轨道交通绿色照明.doc

城市轨道交通车站绿色照明系统分析 摘要：介绍了绿色照明设计在当今城市轨道交通车站设计中的重要性，根据绿色照明设计中照度的基本要求，详细阐述了绿色照明设计技巧及照度的计算推导方法。结合正在规划设计中的城市轨道交通应用实例，对轨道交通车站内部的绿色照明设计进行了详尽分析和介绍，并概述了车站绿色照明系统及照明自动控制系统的设计思路及其必要性。关键词：轨道交通 绿色照明 照度 自动控制 绿色照明起源于20世纪90年代，它是指通过科学的照明设计，采用高效的节电照明产品，运用合理的照明控制方法，包括使用适当的电光源、灯用电器附件、灯具、配线器材以及调光控制设备和控光器件，达到节能节电、保护照明环境和提高照明质量的目的。完整的绿色照明含义包括高效节能、环保、安全、舒适这四项指标，高效节能是指以较少的电能获取足够的照明，从而减少污染物排放，同时达到环保的目的。安全、舒适是指光照不产生紫外线、眩光等有害光照，从而得到清晰、柔和的感官触觉。1、绿色照明设计1.1科学选用电光源 科学选用电光源是照明节能的首要问题。荧光灯是预热式热阴极低压汞弧光放电灯，与普通白纸灯泡相比，具有发光效率高、寿命长、色表和显色性均好的优点，适用于地下车站站台、站厅公共区、设备房以及办公房内照明，尤其是近年发展起来的紧凑型稀土荧光灯管在工业和民用中使用更广泛；金属卤化物灯是高压汞、金属卤化物蒸汽放电灯泡，具有发光效率高、光色好、体积小等优点，广泛适用于高净空场合安装；LED（发光二极管）技术的发展开辟了照明技术革命的新时代，由于LED具有体积小、寿命长、电光效率高、环保节能等诸多优点，使得LED路灯照明技术得到了迅速发展。1.2合理选择照明灯具 灯具的主要功能是合理分配光源辐射的光通量，满足环境和作业的配光要求，并且不产生眩光和严重的光幕反射。选择灯具时，除考虑环境光分布和限制炫目的要求外，还应考虑灯具的效率，应选择效率不低于75%的高光效灯具。1.3合理设计照度 选择合适的照度是照明设计的重要问题。照度太低会影响地铁正常运营，降低乘客通行的舒适感，不合理的高照度则会浪费电力。应采用照明功率密度和照度相结合的设计方式，充分利用室内受光面的反射性，也能有效地提高光的利用率，同样能起到节电的作用。在装饰设计过程中，需在适当的部位结合照明设计的要求采用反射率比较高的材料。2、照明要求及计算方法 利用系数法同时考虑了直射光及反射光两部分所产生的照度。计算结果比较精确，但必须取得灯具的利用系数，适用于均匀一般照明的水平面平均照度计算，特别适用于周围反射光很强的场所。在做照度计算时，假设已知利用系数CU，则可以利用经验公式进行快速计算，求出我们想要的室内工作面的平均照度值。我们通常把这种计算方法称为利用系数法求平均照度，也叫做流明系数法。照度（勒克斯lx）=光通量（流明lm）/面积（平方米m2）即平均1勒克斯(lx)的照度是1流明(lm)的光通量照射在1平方米(m2)面积上的亮度。 全线车站和区间各场所照度标准满足建筑照明设计标准及城市轨道交通照明要求。各类场所照度值如下表：3、轨道交通车站照明设计3.1照明配电系统构成 轨道交通车站照明分为正常照明(包括公共区正常照明，附属房间照明等)、应急照明(包括备用照明和疏散照明)、安全照明(包括变电所电缆夹层照明、站台板下照明及扶梯下检修通道照明)、广告照明、标志照明、效果照明及地徽照明等。其中车站公共区主要设置正常照明、值班照明、应急照明、广告照明；车站设备房主要设置正常照明、疏散照明（特别重要的场所设置备用照明）；扶梯下检修通道、电梯基坑、站台板下、电缆夹层设置36V安全照明。轨道交通车站照明负荷容量大，供电时间长，对于地下车站，照明的安全可靠性要求尤其高。因此，发展绿色照明，优化照明配电设计，不仅能为轨道交通建设降低投资，而且能在轨道交通运营以后，节约照明系统每年的电费和维修费，方便轨道交通运营管理。3.2照明配电方式 以青岛轨道交通一期工程标准车站为例，在车站的站台层和站厅层两端各设置一间照明配电室，内设照明配电箱，就近向本层的照明设备供电。照明配电室的供电范围以车站中心线为界。照明设备采用放射式和树干式相结合的供电方式，以放射式为主。车站公共区的正常照明电源引自变电所的两段低压母线。 车站公共区照明：每端公共区照明一分为二，各负责公共区照明的一半，并按照总量的1/10设置疏散照明。疏散照明按常明灯设计，兼作夜间列车停运后的值班照明。站厅、站台和出入口等处的公共区照明与设备管理用房等场所的照明在配电上独立设计。 变电所照明：变电所设置单独照明配电系统，正常照明电源引自变电所交直流屏，应急照明引自临近的EPS电源柜。 应急照明：由EPS供电，EPS两路电源取自本站降压变电所的两段400V母线，2路电源互为备用。正常工况，应急照明由变电所低压母线供电，当两路电源全部失电时，自动切换到蓄电池逆变的交流220/380V电源。 安全照明：变电所电缆夹层、站台板下、扶梯下检修通道、电缆井道、高度低于1.8m的风道、进人电缆通道等处所，设置安全电压工作照明，配电电压采用交流36V，安全照明配电箱位于照明配电室内。 广告照明：站厅、站台及车站出入口处设置广告照明，电源引自低压开关柜室的低压母线，配电箱位于照明配电室内，在变电所设置单独的计量和控制。3.3照明光源选择 综合各种光源的特点、性价比以及轨道交通车站照明的特点，青岛轨道交通一期工程车站内公共区照明与装修相结合，采用国产化节能灯具和光源。同时，选择电子镇流器。采用高效节能光源和高效灯具，以节能型荧光灯为主，高净空场所采用金属卤化物灯，疏散指示标志灯采用LED光源。灯具自带无功功率补偿装置，补偿后的功率因数，荧光灯为0.95，高光强气体放电灯为0.9。灯具均选用带有接地端子的I类灯具，大面积照明灯具宜采用单灯熔断器保护。车站站厅、站台照明灯具主要选用反光型灯具，设备室选用直光型敞开式或带有格栅的灯具。下表为集中主要光源的技术指标。3.4照明自动控制系统功能需求 轨道交通车站公共区照明、车站广告照明、区间照明及出入口照明等设两级控制，分别由车站综合控制室控制和照明配电室控制。应急照明可以24小时连续工作，公共区的应急照明常亮，不设控制。BAS对车站应急照明电源系统的运行状况进行监控。设备、管理等附属用房的正常照明设置就地控制。应急照明设置双控开关控制，在火灾事故时，由FAS系统强制接通应急照明。所有插座配电回路带30mA漏电保护。照明在低压柜设总计量，广告照明单独设置计量。4、结束语 节约能源，保护环境，有益于提高人们生活、工作、学习的效率以及生活质量，保护身心健康，适应和服务于我国社会进步和现代化进程。车站实施绿色照明工程，旨在替代传统的低效照明电光源，节约照明用电，建立优质高效、经济舒适、安全可靠、保护旅客及工作人员身心健康的照明环境，以满足经济效益增长和减少环境污染的需要。 参考文献：1GB50034-2004建筑照明设计标准S.2GB50157-2003地铁设计规范S.3郭兆琪.地铁车站照明浅谈J.铁道标准设计,2000.1.4王依琳,饶晓明.轨道交通车站照明设计探讨J.地下工程与隧道,2006.4.5赵中,余敏.基于绿色照明设计的照度计算探讨J.山西建筑,2008.7.LED平板照明在轨道交通中的应用 陈宝东(深圳市绿色半导体照明有限公司，广东 深圳 518108) 摘要：本文介绍了将LED平板灯这种新型的LED照明灯具应用在地铁照明。分析了其应用的可行性，利用照明设计软件DIALux进行地铁站台站厅的设计研究。研究结果表明，将LED平板灯应用在地铁照明中具有很好的节能与美化效果。 关键词：半导体照明 平板灯 轨道交通 降耗 减排 1 引言 1996年国家经贸委印发了“中国绿色照明工程”实施方案，其中明确提出建立优质高效、经济舒适、安全可靠、有益环境和改善人们生活质量、提高工作效率、保护人民身心健康的照明环境，以满足国民经济各部门和人民群众日益增长的对照明质量、照明环境和减少环境污染的需要。如今，以发光二极管(LED)为光源的半导体照明方式由于其节能，环保，长寿命等特点而成为公认的第四代绿色照明光源。LED照明处在一个迅速发展的时期，其应用在辅助照明，主照明，特殊照明领域渗透。各大跨国公司同样在这一领域嗅出商机，如欧司朗，飞利浦，通用电气等都推出了自己的LED照明产品。在LED产品在全球蔓延时，有报道称中国是LED照明最大的市场1。 由于LED的体积较小，在进行灯具设计时灵活性较大，可以进行不同形状，不同规格的灯具设计与制作。本文就是以一种以表面贴装(SMD)的LED为光源制作而成的平板灯为例，探讨其在地铁照明中作为主照明灯具使用时的研究方案与效果。 2 LED平板灯应用于地铁照明的可行性分析 LED的节能特性源于其高的发光效率。在2009年，被誉为蓝光之父的中村修二已得到20mA下150lm/W的实验室结果，而Lumileds公司在350mA下得到132lm/W的光效2。发光效率的不断提高得益于芯片制造水平和封装技术的迅速发展。从图1中可以看出LED的光效已经仅次于低压钠灯，但是低压钠灯在显色指数，色温范围，寿命等方面的不足，使LED成为照明光源的首选。目前，商用的表面贴装LED的光效已经可以达到110lm/W，更有厂家宣称其用于道路照明的大功率LED光效已经达到130lm/W。可见，虽然目前白光LED的发光效率没有达到其理论值的极限值220lm/W，但是就其目前光效水平来讲，已经完全可以取代白炽灯、卤钨灯、普通荧光灯等照明灯具3。 图1 主要光源的发光效率比较 LED作为一种新型的光源，它的发光方式有自己的特点。LED是一个电光源，又有方向性，如何利用好LED的这两个特性是灯具光学设计的关键。通过LED点阵的设计和二次光学的设计，LED灯具可以达到比较理想的配光曲线4。通过好的光学设计，可以将LED 照明灯具应用在地铁、站台等公共照明区域。将LED应用于公共场所照明是可行的，关键是材质的选择，灯具的设计及解决好光衰问题5。 利用平面镜反射系统或者光导技术，不仅大大节省LED光源数目，而且还可以减小体积，制成超薄的灯具6。本文的研究方案是采用深圳市绿色半导体照明制造的平板灯作为照明光源，以南方某城市地铁线路中的一个站为照明场所来进行设计研究的。平板灯的设计制造就是以光导技术为基础，制成的超薄灯具。平板灯的光源采用的是台湾晶元光电的芯片，由深圳瑞丰光电封装而成。采用光导技术制造而成的平板灯具有亮度高，低功耗，发光均匀，无眩光，超薄，规格多变等特点。 平板灯出光面采用高透光率的导光板作为光导材料，保证了其具有高均匀性和低光损耗;平板灯的侧面采用的是6063型铝合金作为框架，在保证了灯具的坚固性的同时，利于SMD-LED迅速的将热量散发到周围环境当中去，降低了LED的结温，从而延长了灯具的使用寿命;整灯密封设计，灰尘不会散落到灯具内部，避免了频繁清洗而增加维护费用。另外，平板灯采用的LED光源具有耐振动的特性，保证在在地铁或者站台等区域，灯具不会因外界的振动而损坏。 地铁照明系统包括工作照明，节电照明，事故照明，广告照明，安全照明和车站导向标示照明。车站站台站厅工作照明约占公共区域照明的2/3，节电照明约占1/37。白光LED照明灯具具有高节能的特性，因此，在地铁照明系统中应用LED平板灯作为站台站厅的主照明光源，对于节能减排，建设“低碳经济”具有十分重要的意义。本文即以南方某城市地铁项目中的一个站为照明对象，使用深圳市绿色半导体照明生产的LED平板灯进行设计研究。 3 设计研究标准 本次设计研究方案遵循的标准有： 地铁设计规范 标准号：GB 50157-2003城市轨道交通照明 标准号：GB/T16275-2008建筑照明设计标准 标准号：GB50034-2004地下铁道照明标准 标准号：GB/T 16275-1996城市道路照明设计标准 标准号：CJJ45-2006 4 设计研究方案 4.1工程概况 站位本站起终点里程：YDK10+848.700YDK11+101.200。其中地下站为： 1) 站厅层公共区装修后地坪面至结构顶板底面净高：4500mm 公共区装修后净高：3000mm公共区地坪装修层厚度：150mm 内部管理区走道净宽：(单面布置)1200mm (双面布置)1500mm内部管理区用房区净高：2400mm 2)站台层岛式车站站台宽度：10400mm 线路中心线至站台边缘：1600mm岛式站台侧站台宽度(有柱时)：2500mm 线路中心线至侧墙净距：2250mm站台层装修后净高：3000mm 轨面至轨行区结构底板：560620mm地坪装修层厚度：100mm 地坪装修面至结构中板底面净高: 4400mm站台层装修面至轨顶面高：1080mm 有效站台总长：140400mm屏蔽门长度：135500mm 2) 地下三层地下三层为15号线站台层，预留与未来15号线站台接口条件。 车站规模 1) 车站面积本站为地下三层15m岛式站台车站，车站的总建筑面积为21899.1m2，其中:车站主体建筑面积为18390.9m2 ;车站附属建筑面积为3508.2m2 ;站厅层建筑面积为9012m 2;站台层建筑面积为9012m2 ;地下三层建筑面积为366.9 m 2. 2) 站台形式及宽度站台为岛式站台，宽度为10.0m。 3) 车站外包尺寸车站总长504.4m(不含围护结构)，车站标准段总宽18.9m。 4) 车站埋深有效站台中心线处轨面埋深14.830m(绝对标高-10.620m)，有效站台中心线处底板埋深15.540m。 4.2 平板灯本站采用的LED平板灯为侧发光的200mm*1200mm的冷白光平板灯和直发光300mm*1200mm冷白光平板灯。 在本次设计研究中使用的平板灯的参数如下表所示。 表一 本站照明设计研究使用的LED平板灯参数场所型号规格(L*W*H)功率(W)发光方式光通量(Lm)安装方式站厅LGI-Z0312WDA-D300mm*1200mm*76mm60直发光4200吊装LGI-0306WDA-Q 300mm*600mm*76mm22直发光1500嵌入式站台LGI-C0212WDA-Q200mm*1200mm*16mm32.3侧发光2400嵌入式LGI-Z0312WDA-D300mm*1200mm*76mm60直发光3200吊装 使用LED平板灯对站台与站厅进行照明，由于平板灯结构的特殊性，可以使平板灯根据需要拼接出特殊的形状。在本次研究中使用LGI-0306WDA-Q型平板灯进行拼接，组合成300宽异型平板灯，以满足招标要求。 4.3 方案 1.站台与站厅平面图 图2 站厅平面图 图3 站台平面图 2.灯具的数量及型号： 本站站厅、站台主要照明装置有300*1200mm型、200*1200mm型灯具和300mm宽异型灯具。在站厅中，使用300mm宽的LGI-0306WDA-Q型平板灯进行拼接，达到招标要求中的”8”字形的异型灯具排布。在深圳绿色照明的平板灯中，按照发光方式可以分为侧发光和直发光两种。其中直发光类型的亮度要大大高于侧发光类型。因此在站厅灯具的布置上，我们选取了发光亮度较高的直发光型平板灯来作为主照明灯具，以保证站厅具有较高的照度，以达到地下铁道照明标准规定站厅的照度不小于150lx的照度要求要求8。在站台上，采用侧发光与直发光灯具混合使用的办法就可以满足照度要求。在本研究方案中使用的LED平板灯的型号与数量如下表所示。 表二 本站站厅与站台中平板灯使用数量型号数量站厅300宽异型LED照明装置360套300*1200型LED照明装置107套站台300*1200型LED照明装置94套200*1200型LED照明装置226套 3.灯具的排布 按照本站招标要求，在站厅中使用300mm宽的LGI-0306WDA-Q型平板灯进行拼接384m异型平板灯。排列样式如图4所示，在大厅的其它区域，使用LGI-Z0312WDA-D进行照明，按照招标要求，使用107套该款灯具。在此大厅中使用的灯具的总功率为14340W。 图4 本站站厅灯具排布 为得到使用这两款平板灯进行照明的效果，使用照明设计软件DIALux进行照明效果的计算。按照招标要求中提供的灯具安装位置，在DIALux中建立模型。在计算过程中，设置空间高度3.96m，安装高度3.00m，维护系数0.7，工作面高度为0.85m。该站厅的照明面积为2031.37m2，照明功率密度为7.06W/m2。 在本站站台上，使用94套LGI-Z0312WDA-D和226套LGI-C0212WDA-Q进行照明。该站台使用灯具的总功率为12939.8w。灯具的排布位置如图5所示。同样使用照明设计软件DIALux进行照明效果的计算。在本次计算中设置空间高度为3.96m，维护系数为0.8，工作面高度0.85m。本站台照明总面积为1200.40m2，照明功率密度为10.78W/m2。 图5 本站站台灯具排布 4.DIALux计算结果场所平均水平照度(lx)最小照度(lx)最大照度(lx)参考平面UGR照度均匀度站厅公共区350287817地面180.82站台公共区280232756地面180.83站厅售票处360281534距地0.85m工作面180.78注：UGR为统一眩光等级。 5 结论 深圳市地铁二号线的照明装置将全部使用LED综合节能照明，这是在轨道交通照明的一次创举。本文就这次投标过程中应用深圳绿色照明的LED平板灯进行设计研究。通过研究，计算出的结果说明，将LED平板灯应用到轨道交通照明中是完全可以的。并且由于LED灯具具有高效率与长寿命的特点，使得在大规模使用LED照明装置时会出现较好的经济效益。通过本次实践，相信LED平板灯在这种工程中的应用会越来越多。这对节能降耗减排，减少温室气体的排放，建设低碳经济具有重大意义。 1 颜重光.LED照明产业链将在经济危机中快速成长.电子产品世界.2009，8：562 陈郁阳，刘木清.LED普通照明系统的思考.中国照明电器.2009，7:163 T.P. Chen， C.L. Yao， C.Y. Wu et al. Recent Development in High Brightness LEDs. Proc. of SPIE.2008， 6910:691005-1691005-104 李农.21世纪办公室的绿色照明.建设科技.2009，18:60615 赵振江.LED照明技术在南京地铁的应用.节能.2009，4:52536 聂荣，陈益民，路德汉等.白光LED应用于室内照明的分析与探讨.现代显示.2009，98：61647 杨思甜.LED照明在地铁节能工作中的应用.山西建筑.2010，1(36):1851868 GB/T 16275-1996 地下铁道照明标准.：中国照明电器2012年第02期 作者：张新星;孙志锋;无极灯应用于轨道交通照明的可行性探究LED在轨道交通照明领域面临众多问题和挑战2010/6/8/7:42来源：中国半导体照明网 慧聪灯饰网LED虽已进入轨道交通照明领域，仍面临着众多问题和挑战。中山大学佛山研究院院长王钢指出，由于轨道交通中车厢处于运行状态，控制系统多使用无线控制，对灯具驱动电源的电磁兼容性提出了很高的要求，但是目前还缺乏足够的实验数据予以支撑；此外，车厢内的灯具安装位置一般较低，对灯具眩光及出射亮度、均匀度等要求高于一般室内照明产品，但提高均匀度，减少眩光会使LED灯具节能优势大大降低，从城市轨道照明经济效益的角度来看，获得高均匀度、柔性面光源的同时，提高灯具光效是LED进入城市轨道照明的最大挑战。 另外，标准规范缺乏问题也比较突出，没有标准就没有办法启动正常商业采购招标程序。“LED照明已进入轨道车厢照明领域，但相关的规范和标准尚未建立，还需要制定比如车厢照明光学要求、灯具光学要求及测试标准、灯具热学要求及测试标准、灯具电源要求及测试标准等。”王钢说。标准制定需要充分的实验验证，目前比