1、地铁智能照明系统的能耗分析及节能优化策略姚辉（广州地铁设计研究院股份有限公司，广东 广州 ）摘要：介绍了智能照明系统的结构组成与应用优势，分析了地铁智能照明系统的耗能状况，并提出相关优化对策，以提高智能照明系统的设计质量，改善地铁的节能效果。关键词：智能照明系统；地铁；节能设计中图分类号：（，）：，：；收稿日期：引言在地铁运行中照明系统不仅可以起到一定的装饰效果，影响乘客在地铁站内的情绪与安全，还能够决定地铁的经济能源状况。我国一直以来都坚持贯彻绿色环保的发展理念，相关部门与人员应采取有针对性的解决措施，确保地铁照明系统能够满足能源节约的各项标准规范。智能照明系统智能照明系统是指借助先进的电磁
2、调压技术以及电子感应技术，实现电路不平衡负荷带来的额外功耗改善，进一步提高功率因数，降低灯具与线路的实际工作温度，以达到优化供电目的的照明控制系统。其结构组成主要包括网络设备、输入设备、输出设备、服务器。网络设备是构成系统的 一 些 必 配 元 器 件，如 系 统 电 源、总 线 耦 合 器、接口模块、接口模块，主要用于提供工作电源；输入设备是感测并发出命令给总线的元器件如智能面板、时钟 控 制 器 及 与 照 度 感 应 器 相 连 接 的 多 功 能 模块，主要用于将控制信号转换为传输信号；输出设备为执行模块，从总线上得到命令并执行，如自锁继电器模块等，主要用于接收传输信号，控制相应回路进
3、行信息传输，从而完成实时控制。服务器指中央监控计算机及控制软件等。系统工作原理：按下面板按键时，面板上 首先测量按压时间的长短，做出判断，若判断为按下按键，则面板把外界信号转换为内部命令，在总线上广播；目标单元收到相应的命令后，在本地 上做出解释，并执行本次命令。该系统的优势在于能够完成灯光调节、智能调节、延时控制、全开全关，可以接入各种传感器，并在任何场合下都能完成亮度调节，借助手持红外遥控器便可完成灯光的把控，也能够实现系统联网。智能照明控制系统简单来说便是以智能化方式进行照明管理工作，使照明时间以及光源群得到更加合理的控制。在实际使用过程中，应充分结合地铁的实际状况，积极收集照 明 信
4、息 完 成 数 据 分 析，以 保 证 控 制 效 果 的 最佳化。地铁智能照明系统的能耗问题与其他类型的交通方式相比，地铁本身的能源消耗会相对较低，但是由于地铁系统的规模较为庞大，总能耗会高于其他交通方式，因此地铁需要运用智能照明系统来解决能耗问题。随着科学技术的不断创新，人们更加重视节能问题，许多地铁车站都会在设备选用上考虑节能控制效果，比如当温度达到一定标准时，空调系统便会自动运行，再比如地铁的自动扶梯会安装节能设置，在有乘客搭乘时才会开始运行，而无乘客时则会停止运转。虽然在地铁运行中照明系统所占比例较小，但如果设计与管理方面都存在不足，也必然会造成资源的严重浪费。系统解决方案电工技术
5、根据实际调查可知，地铁站台与大厅的能源浪费情况最为严 重。大 多 数 情 况 下，地 铁 站 在 结 束 一 天 运 营后，站台与大厅依旧保持灯火通明，并且以往的地铁照明系统缺少仪表配置，难以监测与记录具体的耗电量，同时地铁车站的实际用电量与人员的经济利益无直接关系，因此人员缺少能源管理的积极性，极少主动进行关灯处理。在地铁车站中也存放大量的广告灯箱，需要消耗大量的 电 能，使 照 明 负 荷 能 耗 进 一 步 提 升。通 常 来讲，此类广告灯箱在设计与安装时都需要依照无屏蔽门站台来完成，借助丰富的色彩与绚烂的画面，从而符合灯箱广告的各项要求，但在完成站台屏蔽门设置后，屏蔽门广告往往无法吸引
6、乘客注意，此时广告也便无法达到预期效 果，因 此 广 告 商 会 为 了 广 告 效 果 的 最 大 化 呈现，利用提高灯箱亮度的方法来吸引乘客注意，但这就导致设计方法与节能措施严重不符，进一步加剧了能源消耗。同时广告箱的设计与车站照明设计相对独立，地铁车站在设计时只保留了广告灯箱的电气控制，导致广告箱照明功能难以充分呈现，这也是造成车站照明系统能耗始终得不到有效缓解的主要原因。地铁智能照明系统在节能方面存在的问题与优化对策 存在的问题当前我国智能控制技术研究已相对成熟，且该技术在地铁运营中也得到了大面积推广，不仅能够有效推动地铁照明系统的自动化运行，还能够减少人力资源与物力资源的使用。但实际
7、调查显示，由于地铁照明系统的影响因素众多，其在节能方面仍未取得突破性进展，比如智能控制技术虽然充分融合了电子技术与通信技术，但在满足人们个性化节能需求方面仍有较大提升空间，若要实现大面积公共照明则与节能理念相违背，进而难以保证智能照明系统的稳定运行。并且我国地铁智能照明系统在调光方面仍存在不足，照明效果与照明质量也不够完善。在系统功能的方案设计方面还存在以下问题。（）设计时对车辆控制现状的研究不够深入，没有准确分析控制网，导致车站打造好的开关模块无法符合系统共建要求。（）在节能系统组建的过程中没有细化技术应用范围，对系统不同功能价值的考虑还停留在表面，造成地铁辅助设备配置时没有契合节能系统特点
8、，模块节能技术的集成往往难以实现。（）节能方案设计时对地铁车站照明管理建设状况不够重视，尤其是对人员的科学管理，缺少合理的参照标准，导致系统电力方案无法兼顾照明服务质量。（）节能技术的创新与应用缺少针对性与先进性，技术人员没有全面分析地铁高峰时段乘客对照明系统的需求，对列车运输工况的研究也不够准确。优化对策 合理制定节能方案切实提高智能照明系统的节能效率，减少不必要的能源消耗，需要进行智能照明系统相关设计方案的分析与比对，根据地铁高峰段与低峰段的乘客流量完成系统功能的个性化改造，保证至少有 的照明处在节能状态。在夜间客流量相对较少时，只需要保证 左右的灯具打开即可。而在地铁车站关闭后，要关闭大
9、厅与站台的照明装置，仅留有应急照明即可。另外，需要进行传感器性能分析，明确传感器系统的真实覆盖范围，保证智能照明系统功能与实际场合更加贴合，使系统能耗控制在最低。在设计系统功能方案时，应充分考虑人员流动状况，根据人流量大小划分相关区域，并实现车站内的灯光亮度自行调节。系统控制方案的优化在进行智能照明系统优化处理时，要进一步考虑时间与空间等因素。在设计时可选用 系统完成地铁照明回路的控制。系统能够利用集中监视的方式对各种设备实施自动化管理，实现最优化组合，使机电设备处于节能高效的最佳运行状态，为人们提供舒适的乘车环境；还能够在地下车站发生火灾时启动相应的控制模式，使救灾设施根据设计工况有效运行，
10、切实保障乘客安全与设备稳定运行。另外，可采用光模块进行智能照明系统优化，借助主控模式，根据不同时段的地铁运营特点进行区域亮度的合理调整，确保优化后的照明系统控制方案可以满足各项节能需求。在控制模式配置时，要清楚列车运行状况，充分结合其他区域的节能方案，取长补短，相辅相成，确保各类供电模式能够灵活运用，完成智能切换。其他方法（）制定合理的设计标准。实际调查显示，乘客上下地铁站台的拥挤程度远高于站厅，而扶梯的拥挤程度又高于站台，但站厅的照度标准通常会高于楼梯与自动扶梯的照度标准，这种方法显然不够合理，因此在进行照度设计标准确定时，要保证与人群拥挤程度形成一定比例。比如，站内楼梯与自动扶梯应以地面作
11、为照度基准，参考平面照度标准值，通常设置在 ；站台的照度基准参考平面应为站台面，照度标准值应为 ；站厅的照度基准参考平面应为站厅面，照度标准值应为 ；通道照度基准参考平面应为地面，照度标准值应为 。（）优化智能照明控制方式。为了合理控制灯光，将灯光按照 的原则进行分配。其中“”指 的灯光为应急安全照明，这些灯光是保障最根本的照明，需要 常开；“”指 的灯光为基础照明，这些灯光按照编程进行定时控制；“”指 的灯光为适应性照明，这些灯光按照情况进行合理有效的开启。智能照明优化后的控制方式主要为光感控制、定时控制、现场面板控制、联动控制与主控站控制。光感控制指照度传感器用测量值与设电工技术系统解决方
12、案定值进行比较，自动开启光线比较弱的地方的灯光；定时控制指时钟控制器根据所设定的时间点进行开启或关闭各区域的部分灯光，当夜晚值班结束后，自动将照度感应器屏蔽，并将灯光关闭，只留少量的应急照明灯光；现场面板控制指工作人员可以根据现场的人流量合理地对各个区域的灯光进行控制；联动控制指可以根据提供的信息进行分析，开启相应区域的灯光；主控站控制指主控站可以对各个区域的灯光进行监测，合理控制各个区域的灯光。（）进一步改善灯具的分布情况，加大节能灯具的应用范围。通常乘客从进站、候车至上车仅耗时 ，而下车时间大约要 ，因此站台两侧与车门位置应当是灯具的布置重点。在站台中间可适当减少灯具数量，站在人性化角度来
13、考虑，也可在站台中间座椅区域设置照明。（）进行广告灯箱的优化设计，并应用辅助照明。车站需要取消站台对面线路侧的广告灯箱，将新的广告灯箱设置在屏蔽门上方，这样不仅可以使灯箱照明与站台照明有机结合，达到强化广告效果的作用，也能最大程度上实现广告诉求，降低照明灯具的负荷。（）在地铁隧道区间将照明盏灯的间隔控制在 左右，这样不仅可以有效减少灯具的数量，也能方便维修人员进行设备的维护与管理。在日常的地铁运营时，地铁车辆通常都会配置远照灯以及近照灯，有效距离大概可以保持在 以上，司机能够依照车载照灯完成前方行进路线的观察，也能有效判断顶部的电网状态。（）制定切实可行的管理制度，进一步强化相关内容的执行效果
14、。地铁车站需要保证相关人员能够切实遵守节能管理条例，将节约用电与相关人员的实际利益切实联系起来。以深圳市地下车站为例，其照明负荷通常在 左右，地铁的运营时间在：，全站采用荧光灯，每天耗能约为 站，全年耗能约为 万 站；全站采用 灯，每天耗能约为 站，全年耗能约为 万 站；灯基础上加智能照明系统（公共区采用 调光），每天耗能约为 站，全年耗能约为 万 站。每个车站每年所节约的用电可高达 万，若依照该地区工业用电的单价进行计算，则每个车站每年可节省的电费高达 万元。因此建议各车站可设置独立运行的电表，并在每年制定用电计划，若节约效果良好，则可进行适当嘉奖，以此促进节电效果的提升。（）合理布置配电房
15、间。配电房间主要包括通风空调电控室、电缆竖井，在布置时要有效缩短配电设备与用电区域的实际距离，缩短供电线路长度，减小电缆截面，以达到节约材料的目的，并实现电能的节约。另外，可根据地铁站的具体状况进行配电房间数量与位置的调整，要求照明配电室在车站每层的两端设置，而电缆井的位置要尽可能靠近电缆上下铺设相对密集的地方。（）选择高效率光源以及高效率灯具。要尽可能使用效率高、寿命长、性能稳定的照明电器，并设计绿色环保的照明系统，满足人们的使用需求以及低污染要求。（）应用太阳能灯。太阳能灯可以在白天吸收太阳能来实现能源的补充，并将其转化为化学能存储在蓄电池中，夜晚时，蓄电池将化学能转化为电能，从而提供电力
16、来源。太阳能的优势主要在于可以实现自然资源的节约，减少有害气体的排放量。另外，太阳能设备运营维护较为方便，在相关灯具组件安装完成后，基本无需进行后期维护。当前，虽然我国地铁对太阳能灯具的利用程度较低，但研究人员正在积极推动太阳能灯具的使用，其应用价值与发展前景都极为可观。结语设计人员应充分考虑地铁智能照明系统的耗能状况，并提出节能方案，以减少不必要的能源损耗，充分发挥智能照明系统的节能效果，降低地铁的成本支出，促进地铁行业的可持续发展。参考文献 林孝腾，孙茜，郑书河基于 的低能耗植物工厂照明系统设计与试验浙江农业学报，（）：郑国平，任兆丹，万飞 公路隧道照明系统能耗估算方法研究公路，（）：罗亦鸣，胡珊近零能耗建筑中自适应控制照明系统的研究电网与清洁能源，（）：，卫斌 隧道洞外亮度对 无级调光照明系统能耗的影响中国交通信息化，（）：（上接第 页）标准电压 蓝道林，巫水萍 工业区 电压暂降分析及治理措施探究 电工技术，（）：齐奇青岛地区应用 配电网的可行性研究青岛：青岛大学，李俊龙珠海市横琴新区 智能电网建设简析机电信息，（）：孙浩大连长兴岛地区 配电网规划设计大连：大连理工大学，何健宇
