地铁照明系统设计能耗分析

摘要：随着我国经济的发展和科技的进步，人们对照明灯具节能和科学管理提出了更高的要求，使得照明控制进入了智能化控制的时代。本文叙述了地铁电力和照明设计的一般做法，阐述了车站配电电缆选型的技术要求。

关键词：地铁车站 动力 照明

中图分类号：TD625文献标识码： A 文章编号：

1 我国地铁能耗概况

据统计，到2013 年, 中国城市轨道交通线路数量将达到75 条、里程达1800 km; 至2016 年我国将新建城市轨道交通线路89 条, 总建设里程为2 500 km。地铁建设迅猛发展，使得地铁能耗问题日益突出，地铁系统节能工作也变得更加必要和紧迫。

1. 1 地铁系统的能耗特点

尽管地铁较其他城市交通方式具有耗能低的优点, 但庞大的地铁系统仍然使其跻身于城市能耗大户行列。资料显示, 深圳地铁1 号线运营1 年耗电1 亿kWh 以上, 运营的电费占可变成本的36%左右, 为地铁运营成本的第3 位。上海轨道交通1 号线2008 年度委托运营管理合同中的相关数据表明, 2008 年上海轨道交通1 号线总费用为29 558 万元, 其中电费成本高达11 885 万元, 占总成本的40. 2%。

1. 2 地铁车站系统的能耗分布

地铁运营的主要能耗为用电负荷。根据目前运营线路的能耗统计数据分析, 车辆用电占总用电的50%~ 60% ; 车站、基地用电占总用电的40%~ 50%。车站内动力、照明、通风空调系统占车站用电量的90%以上。近年来随着科技的进步和节能管理的加强, 许多设备都采用节能控制模式。比如空调和通风系统, 只在满足一定温度和空气质量的条件下才开始工作。地铁自动扶梯大部分已经采用节能控制方式, 在没有乘客踏上电梯时电梯以理论耗能12. 5%的状态工作 。表2 显示, 照明系统虽然只占整个车站平均设备负荷的14. 2% ~ 16. 1%, 但每个车站照明总负荷已经达到197 kW 和207 kW, 并且其具有长期持续运行的特点。由于设计规范的限制和运营管理不到位, 使当前的车站照明系统能源浪费较为严重。

2 地铁车站照明系统的技术要求

2. 1 地铁车站照明系统分类

地铁照明分为:车站一般照明 ,车站应急照明 , 区间工作照明 ,区间应急照明 ,广告照明 ,以及安全照明。其中应急照明为一级负荷,车站一般照明、区间工作照明、安全照明为二级负荷,广告照明为三级负荷。

2. 2 地铁照明照度设计标准

根据 GB 50034 —2004《建筑照明设计标准》、 GB 50016 —2006《建筑设计防火规范》及 GB/ T 16275 —2008《城市轨道交通照明》的照度要求,地铁的照明照度标准值应按以下系列分级:1 lx ,2 l x , 3 l x ,5 l x ,10 l x ,15 l x ,20 l x ,30 l x ,50 l x ,75 l x ,100 lx ,150 l x , 200 lx , 300 l x , 500 l x , 750 lx , 1 000 l x , 1 500 l x 和2 000 l x 。

2.3照明配电设计

2.3.1为便于运营和管理，在车站两端站台层和站厅层各设一照明配电室，上下两层配电室一般是对齐的，公用照明配电箱集中设在照明配电室内，便于控制。

2.3.2照明种类和控制方式：照明分为一般照明、应急照明、诱导照明、广告照明和安全照明。公用照明集中管理，统一控制。机房和办公室照明就地控制。

2.3.3站台层和站厅层的照明主要由一般照明和I应急照明构成。站台、站厅照明的每个分区都是两路照明电源，分为6,-,8个支路，交叉配电。在运营高峰过后可以停掉一部分支路，以便于节约照明用电。附属房间可由单独回路供电。夜间列车停运后把一般照明关闭，车站照明靠应急照明。 2.3.4应急照明：为确保车站出现故障时能顺利、安全地疏散旅客，在地下车站设置220V蓄电池组，在两路交流电源都失压的状态下向应急照明供电。地下铁道应急照明多为白炽灯，正常情况下由交流电源供电，当交流电源停电时自动切换到蓄电池组供电。

2.3.5车站附属房间的单相插座以及站台、站厅层每隔30m设的单相安全插座，均由单独回路供电，并装设漏电保护开关。

2.3.6区间照明：单线隧道设置于行车方向左侧墙上，分工作照明和应急照明，每隔5~6m设一盏11W荧光灯，两种照明相间布置，工作照明和应急照明均由变电所交直流屏直接供电。

3 地铁车站照明系统的能耗分析

3. 1 照明系统照度实测试验案例

现以上海轨道交通9 号线某站照明系统的照度测量为例进行分析。试验仪器为 TES21335 照度计。站台照明试验测点布置如图 1 所示，站台的平均照度为 215. 2 l x ,超过了标准要求的照度 200 l x ;楼梯的平均照度为100. 7 l x ,自动扶梯的平均照度为112. 1 l x ,都没有达到照度标准150 l x ,但已满足乘客上下楼梯的需要。试验中发现,沿着屏蔽门 (站台侧) 设置的一长条灯带照明效果不明显，因此保留该区域长灯带的照明是没有必要的。

3. 2 广告照明负荷能耗分析

表1 的动力照明设计负荷显示,广告照明负荷占三级负荷的 60 %; 表 2 显示,降压所和跟随所的广告照明负荷分别为92. 6 kW和87. 4 kW,已经很接近一、二级照明系统负荷 114. 4 kW 和 109. 6 kW。可见广告照明是地铁车站照明系统的能耗大户。广州地铁已经对站台的广告照明进行了一系列节能改造,效果明显,每年可节约204. 2 万元 。通过对目前地铁广告灯箱的研究发现,地铁广告灯箱的安装设计是基于无屏蔽门的站台设计,主要的受众是站台候车乘客,灯箱广告通过其优美的画面和明亮的色彩,达到其广告诉求。但是,目前在各站台设置屏蔽门后,受众(乘客) 已很少注意到屏蔽门内广告牌的内容,故广告效果已大打折扣。广告商为了达到其目的,只有增加广告色彩和灯箱的亮度,来吸引受众,故能耗也就随之增加。另外,广告灯箱设计与车站照明设计分离,车站设计中只是预留广告灯箱位置和电气控制,广告灯箱的照明功能没有利用起来。

4 地铁照明系统的节能对策

4. 1 制定合理的照度设计标准

制定合理的设计标准是节能的基础。乘客上下地铁站台的拥挤程度高于站厅,扶梯和楼梯的拥挤程度又高于站台。站厅照度标准(200 l x) 高于楼梯和自动扶梯照度标准(150 l x) ,显然不合理。建议照度的设计标准应该与人群的拥挤程度成一定比例。通过现场统计,乘客穿过站厅进入站台2～4 min 后即乘车离开,站厅只是行走区域,没有必要设置如此高的照度标准。所以,站台中间处的照度标准达到 100 l x 即可,但在上下车门处的照度可加以提高。

4. 2 改善灯具布局、采用节能灯具

地铁车站是人员短时间逗留的公共场所,乘客完成一个乘车过程,从进站、候车到上车 ,在车站上仅耗时3～5 min ,下车需要3 min 。因此,在站台两侧和车门处是灯具布置的重点,站台中间可适当减弱;从人性化角度考虑,可在站台中间座椅区域上部设立照明。建议采用节能灯代替原荧光灯。

4. 3 区间隧道、高架桥照明

目前地铁隧道区间照明为每隔6 m 设一盏灯, 其目的是便于维修人员维修设备。在日常运营中, 地铁车辆配有远、近照灯,有效距离为200 m 以上, 司机可以根据车载照灯观察前方线路和顶部的电网状态。建议日常运营时采取大区间照明 (采取每30～40 m 开一盏节能灯照明) ,关闭区间其他照明。线路和架网检修时可分区段开全照明。地铁高架线路上的示宽照明灯与司机基本处于同一个水平面,对司机有眩目的副作用,影响瞭望和开车 ,建议运行期间关闭示宽照明。此外,高架线路无论在市区还是郊区,都可以借助市政工程的照明进行辅助照明。

结语

一个地铁车站的照明系统能耗已达400 kW,这是一个易被忽视的能耗大户。在实际测试中发现, 站台照明设计过于考虑宽敞明亮而忽视了节能。应制定一部节能的《地铁照度标准》,并在工程实施中严格执行。同时还要制定相应的节能规章制度和奖励制度,以提升职工的节能意识和积极性。合理的地铁能耗设计，既方便人们的正常出行，又实现我们厉行节

俭的精神，也就为社会做出了大的贡献。

参考文献

[1]GB 50034-2004 建筑照明设计规范

[2]GB/T 16275-2008 城市轨道交通照明

[3]周伟 EIB智能照明控制系统在地铁中的应用。