地铁车站LED照明质量和节能效果分析

张建平/ 李卫军/皮雁南 (北京地铁运营技术研发中心,北京 102208)

引言

城市轨道交通系统中照明电力消耗约占电力整体消耗的13%左右，因此提高照明系统的节能性，对于促进整个城市轨道交通的可持续发展具有不可忽视的重要作用，同时也是城市轨道交通主管部门不可推卸的社会责任。LED作为第四代照明产品，它具有发光效率高、能耗低、寿命长、响应快、无频闪、不含汞、无污染和控制灵活等特点，若能在地铁照明系统中成为主要照明光源，将对于节能减排，建设“低碳经济”具有十分重要的意义。北京地铁在2010年开展、实施了LED照明应用示范工程，在满足国家相关标准、规范的前提下，采用T8LED照明产品，对地铁部分车站公共区的照明灯具进行了替换，并依据相关标准，进行了一年多的相关现场测试，对照明质量及节能效果进行了测试与分析。同时采用问卷方式，进行了照明环境的视觉评价，跟踪记录了灯具现场运行使用维护的情况。限于篇幅有限，因此本文仅列出车公庄站、传媒大学站的测试数据。

1 工程概况

北京地铁承载着数百万首都市民的日常出行，地铁车站LED照明示范工程示范车站的选取优先考虑了运营安全、工程实施改造难度等因素，同时兼顾考虑了车站的建筑结构、车站的建设及开通年代、车站所在地理位置、车站客流特征等因素，确定了示范工程实施地点为地铁2号线车公庄车站、5号线北新桥车站、八通线传媒大学车站和2号线车公庄——阜成门区间隧道。示范工程采用近几年技术飞速发展，并具有节能、环保、寿命长、可智能控制等优点优势的半导体照明产品，对车站和区间隧道内既有照明灯具进行替换。

示范车站及灯具基本情况见表1和表2。

表1 车站及灯具基本情况

表2 车站及灯具基本情况

2 测试与分析

为科学、合理地分析本次照明示范工程的照明质量和节能效果，依据国家、行业的相关标准与规范，确定了测试包括三个方面：

1)车站照明现场测试，包括现场照度、照度均匀度、现场色温、显色指数和照明功率密度等特性指标的测试；

2)车站照明现场主观评价；

3)车站照明运行。

2.1 测试与分析

车站照明现场测试是对LED照明改造示范工程改造后现场的现场照度、照度均匀度、现场色温、显色指数和照明功率密度等指标，进行近一年的连续测试，并记录、分析变化过程。

水平照度测点的布置为横向间距2m，纵向间距5m，所有测点均匀布置，垂直照度的测量方向为垂直于列车并指向站台内侧方向，平均每个月测试一次，连续测试时间接近一年。

车公庄站及传媒大学站LED照明测试数据汇总见表3、表4。

表3 车公庄站测试数据汇总

表4 传媒大学站测试数据汇总

通过对测量值与标准值的比对，得出：

1)各场所实测照度平均值大部分远高于标准照度值规定，最高已高于标准值的150%以上，所测照度低于标准值的场所，经勘查是由于堆放了部分物品而造成了照度降低。

在实际运营中，过高强度的LED照明，有时甚至还会引来乘客对LED灯光过于“刺眼”的投诉；在满足照明标准要求下，降低照射强度，不但可以获得投入成本、能源的节约，还可以获得“柔和”的照明环境。

2)现场照度均匀度均低于标准值规定，影响了场所的照明质量。

针对现场实测的照度值计算分析，在满足照度标准的情况下，适当的降低现场照明的平均亮度，使照度均匀度提高，既能达到同样的识别辨认物体的视觉效果，同时又能降低用电量，达到节能降耗减排的目的。

3)现场色温高于标准值，没有达到标准要求。过高的色温，虽然光效会高，但人的视觉舒适度会大大受到影响。

4)现场一般显色指数低于标准要求。

5)照明功率密度均符合标准中规定的现行值的要求，并超过了目标值的规定。表明采用LED照明的节能效果是明显的，传媒大学站最高，平均节电达到35%～40%之间。

2.2 车站照明现场主观视觉评价

图1 视觉评价指标满意度分布

现场主观视觉评价主要是了解乘客及地铁工作人员对LED照明示范工程照明效果的满意状况，并从多方面分析照明改造的效果。采用现场填写调查问卷的形式，共收回有效问卷599份。问卷包括两大部分内容，一为乘客基本信息统计，包括乘客性别、年龄、学历、职业、是否经常乘坐地铁等；另一部分为照明环境视觉满意度调查，有以下几个指标：照度、眩光、照度分布、光斑和阴影、光色、颜色显现、站内装修、站内空间与陈设、同站外的视觉联系、整体印象等。

被调查人员包括了示范车站的地铁工作人员及乘客，还有照明专业人员。问卷涉及了视觉环境影响人的工作效率与舒适的评价项目，每个项目包括五个等级，被调查人员进行现场观察与判断，并填写调查问卷相关问题。采用综合评价体系，完成照明环境对乘客和工作人员主观影响的综合评价。如图1所示。

2.3 灯具运行情况

1)在测试期间，通过现场巡视，发现LED灯具在地铁使用，还存在部分工艺质量问题。安装在车站出入口的灯具，使用初期，有很多灯具出现黑斑。经厂家回厂解剖、分析，发现问题是电路板出现虚焊或脱焊现象，一方面是厂家工艺质量有问题；另一方面，安装在地铁出入口位置的灯具，受外界环境影响，日常使用中，灯具晃动较大，造成部分焊点脱焊。后期，厂家改变了灯具内部电路板工艺，有效解决了问题，效果良好。

2)北京地铁车站出入口使用的荧光灯在冬季通常会出现不能启动、闪烁,使得灯具不能正常工作,现场照明质量严重降低。在使用了LED照明产品后，此类问题得到解决。

3)地铁列车的运行，会产生大量的粉尘，车站大功率电器设备的开启，造成电磁干扰、电压波动、瞬间电流冲击等，使地铁的用电环境不同于其他行业。在运行测试期间，出现一到两支灯具电源器件被部分击穿的现象，现阶段即使是专业做电源研发的企业对这个问题都没有很好的处理方案。

3 结语

北京地铁车站LED照明示范工程的实施，经近一年的测试，能耗方面，平均节能30%以上。通过对示范车站进行环境视觉评价，广大司乘人员对照明效果比较满意，与LED灯具照明质量相关问题的满意率均在86%以上。而地铁特殊的环境，粉尘、电磁干扰、电压波动、冲击电流等的存在，对LED照明产品的电器等级、防护等级等参数，提出了不同于其他应用环境的要求。随着LED照明产品技术的发展，产品性能更加稳定，各项指标都有很大的提高，在现阶段通过逐步推广应用LED照明产品，也是对LED照明行业技术发展的促进。

[1]杨思甜.LED照明在地铁节能工作中的应用[J].山西建筑，2010, 36(2)：185-186.