LED灯新光源在铁路编组站照明中的应用

2012-01-29黄大鹏杜雅兰郑伟浩尹守迁徐导锋

铁路节能环保与安全卫生 2012年3期

黄大鹏，杜雅兰，郑伟浩，尹守迁，徐导锋

(1.中国铁道科学研究院节能环保劳卫研究所，北京 100081; 2.上海铁路局乔司站，浙江杭州 311101;3.上海铁路局计统处，上海 200071)

1 概况

铁路站场编组站占地面积大且规模不等，照明主要用于调车场、到发场、仓库库房、雨棚、道路和办公场所，部分编组站为独立单位，部分编组站为客运、货运混合单位。编组站光源种类主要为高压钠灯，其次为金卤灯和节能灯;编组站站场的照明主要以灯桥照明为主，辅以少量的投光灯塔，部分建筑顶部增设投光灯、高杆灯。编组站的灯桥、灯塔照明，一般采用投光灯和吊灯直射型灯具的组合照明方式。目前铁路编组站站场照明主要存在的问题有:①照度低，场区一般的照度低于1 lx，照明水平较高的编组场，照度也只有几个 lx左右，且照度不均匀;②用电能耗高，现在编组场灯桥基本采用每股道两盏400 W高压钠灯分别向两侧照射，照明负荷大，且夜间作业时间长。

铁路站场的照明节电技术，是铁路节能环保的重要方面，会产生巨大的社会效益和经济效益［1］。为了解铁路站场照明光源的应用效果，研究铁路站场各照明场所的适用光源，编组站选取上海铁路局乔司编组站到发线灯桥，采用新型LED灯作为照明光源，与编组站既有高压钠灯光源进行现场对比试验，考察所选取的LED光源的各项主要技术参数及节能效果是否满足不同铁路站场照明的要求。

乔司站2007年用电量为213万kWh，照明用电量占总用电量的50%。其中灯桥、灯塔和电杆耗电量占车站照明用电量的65.8%。同一灯桥的灯具安装高度相同，光源为400 W高压钠灯，为不等灯距。灯桥高压钠灯的安装见图1。

图1 乔司编组站灯桥(400 W高压钠灯)

2 灯桥对比试验方案

现场对比试验是在改造铁路站场既有照明场所的基础上进行的，对比试验要求两种光源的照明场所条件基本一致，包括对比光源数量、照明面积、安装高度、环境温度等［1］。

乔司编组站到发线两灯桥相距400 m，每座灯桥长度为160 m，灯桥两侧分别装有40共80盏灯，灯间距为3～5 m。在灯桥西侧上安装20盏185 W的LED灯，灯桥其他60盏灯为新安装的400 W高压钠灯。更换光源后将两种对比数量光源分出回路，安装电度表;因线路原因，选取10盏LED灯与10盏400 W高压钠灯进行用电量和照度等参数的对比，并进行照明效果和节电效果分析。

3 灯桥光源性能

乔司编组站两种灯的外形见图2、图3，电气参数说明如下。

图2 乔司站灯桥185W的LED灯

乔司编组站到发线灯桥西侧185 W的 LED投光灯，主要电气参数为:工作电压 Vcc 90 V，LED消耗功率 Pled 158 W，出光角 2θ1/2为10deg.;色温 CCT(2 850 K)，演色性 CRI＞55%，电源转换效率 PE＞0.90，功率因子 PF＞0.95;防尘防水IP65。

图3 乔司站灯桥400 W高压钠灯

乔司编组站到发线灯桥400 W高压钠灯，主要电气参数为:启动电流7.5 A，工作电流4.60 A;工作电压100 V;光通量48 000 lm;色温2 000 K;显色指数20;灯头型号:E40;电弧管汞含量超出ST/T11363－2006(China RoHS Status)标准规定的限量要求。

4 对比参数及测量方法

4.1 照度对比

室外投光灯照度测量的方法是以垂直于光源的方向为照度测量面，沿股道方向布点，分为水平放置照度计与垂直股道方向放置照度计，两种测试结果的最大值作为最大照度值;以平行于灯桥方向，等间距测量照度来计算照度均匀度。照度测试时间为开灯后2h左右进行，以稳定光源照明效果。

4.2 用电量对比

确定对比试验的照明场所光源配电情况，并加以描述，确定电表电量计量的准确性并记录读数。

5 灯桥试验结果与分析

乔司编组站到发线灯桥20盏LED灯与既有的20盏400 W高压钠灯进行用电量和照度等参数的对比分析。

5.1 照度测试

对灯桥进行照度和照度均匀度测量。照度测量数目，以正下方垂直高度为起点向一侧走行，测试点为10 m 1个;按照标准，以到发线股道为测试线，被照面以轨面为基准测量。对照度进行4次测试，照度测量数据如表1。

照度测试结果表明:在灯桥30 m内，钠灯光源照度要高于LED新光源照度，但大于30 m后LED新光源照度要明显高于高压钠灯光源。在距离灯桥100 m处，进行两种光源的均匀度对比测试。结果表明，高压钠灯均匀度为0.95，LED灯的均匀度为0.89。两种类型光源的均匀度都较好。

表1 照度测试数据统计表E/lx

5.2 用电量测试

为保持灯桥灯的线路三相平衡，分路安装电度表，进行10盏185W的LED灯与10盏高压钠灯的用电量对比。乔司编组站灯桥灯两种光源的电表计量数据统计见表2。

表2 乔司编组站灯桥电量统计数据表

10盏LED灯与10盏高压钠灯进行用电量比较分析，计算如下:

LED灯与高压钠灯光源理论功率比为400: 185=2.16;点灯1个月时，两种光源用电量比值为2229∶1018=2.19;点灯2个月时，两种光源用电量比值为 4272∶1763=2.42。从计算可以看出，照明1个月时两种类型光源实际消耗的用电量比是2.19，与在相同时间内功率比2.16基本一致，说明钠灯实际用电量是LED灯的2倍多，其他元件包括线路的电量损耗也稍大于 LED的电量损耗。第二个月高压钠灯与LED灯的用电量比值高于理论功率比，可能是照明设备老化而致消耗增多。用电量的测试结果表明，LED灯较高压钠灯具有很好的节能效果。通过现场观察可以看出乔司站灯桥的两种光源在雾天均具有良好的穿透性。