城市轨道的交通系统节能设计与分析研究

　　1前言
　　随着国内城市化的快速发展，城市人口和密度的不断扩大，轨道交通系统将成为中国各大中城市公共交通的重要组成部分。本文主要以上海轨道交通为例，探讨城市轨道交通的照明系统节能设计。到目前，上海已建成13条、339座车站的基本运行网络，由于轨道交通、特别是地下车站具有运行时间长的特点，其在照明系统上的能耗，将是个庞大的数字。本文本着节能、增效、环保的精神，就上海市轨道交通照明系统的节能措施进行综合性分析和探讨。
　　2照明节能的基本要素
　　2.1照明设计
　　按运行场所、适用的环境要求的不一，选择适当的合理的照度参数和指标，避免浪费。对于地面运行段和地面车站，充分利用自然采光。结合照明技术的发展，安全合理的采用新技术实现照明节能。
　　2.2照明灯具
　　选择高效节能的灯具，在满足设计照度要求的情况下，降低照明能耗。
　　2.3照明控制和管理
　　采用专业的照明控制系统进行控制，弥补和完善日AS系统的照明控制，使照明控制更合理、更人性，通过管理的手段达到节能最大化。专业的照明节能系统的控制更灵活，更便捷，为今后照明系统的升级、调整扩容提供了可行性。系统与日AS系统连接后，实现与日AS系统双向通信，实时监控。在专业照明控制系统基础上，应用现代化的管理手段，通过时间、照度感应、人体感应等数据的采集，自动控制照明设备的开和关，合理启闭照明设施。对能采集自然光的场所，执行荧光调光控制，减少能耗。
　　2.4节能投资
　　新的节能措施和技术的引入，会提高项目的造价，回收节能投资的合理时间一般为2年以内。
　　2.5环保
　　在设备的选用上，尽可能采用环保的安全产品，以避免今后次生灾害的发生，在产品上可参照EU(欧盟)发布的环保标准。
　　3车站照明节能基本要求及原则
　　(1)上海市轨道交通照明节能设计首先要符合《上海城市轨道交通照明节能设计实施细则》，并在此基础上应用专业照明控制系统，在原集中控制的基础上，提高照明系统的可控性、灵活简便性，最大化推进照明节能(专业节能控制)，降低运营和维护成本。
　　(2)照明节能设计应与建筑设计紧密结合，在车站出入口，高架站的站台、站厅的荧光灯，采用调光镇流器。在满足照明质量的条件下，充分利用自然光，自动调整控制，减少人工照明的不确定性操作，有效降低照明能耗。
　　(3)满足公共区域所需要的最基本照度要求，限制或防止直接眩光，提供舒适的照明环境。 (4)照明节能设计中结合照明技术的发展，采用节能光源、可调镇流器、高反射灯具、专业照明控制系统设备及控制技术等手段，人性化地控制照明，安全合理地实现照明节能。 (5)照明节能设计中推广绿色照明工程，参照EU(欧盟)发布的环保要求。
　　4车站公共区
　　4.1设计指标及细则
　　(1)一般标准装修的车站，公共区照明的照明功率密度值LPD按不大于7W/m2设计。以高标准和较高标准进行装修的车站，公共区照明功率密度值LPD按不大于9W/m2设计，但须确保在灯具同时开启的情况下，满足照度值的相关要求。
　　(2) LPD值已包含镇流器功率及应急照明功率。
　　(3)车站出入口及高架车站的站台、站厅的照明设计，选用直管荧光灯+调光电子镇流器的方案(采用调光电子镇流器加照度控制方案可节能69。按每天开启15.5h, 0.6元的电费、365天运行时间计算，1年可收回在镇流器上增加的设备投资。
　　(4)车站公共区中自动售检票、客服中心等处，较公共区照度标准需适当提高，按2001x照度值进行设计。
　　(5)站厅层及站台层公共区功能性照明光源的选择，以直管荧光灯为主，适当结合紧凑型荧光灯布置;层净高在5m左右的高架站站台照明选用陶瓷金属卤化物灯(注:对于个别需要结合装修、灯具的安装高度在3m左右的高架车站，其站台层公共区的照明设计可选用荧光灯+调光电子镇流器的方案。
　　(6)直管荧光灯应采用细管径( 26mm及以下)、稀土三基色荧光灯粉制造的、色温为4000K-6500K,功率为28W-36W的灯管。
　　( 7) LED等可作为装饰性照明的光源，适当选用。
　　(8)直管荧光灯配用电子镇流器，陶瓷金卤灯选用节能型电感镇流器(功率小者可采用电子镇流器)，紧凑型荧光灯则自带镇流器。
　　(9)车站公共区照明选用防触电保护类型类、效率高、维持率高(灯具的反射及反射材料选具有良好的抗老化性能)的宽配光型直接式灯具。此外在选用金卤灯时，应同时考虑灯具的紫外线防护性功能。
　　( 10)选用非开敞式灯具时，要确保保护罩或格栅罩的安装牢固可靠，尤其是高架站台，灯具应具有一定的防风性能，以保证乘客的安全。
　　4.2照明配电形式及控制方式
　　(1)照明配电回路的划分，要满足分时、分段、分组控制的要求。一是分时:车站(泛指地下、地面和高架车站，下同)运营时间分为开始准备阶段、运营低谷时段、运营高峰时段、运营结束清扫时段、运营结束;二是分段:车站站厅、车站站台、客服中心、自动售检票、车站出入口、公共走道灯分段设置照明回路;三是分组:对需要群组启闭的照明回路进行编组，在分组设计时，尽可能做到各相间负载平衡。
　　(2)车站照明配电箱设于照明配电室，并按照明的供电范围及照明的种类要求分别分回路供电。
　　(3)出入口照明采用二路电源交叉供电，均匀分布，每路各带50照明容量。
　　(4)对于设置屏蔽门的车站，站台层照明取消两侧的光带布置形式，具体的布置方式结合建筑装修效果，另行确定。
　　(5)在车控室设置照明控制面板(无需额外设施及供电，只接入两根照明控制用的总线)，对公共区照明、出入口照明、应急照明等进行自动/手动的集中控制、并监测开关动作状态;在照明配电室就地也可以执行手动控制;与日AS系统联网，采用Mod日us通讯协议，实现网络监控。
　　(6)车站公共区内以站厅或站台中心线为界，半个站厅或站台为一个控制单元。例如:岛式站台层一般分为18个单相照明回路，侧式站台一般分为12个单相照明回路，整个站台做到1/4, 1/2, 3/4, 1的4档灵活可控，且照度均匀。
　　(7)车站出入口(地面、高架车站站厅层及站台层等)照明，在有自然采光的区段，设单独照明回路，采用自动光控方式。原则如下:一是车站出入口的可调荧光灯(调光控制不影响灯管寿命)，通过照度感应器自动调整照度分4档调节，灯光亮度渐变在1}6s内完成，并确保照明的均匀度;二是对地面、高架车站的站厅、站台，实施调光和模式组合控制方式;对荧光灯进行自动调光控制;对金属卤化物灯进行分组模式控制;三是设有调光荧光灯的站台，至少分12个照明回路，做到0, 1/4, 2/4,3/4, 1的五档模式控制;四是根据每个车站的出入口结构、高架站站台、站厅的建筑不同，自然采光的量不同，专业照明控制系统的照度感应器可按不同的现场情况调整照度采集标准设定。
　　(8)车站公共区内客服中心的照明设置单独回路，车控室监控。
　　(9)专业照明控制系统运行时，只需选择相应的群组、模式按钮，便可自动按设定好的方式打开相应区域的照明回路，并显示开关状态(通常按时间、照度设定的照明系统，可自动按设定要求控制照明灯具的启闭、调光控制)。其控制方式如下:一是群组控制:根据照明灯具的种类、位置，分成若干个照明回路，分段或分组执行同时启闭照明的控制;二是模式控制:根据照明区域的需求，启闭局部照明回路，同时对调光灯具照度调整，使照明系统简捷、迅速地转换到某一特定的照明模式的控制;三是时间控制:根据地铁运行时刻表，设定时间段，自动变化指定区域内的照明灯具状态;四是组合控制:按时间控制、群组控制、模式控制进行组合，完美实现现场照明需求，达到照明节能最大化。
　　(10)夜间列车停运后的夜晚值班照明:关闭一般照明，仅留有应急照明作为巡检用。
　　( 11)装饰照明设置单独回路可控。
　　(12)有条件时，利用各种导光和反光装置将天然光引入车站内进行照明;也可利用太阳能作为照明能源。
　　( 13)广告照明采用时控，单独设置配电箱，并在配电箱内单独设置时间继电器来实现。
　　(14)设备及管理用房照度标准按1501x照度值进行设计，其照明(无特殊要求的)选用直管荧光灯，设备区的走廊等区域选用紧凑型荧光灯。
　　(15)站台下照明(相对高度低于2m的)采用安全电压供电，采用防水、防潮的36V灯，且在出入口设置双控开关。
　　5结论
　　综上所述，在上海市轨道交通照明节能设计与实施方法中，在不降低功能要求前提下，充分利用了现代照明技术的发展，选用高效节能照明产品，根据现场环境变化，运营时间段的不同，通过不同的配电及控制方式，实现了很好的照明节能效果。这种方法也为类似的如大空间民用等场所提供了照明节能实施依据，值得更加广泛地推广应用。