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1引言

“十二五”期間，城市軌道交通將成為國家基礎(chǔ)建設(shè)投資的重點(diǎn)。繼北京、上海、廣州、深圳等一線城市之后，以武漢、長沙、鄭州、西安、福州、廈門、成都、重慶、沈陽、大連、長春、哈爾濱、青島、杭州、寧波、南京、蘇州、無錫、昆明、合肥、南寧、天津、南昌、佛山、東莞等二線城市為主的新一輪建設(shè)高潮正在掀起。截止2010年底，中國內(nèi)地已有北京、上海、廣州、天津、重慶、南京、武漢、長春、深圳、大連、成都、沈陽12座城市，先后建成并開通運(yùn)營了48條城市軌道交通線路，運(yùn)營里程接近1400公里?，F(xiàn)中國內(nèi)地共有36座城市向國家主管部門上報(bào)了城市軌道交通建設(shè)規(guī)劃，其中有31個(gè)城市得到了國家批準(zhǔn)，計(jì)劃至2015年前后規(guī)劃建設(shè)93條軌道交通線路，建設(shè)線路總長2700多公里，總投資超過1.2萬多億?？梢?，我國城市軌道交通建設(shè)將迎來黃金發(fā)展期，有望成為繼鐵路大規(guī)模投資之后新的大規(guī)模投資點(diǎn)。然而，根據(jù)國家“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案，國家將推行抑制高耗能、加快淘汰落后產(chǎn)能、推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造升級(jí)等一系列節(jié)能減排政策。綠色照明、照明節(jié)能、能量系統(tǒng)優(yōu)化等節(jié)能改造工程將作為節(jié)能措施實(shí)施的重點(diǎn)工程[1]。軌道交通系統(tǒng)的用能種類相對(duì)比較單一，主要為電能。列車運(yùn)行、車站通風(fēng)空調(diào)、照明、廣告燈箱以及電梯、售檢票機(jī)、給排水、通信、信號(hào)等設(shè)備均需耗用大量的電能，是能源需求大戶，節(jié)能設(shè)計(jì)需要各專業(yè)系統(tǒng)研究、配合，方可達(dá)到節(jié)能減排目標(biāo)。本文將根據(jù)本專業(yè)特點(diǎn)，探討軌道交通照明節(jié)能措施，不僅為后續(xù)大規(guī)模城市軌道交通設(shè)計(jì)提供技術(shù)儲(chǔ)備，還使照明節(jié)能真正落實(shí)到工程實(shí)際。

2城市軌道交通照明負(fù)荷分析

為有針對(duì)性提出軌道交通照明設(shè)計(jì)節(jié)能措施，需要先深入分析軌道交通照明設(shè)計(jì)范圍、照明種類、照明能耗分析。

2.1照明設(shè)計(jì)范圍和照明種類城市軌道交通需要在各地鐵車站、區(qū)間、車輛段、停車場、控制中心考慮照明。照明按其場所、用途可分為：公共區(qū)照明、設(shè)備管理房照明、區(qū)間照明、廣告照明、應(yīng)急照明。廣告照明可作為一部分工作照明來考慮。車站公共區(qū)的應(yīng)急照明按作為公共區(qū)照明的一部分設(shè)計(jì)，約占公共區(qū)照明的5%～10%[2]。軌道交通照明節(jié)能設(shè)計(jì)主要針對(duì)以上各場所、各類照明。

2.2照明能耗分析現(xiàn)以東部某沿海城市已運(yùn)營的軌道交通1號(hào)線某典型車站為例，分析各類照明的能耗?？辈煸O(shè)計(jì)從上表看出，廣告照明能耗最大，但其屬于商業(yè)照明，節(jié)能意義不大。節(jié)能措施主要針對(duì)公共區(qū)、設(shè)備區(qū)、區(qū)間、應(yīng)急照明等場所。從該典型站看出，除廣告照明外，該車站照明總負(fù)荷約為41.804kw。考慮如下邊界條件：地鐵運(yùn)營時(shí)間6：00~23：00，電費(fèi)0.80元/kwh，全線24個(gè)站。考慮節(jié)能措施后，能節(jié)電20%，則該線全年節(jié)電效益：41.084×17×0.8×24×365×20%=9.8萬。即地鐵線路全年照明耗電至少62.2萬kwh,節(jié)電效益約為10萬/年（按節(jié)電20%）。

3照明節(jié)能設(shè)計(jì)

3.1節(jié)能設(shè)計(jì)原則在設(shè)計(jì)初期，應(yīng)根據(jù)用電負(fù)荷的分布特點(diǎn)，在負(fù)荷中心合理設(shè)置照明配電室，以減少線路損耗；合理劃分照明供電回路，根據(jù)客流的多少，合理投切照明回路，以減少電能損耗。

（1）節(jié)能設(shè)備選型公共區(qū)照明燈具選用節(jié)能型熒光燈。車輛段大空間的照明場所采用金屬鹵化物燈等照明光源，所有氣體放電燈均配以無功補(bǔ)償裝置，以提高功率因素。

（2）車站廣告照明節(jié)能在站廳或出入口通道等安裝廣告燈箱之處，照明設(shè)計(jì)計(jì)算照度時(shí)應(yīng)兼顧廣告照明對(duì)公共區(qū)照明的影響，以盡可能地減少照明燈具的數(shù)量。在列車停運(yùn)后，關(guān)閉車站的廣告照明燈箱，以達(dá)到節(jié)能的目的。

（3）區(qū)間照明節(jié)能為便于列車司機(jī)在行車時(shí)具有良好的視覺環(huán)境，區(qū)間隧道內(nèi)的工作照明燈（非道岔、渡線、折返線）在列車正常運(yùn)營時(shí)最好關(guān)閉，在晚上維修作業(yè)時(shí)，可將其打開。這樣一方面方便了司機(jī)的行車駕駛，另一方面還達(dá)到了節(jié)能的目的。在列車運(yùn)行時(shí)，區(qū)間隧道將只開應(yīng)急照明，便于在緊急狀況下，乘客的疏散和逃生，間接達(dá)到節(jié)能目的。區(qū)間工作照明、應(yīng)急照明的控制可在車站控制室內(nèi)進(jìn)行。

（4）車輛段、停車場照明節(jié)能車輛段、停車場照明燈具除選用金屬鹵化物燈并配以無功補(bǔ)償外，在其室外道路照明采用光控與時(shí)間控制相結(jié)合的控制方式，達(dá)到節(jié)約能源的目的。

（5）設(shè)置車站照明節(jié)電運(yùn)行模式根據(jù)以上對(duì)車站照明節(jié)電的設(shè)計(jì)思路，在合理設(shè)計(jì)配線回路的基礎(chǔ)上，制定多種照明運(yùn)行模式，納入地鐵機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，可以自動(dòng)或人工設(shè)置各種照明節(jié)電運(yùn)行模式。例如：節(jié)假日時(shí)為了體現(xiàn)節(jié)日氣氛，可以打開車站內(nèi)的藝術(shù)墻照明（平時(shí)關(guān)閉），考慮設(shè)定節(jié)日運(yùn)行模式；白天正常運(yùn)行，在客流量比較大需保證足夠照明時(shí)，可設(shè)定正常運(yùn)行模式；晚間當(dāng)客流量較小時(shí)可關(guān)閉一部分照明燈，可設(shè)定節(jié)電運(yùn)行模式；當(dāng)列車停運(yùn)后，可關(guān)閉絕大部分照明燈，考慮設(shè)定停運(yùn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式。以上就不同場所、各照明種類從設(shè)計(jì)角度闡述了照明節(jié)能設(shè)計(jì)原則。以下將提出具體的照明節(jié)能措施、并分析其節(jié)電效益。

3.2節(jié)能具體措施

（1）選用高效節(jié)能熒光燈熒光燈是軌道交通照明中用的最多的光源之一，選用高效節(jié)能的熒光燈是節(jié)能行之有效的方法[3-4]。如目前市場上T5節(jié)能熒光燈，由于其內(nèi)部采用電子線路，功率因素可達(dá)到0.98-0.99，從而降低了線路電流，減少線路損耗，達(dá)到節(jié)能目的。以某產(chǎn)品系列為例，在相同的光效下，T5電子節(jié)能型與T8電子、電感式熒光燈能耗參數(shù)對(duì)比如表2所示：

（2）采用電子鎮(zhèn)流器電子鎮(zhèn)流器（Electricalballast），是鎮(zhèn)流器的一種，是指采用電子技術(shù)驅(qū)動(dòng)電光源，使之產(chǎn)生所需照明的電子設(shè)備。電子鎮(zhèn)流器分：熒光燈電子鎮(zhèn)流器、高壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器、金屬鹵化物燈電子鎮(zhèn)流器。熒光燈電子鎮(zhèn)流器的節(jié)能已在表2中做了分析，“金鹵燈電子鎮(zhèn)流器”同樣是金鹵燈的重要電器附件，它的恒功率輸出性能直接解決了傳統(tǒng)金鹵燈電感鎮(zhèn)流器自身功率損耗大、系統(tǒng)功率因數(shù)低、體積大、重量重、有噪聲、燈功率隨電源電壓的變化而變化、不便維修等缺點(diǎn)。以下就電子鎮(zhèn)流器在金屬鹵化物燈中的應(yīng)用進(jìn)行對(duì)比分析：以該城市軌道交通2號(hào)線車輛段（帶上蓋物業(yè)開發(fā)）一層平臺(tái)9萬平方米，分別選用150W電子型、電感性鎮(zhèn)流器金鹵燈，則二者的節(jié)電效益分析如表3所示：計(jì)電費(fèi)1030860×0.8=1040688元。150W電子金鹵燈全年耗電：150×12×1800×365÷1000=1182600kwh；共計(jì)電費(fèi)1182600×0.8=946080元。每年節(jié)約電費(fèi)：1040688-946080=94608元。即采用電子金鹵燈，節(jié)能效益可達(dá)9萬/年。

（3）采用LED照明LED的高效已經(jīng)被廣泛認(rèn)可，它采用高亮度白色發(fā)光二極管作為光源，光效高、低損耗、低能耗，壽命長、易控制、免維護(hù)、安全環(huán)保。此外，LED燈不但起到良好的節(jié)能效果，還可美化環(huán)境。同樣以該車輛段工程為例、相同光效、測試面100lux作為照度標(biāo)準(zhǔn)，分別選用100WLED燈、150W金鹵燈，則二者的節(jié)電效益分析如表4所示：由表3數(shù)據(jù)，150W電子金鹵燈全年耗電：150×12×1800×365÷1000=1182600kwh；共計(jì)電費(fèi)1182600×0.8=946080元。100WLED燈全年耗電：110×12×1800×365÷1000=867240kwh；共計(jì)電費(fèi)867240×0.8=693792元。年耗電費(fèi)：69萬/年＜95萬/年。

（4）設(shè)置智能照明控制系統(tǒng)可在軌道交通車站站廳和站臺(tái)公共區(qū)、車輛段（停車場）的聯(lián)合車庫、停車列檢庫、運(yùn)用庫、車輛段上蓋平臺(tái)等大空間區(qū)域考慮設(shè)置智能照明控制系統(tǒng)。例如，采用智能控制面板控制，可將某區(qū)域照明分多種燈光模式，如全開模式、全關(guān)模式、半開模式等；采用時(shí)鐘控制模塊定時(shí)控制，可將此區(qū)域照明設(shè)定自動(dòng)控制狀態(tài)，根據(jù)實(shí)際照明的使用情況，將一天的照明分為白天、晚上、深夜三個(gè)時(shí)段；采用照度傳感器感光控制，根據(jù)外界自然光的亮度自動(dòng)開關(guān)控制，當(dāng)外界亮度很強(qiáng)時(shí)，關(guān)閉室內(nèi)的照明回路，當(dāng)外界照度不夠時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)開啟相應(yīng)的照明回路，補(bǔ)充照度。上下班定時(shí)開關(guān)燈節(jié)能：設(shè)管理人員每天上班開燈、下班關(guān)燈各為半小時(shí)，采用照明控制系統(tǒng)后可準(zhǔn)時(shí)、準(zhǔn)確開閉回路，則每個(gè)回路每天少運(yùn)行一小時(shí)，按每回路每天運(yùn)行10小時(shí)，實(shí)際節(jié)省電力為10%。中午休息時(shí)間節(jié)能：未采用照明控制系統(tǒng)，中午休息時(shí)間，燈仍然全部打開。采用照明控制系統(tǒng)，系統(tǒng)按照預(yù)先設(shè)置的程序，中午燈光關(guān)閉50%。設(shè)中午休息時(shí)間為1小時(shí)，則平均每個(gè)回路每天少運(yùn)行0.5小時(shí)。則每回路實(shí)際節(jié)省電力為5%。利用自然光補(bǔ)償節(jié)能：采用照明控制系統(tǒng)，設(shè)置照度傳感器，自動(dòng)跟蹤外部自然光線的變換，打開或關(guān)閉臨窗燈光回路。日照充足時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉50%燈光。設(shè)每天光線充足時(shí)間為3小時(shí)，則平均每個(gè)回路每天少運(yùn)行1.5小時(shí)。則每回路實(shí)際節(jié)省電力為15%。設(shè)每個(gè)額定電流為16A的照明回路[5]其實(shí)際負(fù)載為8A，每天每個(gè)回路工作10小時(shí)，節(jié)省電能為：220V×8A×10h×(10%+5%+15%)=5.3kwh，平均每年工作250天，電費(fèi)為0.8元/kwh，實(shí)際每回路每年節(jié)省電費(fèi)1057元。一般大空間區(qū)域按照150個(gè)照明回路，則設(shè)置智智能照明控制系統(tǒng)后，每年可節(jié)能20萬kwh，節(jié)省電費(fèi)16萬?？梢?，在軌道交通大空間區(qū)域設(shè)置智能照明控制系統(tǒng)后，節(jié)能效果較為顯著。對(duì)于軌道交通照明設(shè)計(jì)，照明種類多、燈具選型也多種多樣。因此，需綜合運(yùn)用以上各種照明節(jié)能措施，達(dá)到節(jié)能綜合設(shè)計(jì)目的。

4結(jié)論

“十二五”期間，城市軌道交通將成為國家基礎(chǔ)建設(shè)投資的重點(diǎn)。本文闡述了軌道交通照明節(jié)能設(shè)計(jì)原則。并通過數(shù)據(jù)對(duì)比及節(jié)能分析計(jì)算，提出了選用高效節(jié)能熒光燈、LED照明、采用電子鎮(zhèn)流器、設(shè)置智能照明控制系統(tǒng)等具體節(jié)能措施。并宜在軌道交通建設(shè)中，綜合運(yùn)用。本文工作將為后續(xù)大規(guī)模城市軌道交通照明設(shè)計(jì)提供技術(shù)儲(chǔ)備，具有一定的指導(dǎo)及參考意義。