轨道交通车站照明及控制优化设计

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摘要：本文介绍了目前城市轨道交通车站照明的设计和控制模式，分析了各类照明的用途和重要性，从照明功能及切非角度提出了一般照明的控制模式，并介绍了智能照明在车站照明设计中应用的可行性，对轨道交通车站照明及控制的优化设计提供了建议和参考。

关键词：城市轨道交通；照明设计；智能照明

引言

城市轨道交通近年来在我国大中城市发展迅速，不仅方便了乘客的出行，还对大城市日趋严重的交通拥堵起到了极大的缓解作用，并具有节约土地资源、节能减排、推进新技术发展等多方面优势。城市轨道交通车站因线路走向一般有4种类型：地下站、地面站、高架站、半地下半地面站（不常见）。各种类型的车站必须要有良好的照明设计，以保证不仅在平时向乘客提供舒适明亮的乘车环境，还能够在发生事故及火灾时有利于疏散乘客，使乘客及时远离事故及火灾点，保证人身安全。据统计，照明用电约占整个轨道交通工程用电量的8%～10%。采用合理有效的照明设计及控制模式，既可满足运营照明需求，也是节约电能的必要手段。

1目前车站照明及控制模式

1.1车站照明类型

轨道交通车站照明分为一般照明、应急照明、安全照明、广告照明。一般照明包括工作照明、节电照明、正常照明、导向照明、地徽照明等。应急照明包括备用照明和疏散照明，疏散照明包括应急安全出口标志灯和疏散指示标志灯。不同照明类型在车站内不同位置的设置如下：车站公共区：工作照明、节电照明、应急照明、广告照明、导向照明；车站设备房、走廊、楼梯：正常照明、应急照明；站台板下、电缆夹层、风道夹层：安全照明；地面出入口：正常照明、地徽照明、导向照明；地下区间：正常照明、应急照明；高架及地面区间：正常照明。特别说明：车站公共区节电照明和工作照明基本按1∶1设置，并由不同电源交叉配电，既保证了照明供电可靠性，又能根据控制模式实现节约电能功能。各种照明功能如下：一般照明、室外集散广场照明等均为轨道交通运营时段提供照明，照亮乘客进入车站的通道、分清车站内各个区域的功能、指引乘客进站、购票、乘车、出站；应急照明主要是提供车站火灾及事故时的紧急照明和疏散诱导，避免乘客在紧急状态下逃生时发生碰撞、踩踏、拥挤、走错路线，能顺利逃离事故地点；安全照明一般安装在站台板及电缆夹层内，防止此部分空间因净空较低在运营维护作业时碰触灯具而发生触电事故，也归为一般照明；广告照明是为了更好地利用车站空间，并考虑商业需求而设置，主要功能是既作为车站宣传及商业用途照明，又作为车站正常照明的补充照明；地徽照明主要是向市民及乘客提供地铁站标识，方便乘客就近乘车。上述各类照明中，车站公共区应急照明平时在运营时兼顾正常照明，运营结束时作为值班照明，火灾及事故时保证正常工作，是重要的一级负荷，可靠性要求极高。设备区应急照明平时作为正常照明，火灾及事故时强制点亮，作为保障工作人员顺利逃生的重要照明。

1.2车站照明控制

上述各类照明根据正常运营及火灾工况进行模式控制，公共区一般照明、广告照明、导向照明由BAS系统根据运营模式需求及室外照明照度（高架站存在）进行控制，应急照明一般不设控制；设备房正常照明由设于房间内的就地开关控制，应急照明由就地开关进行控制，并由FAS系统实现火灾时强启。安全照明由就地开关或安全照明配电箱进行控制；出入口地面厅正常照明及地徽照明由BAS系统根据运营时间控制。公共区的照明控制模式因车站类型而异，主要原因是高架及地面站在白天可利用自然光，地下站无可利用的自然光；半地下半地面站车站一般会单独设置照明模式，做到既能满足车站地下建筑照明，又能有效利用自然光。根据目前部分城市的运营规则，公共区照明控制模式统计如表1所示。根据各种车站内各类照明的设置方式及控制模式，从方便乘客、运营安全、节约电能的角度进行如下优化设计：（1）高架站、地面站及位于地面部分的车站建筑的公共区部分，应急照明由常明调整为平时BAS控制，火灾时FAS强启模式，充分利用自然光达到节约电能的目的。目前大部分地上车站设计成钢结构及大面积玻璃幕墙的形式，大部分自然光能够进入室内，为利用自然光提供了良好的条件。而根据照明控制模式，站厅站台公共区应急照明是常明的，存在浪费电能的现象。部分高架换乘通道、出入口跨街天桥、通往商业大楼的高架天桥等部位也存在上述现象。以北京地铁15号线4座高架车站统计，公共区应急照明设置如表2所示。将应急照明按白天自然光照度强时关闭设计，只在每天晚间及早晚平均开启5h合计，较每天24h开启相比，每年可节约电能约4.56万kW•h，节能效果明显。（2）地下站一般照明在火灾事故时延时切非。目前的切非模式，对于车站一般照明，不管是公共区、设备管理用房还是区间，在火灾事故时，FAS系统均按照车站非消防负荷切除。根据《城市轨道交通照明》（GB/T16275）相关要求，公共区、一般设备房间、走廊、通道、楼梯等地方的应急照明照度不应小于正常照明的10%；控制室、站长室、消防泵房等重要场合应急照明照度不应小于正常照明的50%，根据该要求，对于按50%应急照明设计的场所，正常照明切除后照度只降低了一半，而对于按10%设计的场所，应急照明切除后照度降低90%，会有一个明显的明暗交替过程。特别是在地下站公共区运营期间，若发生火灾事故，FAS系统将正常照明切除后，照明会明显下降，如果发生火灾事故将会加剧乘客的恐惧感。这种切非在有自然光补充照明的高架站、地面站，且在白天时较合理，而对于地下站不合理。为此，公共区正常照明延时切非。目前有多个城市按延时6min后进行切非，推荐采用。（3）公共区正常照明采用BAS模式控制时，采用反逻辑控制。由于公共区正常照明只在运营时开启，在运营结束后关闭，只留应急照明作为车站工作人员的值班照明。目前已运营的大部分轨道交通线路，该部分照明BAS系统控制开启时，按图1所示程序控制。如图1所示，要点亮照明灯具，需将照明回路内的接触器闭合，通常接触器采用常开节点，BAS开启时得到命令，接触器闭合，灯打开。此种方式下，当BAS系统故障，开启命令不能发出时，存在照明回路不能点亮的隐患。为了避免该问题的发生，可采用反逻辑控制，即照明回路接触器采用常闭节点，配电回路平时是接通的，当BAS控制关闭照明时，发关闭命令，断开主回路接触器，照明关闭。在这种情况下，即便是在BAS系统故障，关闭命令不能发出时，车站照明仍是点亮的，较第一种方式可靠。

2智能照明在车站照明中的应用

智能照明是近年来轨道交通工程发展起来的一种新型照明控制模式，其主要原理是利用计算机、通信网络、节能型终端灯具等组成智能化照明控制系统。传统照明控制模式控制简单、模式单一、节能效果有限，一般车站内控制主要有如下类型：（1）BAS控制：针对公共区照明和区间照明；（2）翘板开关控制：针对设备及管理用房照明；（3）无控制：针对应急照明。采用智能化控制系统后的优点：（1）提高运营管理水平。将传统的开关控制照明灯具的通断优化为智能化的管理，使高素质的管理意识用于系统，确保照明质量。（2）节约能源。对于地铁车站的出入口照明、高架车站照明，利用智能传感器感应室外亮度来自动调节灯光，以保证室内恒定照度，既能使室内有最佳照明环境，又能达到节能效果。根据各区域的工作运行情况进行照度设定，并按时进行自动开、关照明，使系统能最大限度地节约能源。经测算能够节能20%左右。（3）延长灯具使用寿命。众所周知，照明灯具的使用寿命取决于电网电压，由于电网过电压越高，灯具寿命将会成倍降低，反之灯具寿命将延长，因此防止过电压并适当降低工作电压是延长灯具寿命的有效途径。系统设置了抑制电网冲击电压和浪涌电压装置，人为地限制电压以提高灯具寿命。并且采用软启动和软关断技术，避免灯具灯丝的热冲击，以进一步延长灯具寿命。BAS发开启命令照明配电回路接触器闭合照明灯具点亮照明回路得电（4）多模式调整照度，满足照度要求。照明灯具受寿命影响，照度会随着时间的推移降低，因此一般设计时，实际设计照度会高于标准照度，运营若干年后处于标准照度内。基于此原因，可在初期关闭部分灯具，降低较高的照度，运营2～3年后整体灯具照度下降，灯具全部投入运营，达到照度标准要求。智能照明可设置多种照明模式满足上述要求。（5）减少接口、控制电缆。传统BAS控制模式下，基本每个被控回路需对应设置控制点和信息采集点，一般每个车站设20～30个控制点及信息采集点。采用智能照明后，BAS系统只与智能照明之间设有接口，照明控制内部接口全部由智能照明主机实现，大大减少了接口数量，并减少了控制电缆的敷设。

3结语

轨道交通车站照明方式多样，但主要功能是提供良好的照明环境，并能够在火灾事故时起到疏散乘客的作用。从节能角度考虑，高架站及地面站公共区应急照明采用BAS控制+FAS强启功能的控制模式，而公共区一般照明火灾模式时采用延时切非，正常照明可采用反逻辑控制方式。另外，智能照明已发展应用成熟，在模式控制灵活、节能减排、接口少等方面具有优势，部分城市新建线路已开始实施并投入运营，推荐应用。

参考文献：

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[2]侯红磊.I-bus智能照明系统在轨道交通中的应用[J].工业控制计算机，2012（10）：11-12.

[3]乜莹.地铁车站照明系统能耗分析及节能对策[J].中国标准化，2017（8）：29-30.

作者：王龙 刘恒 单位：天津中铁电气化设计研究院有限公司