光环境在地铁车厢环境中的应用研究

摘要：本文从光环境在地铁车厢应用角度出发，采用了观察和问卷调研的方法，对照明设计应用进行研究。与同类研究相比，本文旨在突出光环境在实际情况中应用的重要性与复杂性。全文共由四部分组成。第一部分是导语。第二部分乘车环境与乘客需求。第三部分为北京地铁车厢中光环境的应用现状，并对其中按照乘客的需求进行光环境的设计与应用。第四部分是结语，介绍了本项研究所得结论。结论部分的内容又可以进一步概括为：(1)乘客需求随着时代的变化更为多样化与多元化；(2)关注影响光质量的要素带来的不同心理效果；(3)地铁照明设计的应用正逐步完善。

关键词：地铁车厢光环境应用研究

一、导语

由北京联合大学等高校联合进行的“北京市居民职住分离调查”，通过对6000居民进行了等距抽样调查，得到结论为北京市民2010年平均通勤时间为43.6分钟。调查结果显示，男性的通勤时间比女性少用近1分钟，迈入不惑之年的人用在通勤路上的时间最长，为44.1分钟。

根据北京市社会科学院在2011年9月23日上午的“创新驱动与北京城市发展论坛”上的《2010-2011北京城乡发展报告》数据显示，北京市居民在2010年的平均通勤时间为45.04分钟，这与2005年的平均通勤时间相比增长了18.53％。

北京经济迅速发展，地铁线路日益增多，地铁交通网络不断完善，促成地铁交通逐渐成为人们日常生活中的重要交通工具，也成为城市建筑的新亮点。地铁交通在成为解决城市交通的重要举措的同时，也成为城市文化的传播窗口。作为一天工作学习之旅的开始，乘客乘坐轨道交通希望得到安全、快捷的交通服务，同时更寻求一种“舒适”感。地铁具有比较准时、等车时间短等优势成为长时间通勤的首选。“舒适”不光体现在生理上，同时也关乎心理。同时，北京地铁存在拥挤、峰谷期明显、客流量巨大等特点。“人进去，相片出来；饼干进去，面粉出来…”，出自“北京地铁生存手册”等网上热贴的幽默描述，夸张的形容了北京地铁高峰时车厢内的状况，笔者也曾看到结伴而行的乘客被巨大人流分在了车上车下的情景。在地铁营运的高峰时期，如上都是现存阶段内无法改变的事实。在现有条件下，合理运用第四元素——光，营造一个理性、清新的满布环境成为首选。

二、乘车环境对光环境的需求

2000年Mark.S.Red在北美的照明工程学会IESNA出版《北美照明手册》(The lESNALlGHTlNG HANDBOOK-9th Edition)中提到“过去的20年来在照明实践中有从照明工程到照明设计的动向，从照度设计到美学评价的动向，从数量到质量的动向。”该手册指出在照明设计中应该全面的考虑问题，将地铁空间设计的有关因素综合考虑，阐述了决定照明设计成功与否的三个因素：人的需求一一可见度、视觉舒适度、心情和健康、安全和愉悦、美的赞赏和社会交往；建筑本身一一形式、风格、标准与法规；经济性——装置、维护、能源、运行。如上对现代的光设计提出了新的要求。

由于地铁空间多位于地下，只有很少的空间位于地上(如高架)能够接受到充足的阳光和受到天光的影响，与其他空间相比存在诸多不利因素，如环境封闭，自然采光不足；缺少外部景观，缺乏生气，易产生消极影响。在灯光不足的黑暗环境中，眼睛无法清楚的辨视物体，但在过分明亮的光线之下也无法清除的看事物。因为过强或者过弱的照度以及光源布置、选型的不恰当和眩光，都会引起乘客和工作人员不适的感觉，影响到人的情绪、健康、安全以及室内装饰的效果。在这种情况下，如何处理灯光布局，以及照明方式称为了本部分有待解决的问题。

创造一个良好的照明环境，就是在恰当的视野范围内设置恰当的光亮度和消除耀眼的眩光。由于地铁为地下封闭空间，自然采光难度较大，目前各国的地铁交通中基本都是采用人工照明，为了给乘客提供良好的光环境，照度和光线质量是影响地铁车厢内的照明环境好坏的决定性因素。

(一)光照度需求

在车厢内要保持合适的照度，既是乘客的生理需求也是心理需求。光线过强或者过弱，都会引起乘客的视觉疲劳。地铁车厢由于是完全依靠人工照明来提供光源，从人机工程学的角度，车厢内的光强度不应低于自然光的照度，或者应该保持在自然的最低值。对比几种环境下的自然光的强度——黑夜：照度为0.001-0.021x；月夜：0.02-0.21x；阴天室外：50-500lx；晴天室内：100-1 000Ix。地铁车厢内的光照度应保持与晴天室内的光照度的范围为宜。即100-1000勒克斯。

(二)光质量需求

评价光质量主要包括四个方面：稳定性、均匀性、光色效果和是否眩光等。

光的稳定性主要是指在设计的视野范围内的光的照度应保持稳定，不应产生波动和频闪。光的均匀性包括照度均匀和亮度分布要均匀。照度均匀要求光源(灯具)的设置位置要合理、均匀。乘客的心理还收到亮度分布的均匀与否的影响。均匀的亮度给人以轻松、愉快的心理感受。如果亮度过低，会产生压抑感、不愉快的消极心理反应，亮度过高或光线对比过强，则会产生刺眼和耀眼的眩光效应。亮度分布可通过规定室内各表面适宜的反射比范围，以组成适当的照度分布来实现。

因为室内空间的照度在150-300勒克斯之间时视野内的亮度差别对视觉的影响不大，所以地铁车厢内的照度建议控制在150-300勒克斯之间。这样可以减少或避免亮度不均的情况发生。

(三)光色效果对心理的影响

由于光的固有色的关系，所以也会对乘客的心理产生影响。其中一个因素就是色温(单位为K，开尔文)。色温对乘客的心理感觉有着相互联系：当色温>5000K时，人的色感觉是凉爽，色温介于3300～5000之间时，人的色感觉介于凉爽与温暖之间。当色温

在实际的应用中，应该根据不同的冷、暖色彩环境的需求，对于光色温进行调节。

(四)眩光

如果车厢内的光照度超出了300勒克斯，而亮度分布不均匀，很容易产生眩光效应。眩光根据产生的原因不同分为直接眩光、反射眩光和对比眩光。它会破坏人的视觉暗适应，产生视觉后像，使视功能下降，还会造成视觉疲劳，视力下降，严重时还会造成短暂性失明等问题。

避免眩光可以采用如下方式：(1)限制光源亮度；(2)合理布置光源；(3)使光线转为散射；(4)避免反射眩光。

当光源亮度大于60Sb时，一般都会产生眩光。例如白炽灯灯丝的亮度在300SB-500SB之间，所以一般如果采用白炽灯作为光源，都会将灯泡玻璃壳内进行磨砂处理，或在其内部表面涂以白色有机粉末，以增加漫反射的性能，或者用几个低照度灯具代替一个高照度灯具。

尽可能将光源设置在视线外，如采用适当的悬挂角度，使光源在视线的45度角范围以上。也可以采用不透明塑料将光源挡住，使灯罩边沿至灯丝沿线与水平线形成一定的角度。角度以45度以上为宜，至少不应小于30度。将光线经灯罩或者顶棚、墙壁漫射到工作空间中。对有可能产生反射眩光的反射面上的材质进行处理或者涂色降低反射比，避免眩光。

各种光源都拥有自己固有的颜色。提高光质量的另一种方法就是选择合适的光源。在用人工照明的环境中，环境中其他物体的颜色会受到人工光源的影响而产生不同程度的颜色变化。

车厢内适宜乘客的色彩环境应该带给人以清新、舒适、稳重、安静的视觉感受，即在冷、暖处理上不能过冷或者过暖，应该趋于中性，所以除了在颜色搭配上进行处理之外，也可以依据光色效果，通过对人工光源的选择来创造适宜的色彩环境。如果车厢里的色彩搭配以暖色调，则使用冷光荧光等来减弱暖色环境，从而营造出舒适、柔和、稳重的气氛；若车厢内的色彩搭配以冷色调为主，则建议使用柔白色荧光灯，使浅色彩的明度和纯度降低，营造一种清新、亲切、安静的气氛。

车厢内适宜乘客的色彩环境应该带给人以简明、清新、亲切、稳重的视觉感受，即在冷、暖处理上不能过冷或者过暖，应该趋于中性，所以除了在颜色搭配上进行处理之外，也可以依据光色效果，通过对人工光源的选择来创造适宜的色彩环境。如果车厢里的色彩搭配以暖色调，则使用冷光荧光等来减弱暖色环境，从而营造出舒适、柔和、稳重的气氛；若车厢内的色彩搭配以冷色调为主，则建议使用柔白色荧光灯，使浅色彩的明度和纯度降低，营造一种清新、亲切、安静的气氛。

三、北京地铁车厢中光环境的应用现状

通过对地铁1号线、2号线、4号线、5号线、1 3号线的现场调研与测量，北京地铁色温的制均在4000K左右，光源使用情况基本一致，多采用40W的T8荧光灯管。仅仅在1号线的部分车次尝试使用两节车厢的LED节能灯为光源；在灯具数量上，采用连续布光的方式布满车厢，大部分防止眩光的方法为灯管外罩一个符合防火标准的PVC灯罩。地铁的灯具使用数量较多，该现象说明了现阶段，北京光环境设计的观念还是停留在依靠增加灯具的数量来达到提高光照品质的理念。

采用问卷调查与观察法，针对每条线路的10个乘客进行问卷调查。在问卷抽样调查中发现，80％的人对于车厢内的灯光亮度可以接受，总体上车厢内的亮度基本满足了乘客的需求，但平均只有15％的人认为很舒服。

对于灯光营造的色彩感觉的调研结果显示，65％的调查对象认为灯光营造的色彩感觉可以接受，但仍有20％的乘客对此不能接受，他们认为没有一点气氛，只是满足了基本的照明需求而已。对于营造色彩环境的气氛没有任何作用。

所以，从调查中发现，目前线路中的照明系统只是基本满足了人们的照明需求，也没有产生诸于眩光效应等不良的心理反应。

对于“您认为目前地铁车厢内照明氛围如何?”的问题回馈，35％的乘客认为没有设计感，但是看起来舒服，还有65％的人认为没有设计感而且看起来也不舒服，而且在调查中发现没有乘客认为有设计感。这表明目前地铁车厢中的照明系统虽然满足了照明需求，但乘客对审美的需求并没有得到满足。

通过问卷调查，乘客对于车厢内的光环境的要求已经不仅仅满足于照明，更多的是在照明方式的处理上需要有所变化。随着智能手机的大面积普及，乘客在车厢中除了聊天、休息之外，关注自己的手机或者电子产品的比例也大幅上升。所以提供一个适宜浏览电子产品的光环境也成为乘客的需求之一。乘客对未来的车厢内光环境的需求主要集中在能给人以清爽、干净、明亮、温馨的感受等几个方面。

对比建成较晚的13号线、4号线、9号线等，车厢内的光环境处理上作了较大改善，由于1 3号线是轻轨路线，属于地上交通，车内的照明系统在满足夜晚照明的基本前提下，也在照明设置方面作了一些处理，如灯光的外部添加亚光材料的灯照，光线柔和。笔者同样在1 3号线采集了1 0个样本进行抽样调查，在对1 3号线地铁车厢内光环境的调查中发现，90％的乘客对于车厢内的光线比较满意，对于车厢内灯光营造的色彩感觉大部分乘客认为还算舒适，可以接受。

照明方式方面，有30％的乘客认为照明方式有一定的设计感觉，看起来舒服，不过，仍有50％的乘客对审美的需求较高，认为没有设计感，但看起来可以接受。

四　结语

乘客大都希望车内光环境能够营造一种清爽、舒适、安静的氛围。而这种氛围的营造除了与车内色彩环境有密切联系，还与车内光源的选择、位置、照明方式等密不可分。

通过本次调查研究可以得出如下结论：(1)随着各种手持式无线电子终端的普及，乘客在列车中的活动也与过去不同，乘客需求随着时代的变化更为多样化与多元化，例如光环境的审美、舒适浏览电子终端的需求等；　(2)影响光质量的要素，例如照度、光源的选择与布光、避免眩光的方式、照明方式等的不同应用会带来不同心理效果；(3)随着社会的发展，对光环境的关注与提升，北京地铁照明设计的应用正逐步完善。