軌道交通車站照明及控制優(yōu)化設(shè)計(jì)

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摘要：本文介紹了目前城市軌道交通車站照明的設(shè)計(jì)和控制模式，分析了各類照明的用途和重要性，從照明功能及切非角度提出了一般照明的控制模式，并介紹了智能照明在車站照明設(shè)計(jì)中應(yīng)用的可行性，對(duì)軌道交通車站照明及控制的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了建議和參考。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通；照明設(shè)計(jì)；智能照明

引言

城市軌道交通近年來(lái)在我國(guó)大中城市發(fā)展迅速，不僅方便了乘客的出行，還對(duì)大城市日趨嚴(yán)重的交通擁堵起到了極大的緩解作用，并具有節(jié)約土地資源、節(jié)能減排、推進(jìn)新技術(shù)發(fā)展等多方面優(yōu)勢(shì)。城市軌道交通車站因線路走向一般有4種類型：地下站、地面站、高架站、半地下半地面站（不常見）。各種類型的車站必須要有良好的照明設(shè)計(jì)，以保證不僅在平時(shí)向乘客提供舒適明亮的乘車環(huán)境，還能夠在發(fā)生事故及火災(zāi)時(shí)有利于疏散乘客，使乘客及時(shí)遠(yuǎn)離事故及火災(zāi)點(diǎn)，保證人身安全。據(jù)統(tǒng)計(jì)，照明用電約占整個(gè)軌道交通工程用電量的8%～10%。采用合理有效的照明設(shè)計(jì)及控制模式，既可滿足運(yùn)營(yíng)照明需求，也是節(jié)約電能的必要手段。

1目前車站照明及控制模式

1.1車站照明類型

軌道交通車站照明分為一般照明、應(yīng)急照明、安全照明、廣告照明。一般照明包括工作照明、節(jié)電照明、正常照明、導(dǎo)向照明、地徽照明等。應(yīng)急照明包括備用照明和疏散照明，疏散照明包括應(yīng)急安全出口標(biāo)志燈和疏散指示標(biāo)志燈。不同照明類型在車站內(nèi)不同位置的設(shè)置如下：車站公共區(qū)：工作照明、節(jié)電照明、應(yīng)急照明、廣告照明、導(dǎo)向照明；車站設(shè)備房、走廊、樓梯：正常照明、應(yīng)急照明；站臺(tái)板下、電纜夾層、風(fēng)道夾層：安全照明；地面出入口：正常照明、地徽照明、導(dǎo)向照明；地下區(qū)間：正常照明、應(yīng)急照明；高架及地面區(qū)間：正常照明。特別說(shuō)明：車站公共區(qū)節(jié)電照明和工作照明基本按1∶1設(shè)置，并由不同電源交叉配電，既保證了照明供電可靠性，又能根據(jù)控制模式實(shí)現(xiàn)節(jié)約電能功能。各種照明功能如下：一般照明、室外集散廣場(chǎng)照明等均為軌道交通運(yùn)營(yíng)時(shí)段提供照明，照亮乘客進(jìn)入車站的通道、分清車站內(nèi)各個(gè)區(qū)域的功能、指引乘客進(jìn)站、購(gòu)票、乘車、出站；應(yīng)急照明主要是提供車站火災(zāi)及事故時(shí)的緊急照明和疏散誘導(dǎo)，避免乘客在緊急狀態(tài)下逃生時(shí)發(fā)生碰撞、踩踏、擁擠、走錯(cuò)路線，能順利逃離事故地點(diǎn)；安全照明一般安裝在站臺(tái)板及電纜夾層內(nèi)，防止此部分空間因凈空較低在運(yùn)營(yíng)維護(hù)作業(yè)時(shí)碰觸燈具而發(fā)生觸電事故，也歸為一般照明；廣告照明是為了更好地利用車站空間，并考慮商業(yè)需求而設(shè)置，主要功能是既作為車站宣傳及商業(yè)用途照明，又作為車站正常照明的補(bǔ)充照明；地徽照明主要是向市民及乘客提供地鐵站標(biāo)識(shí)，方便乘客就近乘車。上述各類照明中，車站公共區(qū)應(yīng)急照明平時(shí)在運(yùn)營(yíng)時(shí)兼顧正常照明，運(yùn)營(yíng)結(jié)束時(shí)作為值班照明，火災(zāi)及事故時(shí)保證正常工作，是重要的一級(jí)負(fù)荷，可靠性要求極高。設(shè)備區(qū)應(yīng)急照明平時(shí)作為正常照明，火災(zāi)及事故時(shí)強(qiáng)制點(diǎn)亮，作為保障工作人員順利逃生的重要照明。

1.2車站照明控制

上述各類照明根據(jù)正常運(yùn)營(yíng)及火災(zāi)工況進(jìn)行模式控制，公共區(qū)一般照明、廣告照明、導(dǎo)向照明由BAS系統(tǒng)根據(jù)運(yùn)營(yíng)模式需求及室外照明照度（高架站存在）進(jìn)行控制，應(yīng)急照明一般不設(shè)控制；設(shè)備房正常照明由設(shè)于房間內(nèi)的就地開關(guān)控制，應(yīng)急照明由就地開關(guān)進(jìn)行控制，并由FAS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)火災(zāi)時(shí)強(qiáng)啟。安全照明由就地開關(guān)或安全照明配電箱進(jìn)行控制；出入口地面廳正常照明及地徽照明由BAS系統(tǒng)根據(jù)運(yùn)營(yíng)時(shí)間控制。公共區(qū)的照明控制模式因車站類型而異，主要原因是高架及地面站在白天可利用自然光，地下站無(wú)可利用的自然光；半地下半地面站車站一般會(huì)單獨(dú)設(shè)置照明模式，做到既能滿足車站地下建筑照明，又能有效利用自然光。根據(jù)目前部分城市的運(yùn)營(yíng)規(guī)則，公共區(qū)照明控制模式統(tǒng)計(jì)如表1所示。根據(jù)各種車站內(nèi)各類照明的設(shè)置方式及控制模式，從方便乘客、運(yùn)營(yíng)安全、節(jié)約電能的角度進(jìn)行如下優(yōu)化設(shè)計(jì)：（1）高架站、地面站及位于地面部分的車站建筑的公共區(qū)部分，應(yīng)急照明由常明調(diào)整為平時(shí)BAS控制，火災(zāi)時(shí)FAS強(qiáng)啟模式，充分利用自然光達(dá)到節(jié)約電能的目的。目前大部分地上車站設(shè)計(jì)成鋼結(jié)構(gòu)及大面積玻璃幕墻的形式，大部分自然光能夠進(jìn)入室內(nèi)，為利用自然光提供了良好的條件。而根據(jù)照明控制模式，站廳站臺(tái)公共區(qū)應(yīng)急照明是常明的，存在浪費(fèi)電能的現(xiàn)象。部分高架換乘通道、出入口跨街天橋、通往商業(yè)大樓的高架天橋等部位也存在上述現(xiàn)象。以北京地鐵15號(hào)線4座高架車站統(tǒng)計(jì)，公共區(qū)應(yīng)急照明設(shè)置如表2所示。將應(yīng)急照明按白天自然光照度強(qiáng)時(shí)關(guān)閉設(shè)計(jì)，只在每天晚間及早晚平均開啟5h合計(jì)，較每天24h開啟相比，每年可節(jié)約電能約4.56萬(wàn)kW•h，節(jié)能效果明顯。（2）地下站一般照明在火災(zāi)事故時(shí)延時(shí)切非。目前的切非模式，對(duì)于車站一般照明，不管是公共區(qū)、設(shè)備管理用房還是區(qū)間，在火災(zāi)事故時(shí)，F(xiàn)AS系統(tǒng)均按照車站非消防負(fù)荷切除。根據(jù)《城市軌道交通照明》（GB/T16275）相關(guān)要求，公共區(qū)、一般設(shè)備房間、走廊、通道、樓梯等地方的應(yīng)急照明照度不應(yīng)小于正常照明的10%；控制室、站長(zhǎng)室、消防泵房等重要場(chǎng)合應(yīng)急照明照度不應(yīng)小于正常照明的50%，根據(jù)該要求，對(duì)于按50%應(yīng)急照明設(shè)計(jì)的場(chǎng)所，正常照明切除后照度只降低了一半，而對(duì)于按10%設(shè)計(jì)的場(chǎng)所，應(yīng)急照明切除后照度降低90%，會(huì)有一個(gè)明顯的明暗交替過(guò)程。特別是在地下站公共區(qū)運(yùn)營(yíng)期間，若發(fā)生火災(zāi)事故，F(xiàn)AS系統(tǒng)將正常照明切除后，照明會(huì)明顯下降，如果發(fā)生火災(zāi)事故將會(huì)加劇乘客的恐懼感。這種切非在有自然光補(bǔ)充照明的高架站、地面站，且在白天時(shí)較合理，而對(duì)于地下站不合理。為此，公共區(qū)正常照明延時(shí)切非。目前有多個(gè)城市按延時(shí)6min后進(jìn)行切非，推薦采用。（3）公共區(qū)正常照明采用BAS模式控制時(shí)，采用反邏輯控制。由于公共區(qū)正常照明只在運(yùn)營(yíng)時(shí)開啟，在運(yùn)營(yíng)結(jié)束后關(guān)閉，只留應(yīng)急照明作為車站工作人員的值班照明。目前已運(yùn)營(yíng)的大部分軌道交通線路，該部分照明BAS系統(tǒng)控制開啟時(shí)，按圖1所示程序控制。如圖1所示，要點(diǎn)亮照明燈具，需將照明回路內(nèi)的接觸器閉合，通常接觸器采用常開節(jié)點(diǎn)，BAS開啟時(shí)得到命令，接觸器閉合，燈打開。此種方式下，當(dāng)BAS系統(tǒng)故障，開啟命令不能發(fā)出時(shí)，存在照明回路不能點(diǎn)亮的隱患。為了避免該問(wèn)題的發(fā)生，可采用反邏輯控制，即照明回路接觸器采用常閉節(jié)點(diǎn)，配電回路平時(shí)是接通的，當(dāng)BAS控制關(guān)閉照明時(shí)，發(fā)關(guān)閉命令，斷開主回路接觸器，照明關(guān)閉。在這種情況下，即便是在BAS系統(tǒng)故障，關(guān)閉命令不能發(fā)出時(shí)，車站照明仍是點(diǎn)亮的，較第一種方式可靠。

2智能照明在車站照明中的應(yīng)用

智能照明是近年來(lái)軌道交通工程發(fā)展起來(lái)的一種新型照明控制模式，其主要原理是利用計(jì)算機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)、節(jié)能型終端燈具等組成智能化照明控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)照明控制模式控制簡(jiǎn)單、模式單一、節(jié)能效果有限，一般車站內(nèi)控制主要有如下類型：（1）BAS控制：針對(duì)公共區(qū)照明和區(qū)間照明；（2）翹板開關(guān)控制：針對(duì)設(shè)備及管理用房照明；（3）無(wú)控制：針對(duì)應(yīng)急照明。采用智能化控制系統(tǒng)后的優(yōu)點(diǎn)：（1）提高運(yùn)營(yíng)管理水平。將傳統(tǒng)的開關(guān)控制照明燈具的通斷優(yōu)化為智能化的管理，使高素質(zhì)的管理意識(shí)用于系統(tǒng)，確保照明質(zhì)量。（2）節(jié)約能源。對(duì)于地鐵車站的出入口照明、高架車站照明，利用智能傳感器感應(yīng)室外亮度來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)燈光，以保證室內(nèi)恒定照度，既能使室內(nèi)有最佳照明環(huán)境，又能達(dá)到節(jié)能效果。根據(jù)各區(qū)域的工作運(yùn)行情況進(jìn)行照度設(shè)定，并按時(shí)進(jìn)行自動(dòng)開、關(guān)照明，使系統(tǒng)能最大限度地節(jié)約能源。經(jīng)測(cè)算能夠節(jié)能20%左右。（3）延長(zhǎng)燈具使用壽命。眾所周知，照明燈具的使用壽命取決于電網(wǎng)電壓，由于電網(wǎng)過(guò)電壓越高，燈具壽命將會(huì)成倍降低，反之燈具壽命將延長(zhǎng)，因此防止過(guò)電壓并適當(dāng)降低工作電壓是延長(zhǎng)燈具壽命的有效途徑。系統(tǒng)設(shè)置了抑制電網(wǎng)沖擊電壓和浪涌電壓裝置，人為地限制電壓以提高燈具壽命。并且采用軟啟動(dòng)和軟關(guān)斷技術(shù)，避免燈具燈絲的熱沖擊，以進(jìn)一步延長(zhǎng)燈具壽命。BAS發(fā)開啟命令照明配電回路接觸器閉合照明燈具點(diǎn)亮照明回路得電（4）多模式調(diào)整照度，滿足照度要求。照明燈具受壽命影響，照度會(huì)隨著時(shí)間的推移降低，因此一般設(shè)計(jì)時(shí)，實(shí)際設(shè)計(jì)照度會(huì)高于標(biāo)準(zhǔn)照度，運(yùn)營(yíng)若干年后處于標(biāo)準(zhǔn)照度內(nèi)。基于此原因，可在初期關(guān)閉部分燈具，降低較高的照度，運(yùn)營(yíng)2～3年后整體燈具照度下降，燈具全部投入運(yùn)營(yíng)，達(dá)到照度標(biāo)準(zhǔn)要求。智能照明可設(shè)置多種照明模式滿足上述要求。（5）減少接口、控制電纜。傳統(tǒng)BAS控制模式下，基本每個(gè)被控回路需對(duì)應(yīng)設(shè)置控制點(diǎn)和信息采集點(diǎn)，一般每個(gè)車站設(shè)20～30個(gè)控制點(diǎn)及信息采集點(diǎn)。采用智能照明后，BAS系統(tǒng)只與智能照明之間設(shè)有接口，照明控制內(nèi)部接口全部由智能照明主機(jī)實(shí)現(xiàn)，大大減少了接口數(shù)量，并減少了控制電纜的敷設(shè)。

3結(jié)語(yǔ)

軌道交通車站照明方式多樣，但主要功能是提供良好的照明環(huán)境，并能夠在火災(zāi)事故時(shí)起到疏散乘客的作用。從節(jié)能角度考慮，高架站及地面站公共區(qū)應(yīng)急照明采用BAS控制+FAS強(qiáng)啟功能的控制模式，而公共區(qū)一般照明火災(zāi)模式時(shí)采用延時(shí)切非，正常照明可采用反邏輯控制方式。另外，智能照明已發(fā)展應(yīng)用成熟，在模式控制靈活、節(jié)能減排、接口少等方面具有優(yōu)勢(shì)，部分城市新建線路已開始實(shí)施并投入運(yùn)營(yíng)，推薦應(yīng)用。

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作者：王龍 劉恒 單位：天津中鐵電氣化設(shè)計(jì)研究院有限公司