具，導致光源功率與用電量增大，從而顯著增加了整個高鐵客站的照明能耗[2]。另外，部分高鐵客站照明控制系統中依然沿用傳統的開關控制，僅具備聲控與時控，系統智能化程度較低，難以實現節能降耗。

2 高鐵客站照明智能化與節能降耗的優化建議

2.1 選用高效節能光源

高鐵客站照明設計需確保符合照明質量的要求，同時在此基礎上需盡量選用高光效的光源。近年來，LED技術和性能取得了一定的突破，在各領域得到更加廣泛的應用，包括城市景觀照明、室內外照明、車燈等[3]。該光源的主要優勢在于高效、節能環保、使用年限較長、體積較小、耐振動、維護簡便、響應速度快等。相關調查研究發現，相較于市面上的常見燈型，LED燈的光效最高，因此考慮高效節能方面，可首選LED燈。目前我國很多新開建的高鐵客站雨棚照明已逐步運用LED燈，獲得了較好的節能降耗效果。與金鹵燈相比，LED燈的用電功率降低了約30%，可用50 W LED燈取代70 W金鹵燈，100 W LED燈取代150 W金鹵燈，從而有效降低照明能耗，獲得更大化的經濟效益。同時，盡管電子節能燈可以提高節能效果，然而這類光源在使用過程中會產生污染環境的重金屬泵，LED燈則不存在這一問題，因此高鐵客站照明建設中宜優先選擇這一光源[4]。

2.2 因地制宜，科學設計光源的分布

在高鐵客站照明設計過程中，需要根據周邊環境來對光源分布進行差異性設計。

（1）需符合燈具最低允許安裝高度、美觀性需求，并在此基礎上適當降低安裝高度，進而在很大程度上降低照明電能消耗。

（2）若同一大空間中存在局部小范圍高照度要求，可優先選擇局部照明來實現節能目的。以某高鐵客站高架候車室的大空間照明為例，結合區域內的具體情況，選擇在人流通道上方布設光源，照度由200 lx更改為150 lx或是100 lx標準，在候車座椅區考慮到旅客的閱讀需求，可適當在該區域增強照明亮度，以在滿足照明需求的情況下達到降低能耗的目的。

（3）結合周邊環境因素來進行科學合理的差異性設計或是特殊設計，若旅客地道兩邊側墻都布設了30 W/m2的廣告屏幕，并運用了LED燈，則在很大程度上增強了周邊的照度，那么在地道頂部的光源設計中，應結合廣告的照度進行適當減少，從而達到節能降耗的目的。

總之，在整個高鐵客站照明設計中必須始終堅持節能降耗的目的，從設計源頭進行控制，確保照明符合相關規范和要求，再結合客站照明建設環境的具體情況，科學合理地布設光源。

2.3 科學建立智能照明控制系統

在高鐵客站照明設計過程中，運用具有高效、節能、靈活等優勢的智能照明控制系統，有利于強化客站中供配電系統設計的科學性，降低成本。同時，該系統提升了各子系統之間接口的簡潔性，可以很好地滿足高鐵客站在管理方面的實時、快捷、穩定、強抗干擾能力等要求。具體建設方法如下。

（1）動力配電設計。第一，針對配電設計規則，嚴格依據降壓變電所負荷級別的要求做好配電工作，通常選擇放射式配電形式；結合配電負荷分布的差異性，于客站站廳層兩側環控機房附近都設置一間環控電控室，為電控室進行集中式配電；對于高鐵客站照明系統而言，環控配電系統中的所有線路連接必須符合相關標準。第二，針對配電控制形式，應按照環控專業中的相關要求與標準，采用聯動控制模式來對通風空調大系統設備進行嚴格控制；對于排煙風機、消火栓泵等設備設施，需盡量在現場設置控制箱實現手動控制，還需設置車控室與OCC實現聯動控制。

（2）照明配電設計。第一，照明配電系統。應注意對公共區照明、應急照明等進行合理區分，然后結合各區域具體的供電目標來進行合理的照明配電設計；其中廣告照明應布設相應的照明箱，由降壓變電所直接供電；各區域的應急照明則由車站EPS電源自行供電。第二，照明控制形式。對于高鐵客站公共區、出入口通道等位置，均可采取智能控制方式，實現對照明的自動化控制；同時，針對站內采用智能控制方式的照明設施都設置為智能控制和手動控制兩種模式，以保證照明控制的穩定性。第三，合理選用應急照明燈具。最好選擇自體擁有直流電池電源的交直流兩用燈具，確保尋常時段平常交流電源浮充電，當交流電源無電流后，由直流電源提供一定的電能，使燈具可以正常照明；應急照明燈具可首選白熾燈和直管熒光燈，這類照明燈具的光效較高，且點燃操作快速可靠。第四，應急照明及其配電。可通過安裝EPS應急照明電源裝備來實現，該裝備能夠為應急照明與疏散指示照明直接供電。

（3）不同的工作狀態。第一，停運狀態。在夜間列車停止運營后，首先由值班人員進行巡檢，在檢查無誤之后開啟應急照明，同時關閉正常照明燈具，降低照明能耗。第二，標準運行狀態。在夜間到早晨列車開始運行這一時間段內的照明維持在低負荷狀態，通常控制在最高負荷狀態的50%以內。第三，低谷運營狀態。列車處于不全面運行的狀態下，客站內對照明的需求相對較低，可降低客站內的照明度，使之維持在最高負荷狀態的75%以內。第四，高峰運營狀態：高鐵客流量較密集的時段，整個客站內平均照度會小于最高負荷狀態的90%～100%。

3 結束語

綜上所述，在高鐵客站照明系統設計和建設過程中應優先選用高效節能光源，因地制宜地科學設計光源的分布，并科學建立智能照明控制系統，以實現高鐵客站照明智能化，并降低電能的消耗，從而降低高鐵客站運營的成本，為高鐵部門帶來更多的經濟效益與社會效益。