城市轨道交通照明系统节能方案设计与研究
2014-04-16鲁明科
鲁明科
【摘 要】 随着我国经济的快速增长，能源需求的大幅增加，能源供需矛盾突出。按照我国提出的“中国绿色照明工程”，照明节电已成为节能的重要方面。本文从城市轨道交通车站智能照明系统及高效节能LED灯具的应用两个方面对照明节能方案进行了分析，提出了相应的解决方案。
【关键词】 城市轨道交通 照明系统 LED 节能
1 概述
由于全国电资源得不到优化配置，结构性的缺电成为我国目前面临的一个很严峻的问题。目前国内经济最发达和增长速度最快的地区，同时也成为电力资源最匮乏的地区。在保增长扩内需的“主旋律”下，2009年12月，国务院又批复了北京、伤害、广州、深圳等22个城市的79条轨道交通建设规划，总长2259.84公里，总投资约为8800亿元。这次新批复的地铁投资规划，不仅意味着巨大的商机，也带来了对能耗控制的考验，地铁系统节能工作变得更加必要和紧迫。
分析轨道交通数据可知，用电负荷成为地铁运营的主要能耗。车站、基地用电量占总用电量的40%～50%[1]，其中，仅照明系统一项，就占了整个车站平均设备负荷的14%～16%[1]，约占地铁耗电总量的30%。
由于地铁运营长期持久的特点，现有这种粗放型的控制方式，在现阶段的照明设计规范和运营管理条件下，很难满足环保节能的现代要求。因此，优化照明配电与控制设计，选择高效节能的灯具，就成了轨道交通建设中要突破的重大问题，对节能环保、降低运营成本、方便维护具有非常重要的现实意义。本文着重阐述城市轨道交通公共区照明节能的方案。
2 智能照明控制系统
2.1 智能照明控制系统示意图
地铁车站作为大量使用灯光的建筑，对于智能照明的需求具有以下特点：（1）控制区域类型较多（站台、站厅、出入口等）；（2）灯光耗能量大，因此对于照明节能的要求较高，效果要求显著；（3）人流量和照明量存在线性比例关系，人流量越多，需要打开的光源越多；（4）顾客对于灯光有较高的指标要求，在不同的区域、不同的场合来设置不同的场景（如图1）。
整个系统分为3子网，子网之间通过智能专网和节能控制系统连接（如表1）。
其中：每个子网网段内部通过系统总线将每个设备手拉手进行连接。
2.2 智能照明控制系统的可行性
地铁车站的正常照明主要包括公共区照明和附属房间照明两部分。附属房间一般在房间门口设置跷板开关，由于只允许有权限的工作人员进入，所以基本可以做到人来灯开，人走灯灭的节点运行。但对于公共区间来说，情况就较为复杂。目前的主要采用增加照明配电箱数量、交叉布线，在配电箱总进线上串入接触器，纳入BAS的监控，以电气触电来实现区域控制、定时通断、中央监控等方法。
然而，这些传统的照明控制方法存在着诸多弊端，主要表现为：功能过于简单、管理相对粗放、节能潜力挖掘不足、线路复杂、施工难度大、照明质量不高。
大量研究表现，使用智能照明控制系统后，能够解决上述传统照明控制的弊端，并实现多方面的效应。
2.3 智能照明控制系统建议方案
地铁站有两种：一种是高架站，另一种是地下站。两种类型的地铁站照明控制方式区别在于使不使用照度来控制，高架站可以充分利用室外的阳光从而达到节能的效果，即采用照度传感器来进行自动控制。其它的控制方式与地下站相同（如图2）。
智能照明系统主要由以下部分组成：（1）中央监控电脑；（2）总线耦合器（网关）；（3）智能控制模块；（4）智能控制面板；（5）照度传感器。
智能照明系统的控制功能如下：（1）地铁站强调对客人的第一印象，要求利用明暗有序和适度的照明环境让人进入地铁站后就能感到高雅舒适的气氛。（2）地铁站的灯具数量多，品质高并十分昂贵，要求控制系统可以延长灯具寿命，降低地铁站运行费用。（3）地铁站管理要求能够对地铁站内所有公共区域的灯光实时监控并能根据环境改变当前照明状态。（4）地铁站的照明耗电约占整个能源的35%左右，要求通过控制系统能节省能源消耗。（5）地铁站的主要功能区如：出入口、站厅、楼（扶）梯和站台等需要因不同的场面而变换不同的灯光环境，营造不同的环境气氛。（6）出入口处和站厅需要根据每天的时钟变化不同的灯光场景，以适应不同照度情况下的灯光亮度需要，同时应该增加照度传感器设备，当恶劣气候来临的时候整个系统可以自动打开灯光，提供适当的照度。（7）楼（扶）梯和站台是人群聚集的地方，首先需要根据每天的时钟变化不同的灯光场景，其次根据每年的季节变化实现不同的色温变化，第三，当列车到达的时候可以打开或增量离轨道较近的灯光，便于人群进出列车。（8）整个车站在周末或节日还可以体现不同的场景。（9）传统的照明无法实现或难以实现上述功能需求，智能照明管理系统通过对调光模块和开关模块的控制设置，在面板的场景功能及对单回路的控制非常容易的实现这些功能需求。
3 高效节能LED灯具的使用
3.1 车站对灯具使用的要求
地铁站作为大量使用灯光的建筑，在以下公共区可使用LED灯具替换传统荧光灯，可以达到低耗高效的目的。
（1）站厅、站台、设备房、出入口通道的普通照明灯具、应急照明灯具等；
（2）站厅、站台、出入口通道的广告照明等；
（3）站厅、站台、出入口通道的导向标志照明等。
3.2 LED照明在节能工作中的应用
（1）能耗低。与同等光效的照明灯相比，LED光源的能量消耗可以减少80%，用电量仅相当于只使用传统照明灯具时的20%～30%。
（2）寿命长。传统的照明灯和节能灯的使用寿命是2000小时——8000小时，而LED照明灯的使用寿命可长达5万小时——10万小时。
（3）绿色环保。LED是由无毒的材料做成，无汞、无铅、无眩光、无紫外线辐射，符合欧盟ROHS标准，可以回收再利用。LED被完全的封装在循环氧树脂里面，内部没有松动的部分，比灯泡和荧光灯管都更坚固耐用，不易损坏。
（4）不招蚊虫。LED使用二极管发光技术，属于冷光源，不招蚊虫，不会破坏车站环境。
4 节能效果分析
4.1 标准高架车站节能效果分析
以一个标准高架车站为例，若不采用光感控制系统，公共区的灯具数量及日运行能耗如表2所示：
当高架车站采用LED和智能照明控制系统后，在白天光线比较充足时，关闭公共区的普通照明，只预留应急照明灯具时，公共区的灯具数量及日运行能耗如表3所示：
从以上可以看出，当采用照明节能系统后可节约电能为59.92%。
4.2 标准地下车站节能效果分析
以一个标准地下车站为例，公共区面积约为3600m2，公共区的灯具数量及日运行能耗如表4所示：
采用LED照明节能灯具后的日运行能耗如表5所示：
从以上可以看出，当采用T8管荧光灯，设计照度符合标准规范照度标准值，不需要进行照度调节的情况下，采用LED照明设计能节省40.3%的电能。若设计照度值大于标准规范值时，采用智能照明系统后其节约电能的可能性更大。
5 结语
智能照明系统及高效节能LED灯具的使用，在加强城市轨道交通照明系统管理的同时，能够很好的节约运营电费开支。这些技术，已经被广泛的应用于会展中心、航站楼、体育馆、博物馆、星级酒店、高档写字楼等各类场所，并且在广州、北京、深圳的地铁车站中，也开始有所应用。因此，在城市轨道交通公共区照明节能中使用智能控制系统和高效节能LED灯具是可行的，也是有必要的。
参考文献：
[1]穆广友，李晓龙，尹力明等.地铁车站照明系统能耗分析及节能对策[J].城市轨道交通研究，2010（8）：1.endprint
【摘 要】 随着我国经济的快速增长，能源需求的大幅增加，能源供需矛盾突出。按照我国提出的“中国绿色照明工程”，照明节电已成为节能的重要方面。本文从城市轨道交通车站智能照明系统及高效节能LED灯具的应用两个方面对照明节能方案进行了分析，提出了相应的解决方案。
【关键词】 城市轨道交通 照明系统 LED 节能
1 概述
由于全国电资源得不到优化配置，结构性的缺电成为我国目前面临的一个很严峻的问题。目前国内经济最发达和增长速度最快的地区，同时也成为电力资源最匮乏的地区。在保增长扩内需的“主旋律”下，2009年12月，国务院又批复了北京、伤害、广州、深圳等22个城市的79条轨道交通建设规划，总长2259.84公里，总投资约为8800亿元。这次新批复的地铁投资规划，不仅意味着巨大的商机，也带来了对能耗控制的考验，地铁系统节能工作变得更加必要和紧迫。
分析轨道交通数据可知，用电负荷成为地铁运营的主要能耗。车站、基地用电量占总用电量的40%～50%[1]，其中，仅照明系统一项，就占了整个车站平均设备负荷的14%～16%[1]，约占地铁耗电总量的30%。
由于地铁运营长期持久的特点，现有这种粗放型的控制方式，在现阶段的照明设计规范和运营管理条件下，很难满足环保节能的现代要求。因此，优化照明配电与控制设计，选择高效节能的灯具，就成了轨道交通建设中要突破的重大问题，对节能环保、降低运营成本、方便维护具有非常重要的现实意义。本文着重阐述城市轨道交通公共区照明节能的方案。
2 智能照明控制系统
2.1 智能照明控制系统示意图
地铁车站作为大量使用灯光的建筑，对于智能照明的需求具有以下特点：（1）控制区域类型较多（站台、站厅、出入口等）；（2）灯光耗能量大，因此对于照明节能的要求较高，效果要求显著；（3）人流量和照明量存在线性比例关系，人流量越多，需要打开的光源越多；（4）顾客对于灯光有较高的指标要求，在不同的区域、不同的场合来设置不同的场景（如图1）。
整个系统分为3子网，子网之间通过智能专网和节能控制系统连接（如表1）。
其中：每个子网网段内部通过系统总线将每个设备手拉手进行连接。
2.2 智能照明控制系统的可行性
地铁车站的正常照明主要包括公共区照明和附属房间照明两部分。附属房间一般在房间门口设置跷板开关，由于只允许有权限的工作人员进入，所以基本可以做到人来灯开，人走灯灭的节点运行。但对于公共区间来说，情况就较为复杂。目前的主要采用增加照明配电箱数量、交叉布线，在配电箱总进线上串入接触器，纳入BAS的监控，以电气触电来实现区域控制、定时通断、中央监控等方法。
然而，这些传统的照明控制方法存在着诸多弊端，主要表现为：功能过于简单、管理相对粗放、节能潜力挖掘不足、线路复杂、施工难度大、照明质量不高。
大量研究表现，使用智能照明控制系统后，能够解决上述传统照明控制的弊端，并实现多方面的效应。
2.3 智能照明控制系统建议方案
地铁站有两种：一种是高架站，另一种是地下站。两种类型的地铁站照明控制方式区别在于使不使用照度来控制，高架站可以充分利用室外的阳光从而达到节能的效果，即采用照度传感器来进行自动控制。其它的控制方式与地下站相同（如图2）。
智能照明系统主要由以下部分组成：（1）中央监控电脑；（2）总线耦合器（网关）；（3）智能控制模块；（4）智能控制面板；（5）照度传感器。
智能照明系统的控制功能如下：（1）地铁站强调对客人的第一印象，要求利用明暗有序和适度的照明环境让人进入地铁站后就能感到高雅舒适的气氛。（2）地铁站的灯具数量多，品质高并十分昂贵，要求控制系统可以延长灯具寿命，降低地铁站运行费用。（3）地铁站管理要求能够对地铁站内所有公共区域的灯光实时监控并能根据环境改变当前照明状态。（4）地铁站的照明耗电约占整个能源的35%左右，要求通过控制系统能节省能源消耗。（5）地铁站的主要功能区如：出入口、站厅、楼（扶）梯和站台等需要因不同的场面而变换不同的灯光环境，营造不同的环境气氛。（6）出入口处和站厅需要根据每天的时钟变化不同的灯光场景，以适应不同照度情况下的灯光亮度需要，同时应该增加照度传感器设备，当恶劣气候来临的时候整个系统可以自动打开灯光，提供适当的照度。（7）楼（扶）梯和站台是人群聚集的地方，首先需要根据每天的时钟变化不同的灯光场景，其次根据每年的季节变化实现不同的色温变化，第三，当列车到达的时候可以打开或增量离轨道较近的灯光，便于人群进出列车。（8）整个车站在周末或节日还可以体现不同的场景。（9）传统的照明无法实现或难以实现上述功能需求，智能照明管理系统通过对调光模块和开关模块的控制设置，在面板的场景功能及对单回路的控制非常容易的实现这些功能需求。
3 高效节能LED灯具的使用
3.1 车站对灯具使用的要求
地铁站作为大量使用灯光的建筑，在以下公共区可使用LED灯具替换传统荧光灯，可以达到低耗高效的目的。
（1）站厅、站台、设备房、出入口通道的普通照明灯具、应急照明灯具等；
（2）站厅、站台、出入口通道的广告照明等；
（3）站厅、站台、出入口通道的导向标志照明等。
3.2 LED照明在节能工作中的应用
（1）能耗低。与同等光效的照明灯相比，LED光源的能量消耗可以减少80%，用电量仅相当于只使用传统照明灯具时的20%～30%。
（2）寿命长。传统的照明灯和节能灯的使用寿命是2000小时——8000小时，而LED照明灯的使用寿命可长达5万小时——10万小时。
（3）绿色环保。LED是由无毒的材料做成，无汞、无铅、无眩光、无紫外线辐射，符合欧盟ROHS标准，可以回收再利用。LED被完全的封装在循环氧树脂里面，内部没有松动的部分，比灯泡和荧光灯管都更坚固耐用，不易损坏。
（4）不招蚊虫。LED使用二极管发光技术，属于冷光源，不招蚊虫，不会破坏车站环境。
4 节能效果分析
4.1 标准高架车站节能效果分析
以一个标准高架车站为例，若不采用光感控制系统，公共区的灯具数量及日运行能耗如表2所示：
当高架车站采用LED和智能照明控制系统后，在白天光线比较充足时，关闭公共区的普通照明，只预留应急照明灯具时，公共区的灯具数量及日运行能耗如表3所示：
从以上可以看出，当采用照明节能系统后可节约电能为59.92%。
4.2 标准地下车站节能效果分析
以一个标准地下车站为例，公共区面积约为3600m2，公共区的灯具数量及日运行能耗如表4所示：
采用LED照明节能灯具后的日运行能耗如表5所示：
从以上可以看出，当采用T8管荧光灯，设计照度符合标准规范照度标准值，不需要进行照度调节的情况下，采用LED照明设计能节省40.3%的电能。若设计照度值大于标准规范值时，采用智能照明系统后其节约电能的可能性更大。
5 结语
智能照明系统及高效节能LED灯具的使用，在加强城市轨道交通照明系统管理的同时，能够很好的节约运营电费开支。这些技术，已经被广泛的应用于会展中心、航站楼、体育馆、博物馆、星级酒店、高档写字楼等各类场所，并且在广州、北京、深圳的地铁车站中，也开始有所应用。因此，在城市轨道交通公共区照明节能中使用智能控制系统和高效节能LED灯具是可行的，也是有必要的。
参考文献：
[1]穆广友，李晓龙，尹力明等.地铁车站照明系统能耗分析及节能对策[J].城市轨道交通研究，2010（8）：1.endprint
【摘 要】 随着我国经济的快速增长，能源需求的大幅增加，能源供需矛盾突出。按照我国提出的“中国绿色照明工程”，照明节电已成为节能的重要方面。本文从城市轨道交通车站智能照明系统及高效节能LED灯具的应用两个方面对照明节能方案进行了分析，提出了相应的解决方案。
【关键词】 城市轨道交通 照明系统 LED 节能
1 概述
由于全国电资源得不到优化配置，结构性的缺电成为我国目前面临的一个很严峻的问题。目前国内经济最发达和增长速度最快的地区，同时也成为电力资源最匮乏的地区。在保增长扩内需的“主旋律”下，2009年12月，国务院又批复了北京、伤害、广州、深圳等22个城市的79条轨道交通建设规划，总长2259.84公里，总投资约为8800亿元。这次新批复的地铁投资规划，不仅意味着巨大的商机，也带来了对能耗控制的考验，地铁系统节能工作变得更加必要和紧迫。
分析轨道交通数据可知，用电负荷成为地铁运营的主要能耗。车站、基地用电量占总用电量的40%～50%[1]，其中，仅照明系统一项，就占了整个车站平均设备负荷的14%～16%[1]，约占地铁耗电总量的30%。
由于地铁运营长期持久的特点，现有这种粗放型的控制方式，在现阶段的照明设计规范和运营管理条件下，很难满足环保节能的现代要求。因此，优化照明配电与控制设计，选择高效节能的灯具，就成了轨道交通建设中要突破的重大问题，对节能环保、降低运营成本、方便维护具有非常重要的现实意义。本文着重阐述城市轨道交通公共区照明节能的方案。
2 智能照明控制系统
2.1 智能照明控制系统示意图
地铁车站作为大量使用灯光的建筑，对于智能照明的需求具有以下特点：（1）控制区域类型较多（站台、站厅、出入口等）；（2）灯光耗能量大，因此对于照明节能的要求较高，效果要求显著；（3）人流量和照明量存在线性比例关系，人流量越多，需要打开的光源越多；（4）顾客对于灯光有较高的指标要求，在不同的区域、不同的场合来设置不同的场景（如图1）。
整个系统分为3子网，子网之间通过智能专网和节能控制系统连接（如表1）。
其中：每个子网网段内部通过系统总线将每个设备手拉手进行连接。
2.2 智能照明控制系统的可行性
地铁车站的正常照明主要包括公共区照明和附属房间照明两部分。附属房间一般在房间门口设置跷板开关，由于只允许有权限的工作人员进入，所以基本可以做到人来灯开，人走灯灭的节点运行。但对于公共区间来说，情况就较为复杂。目前的主要采用增加照明配电箱数量、交叉布线，在配电箱总进线上串入接触器，纳入BAS的监控，以电气触电来实现区域控制、定时通断、中央监控等方法。
然而，这些传统的照明控制方法存在着诸多弊端，主要表现为：功能过于简单、管理相对粗放、节能潜力挖掘不足、线路复杂、施工难度大、照明质量不高。
大量研究表现，使用智能照明控制系统后，能够解决上述传统照明控制的弊端，并实现多方面的效应。
2.3 智能照明控制系统建议方案
地铁站有两种：一种是高架站，另一种是地下站。两种类型的地铁站照明控制方式区别在于使不使用照度来控制，高架站可以充分利用室外的阳光从而达到节能的效果，即采用照度传感器来进行自动控制。其它的控制方式与地下站相同（如图2）。
智能照明系统主要由以下部分组成：（1）中央监控电脑；（2）总线耦合器（网关）；（3）智能控制模块；（4）智能控制面板；（5）照度传感器。
智能照明系统的控制功能如下：（1）地铁站强调对客人的第一印象，要求利用明暗有序和适度的照明环境让人进入地铁站后就能感到高雅舒适的气氛。（2）地铁站的灯具数量多，品质高并十分昂贵，要求控制系统可以延长灯具寿命，降低地铁站运行费用。（3）地铁站管理要求能够对地铁站内所有公共区域的灯光实时监控并能根据环境改变当前照明状态。（4）地铁站的照明耗电约占整个能源的35%左右，要求通过控制系统能节省能源消耗。（5）地铁站的主要功能区如：出入口、站厅、楼（扶）梯和站台等需要因不同的场面而变换不同的灯光环境，营造不同的环境气氛。（6）出入口处和站厅需要根据每天的时钟变化不同的灯光场景，以适应不同照度情况下的灯光亮度需要，同时应该增加照度传感器设备，当恶劣气候来临的时候整个系统可以自动打开灯光，提供适当的照度。（7）楼（扶）梯和站台是人群聚集的地方，首先需要根据每天的时钟变化不同的灯光场景，其次根据每年的季节变化实现不同的色温变化，第三，当列车到达的时候可以打开或增量离轨道较近的灯光，便于人群进出列车。（8）整个车站在周末或节日还可以体现不同的场景。（9）传统的照明无法实现或难以实现上述功能需求，智能照明管理系统通过对调光模块和开关模块的控制设置，在面板的场景功能及对单回路的控制非常容易的实现这些功能需求。
3 高效节能LED灯具的使用
3.1 车站对灯具使用的要求
地铁站作为大量使用灯光的建筑，在以下公共区可使用LED灯具替换传统荧光灯，可以达到低耗高效的目的。
（1）站厅、站台、设备房、出入口通道的普通照明灯具、应急照明灯具等；
（2）站厅、站台、出入口通道的广告照明等；
（3）站厅、站台、出入口通道的导向标志照明等。
3.2 LED照明在节能工作中的应用
（1）能耗低。与同等光效的照明灯相比，LED光源的能量消耗可以减少80%，用电量仅相当于只使用传统照明灯具时的20%～30%。
（2）寿命长。传统的照明灯和节能灯的使用寿命是2000小时——8000小时，而LED照明灯的使用寿命可长达5万小时——10万小时。
（3）绿色环保。LED是由无毒的材料做成，无汞、无铅、无眩光、无紫外线辐射，符合欧盟ROHS标准，可以回收再利用。LED被完全的封装在循环氧树脂里面，内部没有松动的部分，比灯泡和荧光灯管都更坚固耐用，不易损坏。
（4）不招蚊虫。LED使用二极管发光技术，属于冷光源，不招蚊虫，不会破坏车站环境。
4 节能效果分析
4.1 标准高架车站节能效果分析
以一个标准高架车站为例，若不采用光感控制系统，公共区的灯具数量及日运行能耗如表2所示：
当高架车站采用LED和智能照明控制系统后，在白天光线比较充足时，关闭公共区的普通照明，只预留应急照明灯具时，公共区的灯具数量及日运行能耗如表3所示：
从以上可以看出，当采用照明节能系统后可节约电能为59.92%。
4.2 标准地下车站节能效果分析
以一个标准地下车站为例，公共区面积约为3600m2，公共区的灯具数量及日运行能耗如表4所示：
采用LED照明节能灯具后的日运行能耗如表5所示：
从以上可以看出，当采用T8管荧光灯，设计照度符合标准规范照度标准值，不需要进行照度调节的情况下，采用LED照明设计能节省40.3%的电能。若设计照度值大于标准规范值时，采用智能照明系统后其节约电能的可能性更大。
5 结语
智能照明系统及高效节能LED灯具的使用，在加强城市轨道交通照明系统管理的同时，能够很好的节约运营电费开支。这些技术，已经被广泛的应用于会展中心、航站楼、体育馆、博物馆、星级酒店、高档写字楼等各类场所，并且在广州、北京、深圳的地铁车站中，也开始有所应用。因此，在城市轨道交通公共区照明节能中使用智能控制系统和高效节能LED灯具是可行的，也是有必要的。
参考文献：
[1]穆广友，李晓龙，尹力明等.地铁车站照明系统能耗分析及节能对策[J].城市轨道交通研究，2010（8）：1.endprint
