城市地铁公共区照明配电系统节能设计与优化研究

摘 要：城市轨道交通建设在很大程度上缓解了城市居民交通出行压力，缩短了出行时间，是人们首选的交通出行方式。乘客从出入口进入、购票到站台候车，基本都在公共区范围内活动，需要一个舒适的照明环境带来愉悦心情，因此公共区照明配电系统设计尤其重要。而对于地铁运营单位来说，满足基本照明要求的同时，需要考虑照明节能控制以节约用电。针对上述情况，文章结合常规照明控制设计与灯具厂家优化设计，在灯具安装完成后，现场实际测试照度论证比较分析，以更好地优化设计方案，从而为节约能源提供数据支持。

关键词：城市轨道交通;低压配电与照明;公共区照明;节能

1 地铁公共区照明介绍

通常，一座地铁车站根据线路敷设方式、周边环境及城市景观等因素，可以分为地下多层、地下一层、路面、高架一层、高架多层等形式，车站出入口的位置应根据周边环境和规划等要求进行布置，有利于吸引和疏散客流，方便各个区域居民的出行需求，有的还可以兼作过街通道[2-3]。笔者采用一个标准的地下两层岛式车站来介绍，车站可以分为主体和附属部分，也可以分为设备区和公共区，设备区主要为通风、给排水、弱电系统、供电系统等动力设备机房，而公共區主要是指乘客从出入口到站厅层售票、过安检再到站台层乘车等区域。因此，公共区域内的照明设计起到正常活动和安全疏散作用，同时也是良好的乘车环境所必备的。公共区照明设计范围主要包括出入口（含出入口地面厅）、站厅、站台公共区等。

2 公共区照明配电系统主要设计原则

车站站厅站台两端照明配电室均设两个总照明配电箱，电源分别由0.4kV低压开关柜室不同0.4kV母线供电。两个照明总配电箱交叉向公共区工作照明、节电照明供电，公共区节电照明和工作照明比例为1：1。公共区工作照明和节电照明不设照明配电分箱，由总箱直接供电。公共区照明控制一般设两级控制，即车控室控制和照明配电室控制，采用自动控制和手动控制。自动控制采用智能照明控制系统，分为节能、运营、清扫、检修等灯光模式控制，达到节约能源的目的。

站厅、站台、出入口及地面厅照明设置调光系统，地徽、广告、标志照明为通断式开关控制，站厅、站台、出入口根据运行高峰、低峰及停运等不同时段进行不同时段的模式调光控制[5]，所有公共区正常照明配电箱可在箱面进行控制，并设置有屏蔽远方BAS系统远方控制的功能，出入口雨棚透光处安装照度传感器，根据室外自然光的亮度自动控制出入口雨棚照明的开、关。在车控室设置有触摸屏，可对照明进行集中控制[6]。

公共区的应急照明照度约占公共区总照明照度的10%，应急照明作为正常照明的一部分，兼作夜间列车停运后的值班照明。应急照明由站厅、站台照明配电间内的EPS柜供电，EPS蓄电池持续供电时间不小于90min。公共区应急疏散照明、疏散指示标志灯和安全出口标志灯为常明灯，平时不控，需要时可在EPS电源屏手动操作，照明非消防电源切除：当车站发生火灾时，由FAS在变电所0.4kV开关柜处切除非消防的照明电源。

3 公共区照明照度设计标准与灯具选择

3.1 设计标准

地铁车站中，照度设计标准和要求应符合国家标准《城市轨道交通照明》GB/T 16275-2008[4]和《建筑照明设计标准》GB 50034-2013[1]相关规定，功率密度值要满足《建筑照明设计标准》GB 50034-2013表6.3.10交通建筑照明功率密度限值的规定。具体照度和功率密度值如表1所示。

3.2 灯具选择

灯具采用LED光源，光效不小于90lm/W，色温6000±430K，显示指数≥80。主要采用的灯具型号有LED平板灯-1200X100 18W 光源1620lm、LED平板灯-1200X250 36W 光源3240lm、6寸明装筒灯 18W等。

4 公共区照明布置方案设计和模拟实验

根据设计的标准和要求，进行灯具方案布置。通过车站公共区灯具布置设计方案来讨论，安装高度为3.2m，维护系数取0.7m。根据设计方案进行灯具照度模拟实验，得到的照度曲线如图1、图2所示。

根据模拟出来的实验数据，得到公共区部分区域内地面上的最小照度为192.3lux，最大照度为628lux，平均照度为500lux，实际的功率密度值为8.57 W/m2。出入口的地面上最小照度为75lux，最大照度为335lux，平均照度为235lux，实际的功率密度值为8.10 W/m2。从数据中可以看出，照度值比标准值要高很多，功率密度值满足设计要求，主要原因是灯具可以进行模式调光控制，测试时光源亮度调整比较高。

车站灯具安装完成后，经测试调整，现场实际测量的照度数据统计出来，如表2所示。

从表中可以看出，表中的实测值是根据在公共区区域采用多点测量取平均值的方法计算出实际照度值，站台层、站厅层公共区实测值接近500lux，功率密度值8.7 W/m2左右，而出入口的地面上实测值达到350lux和320lux，功率密度值为8.8 W/m2左右。现场实际测量出的照度也比标准值高很多，主要是测试时灯具的模式亮度调到最大值（早晚高峰模式），同时地面、墙面以及天花板反射光的影响也存在，部分广告灯箱、导向标志灯和LED显示屏的亮度对测量也有影响。

5 结语

地铁中的公共区照明设计都能满足相关规范标准的基本要求，甚至有时设计按照高标准来执行。对于公共区照明设计，不管是从灯具照度模拟测试还是从实际现场测量，得出的结论是公共区照度值普遍偏高，设计人员可以根据实验结果优化设计布置方案，LED灯具的实际光效值比设计时要高。另一方面，要考虑墙面和地面等反射影响，同时还要考虑到LED屏、广告灯箱对照度的影响。

由于大部分车站位于地下，灯具要长时间开着，需要消耗大量电能。一方面，可以根据运行高峰、低峰及停运等不同时段进行各个时段的模式调光控制，做到节能控制[7]。另一方面，对灯具采用分区照明设计，不采用传统的把整个公共区区域做一体化设计的方法，根据车站的LED显示屏、广告灯箱等位置，合理布置这些区域的灯具，考虑到这些LED屏光照可以提高局部地面照度，可适当减少该区域的灯具布置。在设计过程中，往往需要根据模拟实验和实际测量实验，综合考虑到地面、墙面以及天花板的反射对照度的影响来优化灯具布置设计，进而达到一定的节能效果。

参考文献

[1] GB 50034-2013，建筑照明设计标准[S].北京：中国建筑科学研究院，2013.

[2] GB 50054-2011，低压配电设计规范[S].北京：中国机械工业联合会，2011.

[3] GB 50157-2013，地铁设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2013.

[4] GB/T 16275-2008，城市轨道交通照明[S].北京：国家质量监督检验检疫局，2008.

[5] 蔡伟栋.直流集中供电系统在轨道交通照明中的应用前景[J].工程建设与设计，2019（12）：122-124.

[6] 黄俊.城市轨道交通中低压配电与照明系统设计综述[J].智能建筑与智慧城市，2020，2（279）：67-69.

[7] 王龙.城市轨道交通车站照明及控制优化设计[J].电气化铁道，2020（10）：236-238.