基于BIM技术的地铁车站照度分析应用

赵文祥

（中铁二院华东勘察设计有限责任公司，浙江 杭州310000）

地铁照明系统是维持地铁正常运行的重要组成部分，也是地铁系统耗能巨大的部分之一，如何选取合适的灯具并合理布置灯具，从而在满足照明规范的前提下，提高灯具照明效率，减少照明用电量，有效降低照明系统能耗一直是地铁照明设计的难点之一。[1]BIM技术拥有参数化、可视化等特点，基于BIM模型的照度分析可精准得出建筑物内特定区域的照度值。本文针对某地铁站BIM建模后，对初始照明设备布置方案进行照度仿真分析，进而对初始方案优化得出最佳照明布置方案。

1 BIM软件及照度仿真软件

1.1 Ecotect Analysis仿真软件

本次照度分析采用的Ecotect Analysis仿真软件，主要负责针对地铁站房的普通照明灯具、应急疏散照明灯具和应急标识布置方案，进行照度优化分析。Ecotect Analysis是Autodesk公司研发的一款全面分析建筑热环境、光环境、声环境的计算机模拟分析软件，它采用有限差分法，利用网格将分析所在平面根据用户需要分割成多个分析单元，对每一节点进行分析。[2]

Ecotect可以进行人工，自然光照明计算，并以三维图表输出采光系数、照度等数据。Ecotect为设计者提供了三维视觉的交互式信息反馈，除了标准化的图表信息报告，分析结果还能直接在建筑表面和空间上显示出来，使得建筑师能够了解并展现出建筑实际运行性能。

1.2 基于BIM和Ecotect软件结合的模型建立

BIM建模软件采用的是Revit。Revit是Autodesk公司一套系列软件的名称，可帮助建筑设计师设计、建造和维护质量更好、能效更高的建筑。Revit是我国建筑业BIM体系中使用最广泛的软件之一，与Ecotect之间提供了很好的数据接口，便于数据的导入导出。

地铁站照明分为：车站站厅、车站站台、出入口通道、楼梯和办公室，本文主要针对地铁车站站厅及站台区域照明情况进行分析优化。

2 地铁车站普通照明仿真过程及优化

2.1 初始方案评估

（1）平面布置与设施布局

某地铁站由地下两层组成，地下一层为站厅层，地下二层为站台层，站台设两组电扶梯和一组楼梯至站厅层，并设一部升降电梯站台层，通过Revit建立简化车站模型如图1、图2所示。

站台层公共区长115.868m，宽10.476m，高4.65m，站厅层公共区长79.7m，宽19.55m，高5.2m。初始灯具布置，如图3、图4所示。

（2）仿真模拟过程

在Revit中建立车站简化BIM模型，导入Ecotect软件进行人工照明照度有限元仿真分析。建模过程中，我们分别以站厅层和站台层乘客区域作为计算区域，应用方案初始的灯具布置方案及灯具参数，分析站厅层和站台层的照度是否满足设计要求，如不满足要求，则对初始方案进行相应的优化。

对于建筑室内照明来说，其包含有自然采光和人工照明，通常人们把物体表面所得到的光通量与这个物体表面积的比值称作照度E，单位为lx（勒克斯）。[3]

图1 站厅层

图2 站台层

图3 站台层公共区灯具布置平面图

图4 站厅层公共区灯具布置平面图

根据城市轨道交通照明的国家标准《GB/T 16275-2008城市轨道交通照明》，站台层和站厅层各位置的照度要求见表1。

表1 城市轨道交通各类场所正常照明的标准值

2.2 BIM模型设置

如图5、图6所示。

图5 站台层灯具布置Ecotect图

图6 站厅层灯具布置Ecotect图

初始灯具参数见表2所示。

表2 初始灯具参数

根据初始灯具参数，对不同灯具建立了灯具BIM模型，并设置初始灯具参数模型，如图7所示。

（1）原方案站台层照度仿真结果

如图8、图9所示。根据国标要求，站台层标准照度值为150lx，初始方案中平均照度为98.6lx，低于标准值，且有些区域照度分布不均匀，需要进行优化。

（2）原方案站厅层照度仿真结果

从图10、图11可以看出，站厅层的立柱区域照度较高且不均匀，整体平均照度为133.1lx，不满足标准，需要进行优化。

2.3 优化分析

根据仿真结果，我们对站台层和站厅层的灯具布置及灯具选型进行了一定的优化，首先针对站台的灯具布置，我们拟采用的布置方案如图12、图13所示，红色的LED面板灯为我们优化后的布置。

因为站厅层和站台层整体照度达不到标准，对灯具的型号与参数进行相应的更改，优化后的各灯具的参数见表3所示。

优化后的站台层照度分布，如图14、图15所示。

优化后站台层平均照度达到150.96lx，满足标准，且照度分布较均匀。

优化后的站厅层照度分布，如图16、图17所示。

优化后站厅层平均照度达到211lx，去掉墙体与立柱区域，照度满足标准，且照度分布较均匀，在售票区域的照度达到300lx，满足标准。

3 结束语

图7 各类型灯具BIM模型

图8 站台层照度平面图

图9 站台层照度三维图

图10 站厅层照度

图11 站厅层照度三维图

图12 站台层优化灯具布置

图13 站厅层优化灯具布置

图14 优化后的站台层照度平面图

图15 优化后的站台层三维照度图

通过建立BIM模型进行分析及仿真，将三维参数化灯具族布置在具有空间信息的房间内，这样可以更接近真实情况，反映当前照明设计的效果。[4]

结合BIM的照度分析减少了原始模型的创建时间，并可以通过在BIM软件中实时调整灯具的照明参数，更加快捷地展现照度分析结果并进行优化，从而给广大乘客提供舒适的照明环境，使照明具有人性化；大幅度提高照明效果的同时，还可以节省大量的能耗费用。

图16 优化后的站厅层照度平面图

表3 优化灯具参数

图17 优化后的站厅层三维照度图