高鐵客站照明智能化與節(jié)能降耗的優(yōu)化建議

張 博

中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司東北分院，黑龍江 哈爾濱 150006

0 引言

近年來(lái)，我國(guó)高速鐵路迅速發(fā)展，在全國(guó)范圍內(nèi)已新建超600座的高鐵客站。照明用電是高鐵客站主要耗能因素?；诖?，為了實(shí)現(xiàn)高鐵運(yùn)營(yíng)的節(jié)能環(huán)保，獲得更大化的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，政府及相關(guān)企業(yè)必須高度重視高鐵客站照明節(jié)電技術(shù)的有效應(yīng)用。在高鐵客站建設(shè)過(guò)程中，需結(jié)合不同的空間，選擇不同的照明方式，防止由于過(guò)高的照度造成整體能耗增加，或是過(guò)低的照度導(dǎo)致其基本功能難以實(shí)現(xiàn)。通過(guò)運(yùn)用高效、使用年限較長(zhǎng)的光源，能夠降低照明的使用成本，最終實(shí)現(xiàn)高鐵客站照明節(jié)能降耗的目的，提高高鐵運(yùn)營(yíng)的綜合效益[1]。

1 我國(guó)高鐵客站照明耗能現(xiàn)狀

高鐵客站在照明方面多選用金屬鹵化物燈照明。通過(guò)調(diào)查某高鐵客站照明耗能發(fā)現(xiàn)，該客站共建有7個(gè)站臺(tái)，無(wú)站臺(tái)柱雨棚面積約為61 568 m2，雨棚最大跨度為65 m，最大高度為21 m，站臺(tái)雨棚布設(shè)了150 W大功率金鹵燈1 365盞，每小時(shí)用電量為189 kW；已建設(shè)的高架候車(chē)室面積為12 214 m2，大跨度為77 m，高度約為22 m，布設(shè)475盞金鹵燈，每小時(shí)用電量為38 kW；已建北站房面積為24 996 m2，大跨度為77 m，大空間高度約為26 m，布設(shè)1 762盞金鹵燈，每小時(shí)用電量為78 kW；已建南站房與高架候車(chē)室面積為15 359 m2，照明每小時(shí)用電量為150 kW。可見(jiàn)，該高鐵客站照明總用電量超455 kW，每天按8 h照明計(jì)算，年耗電量在1.33×106kW·h，照明電費(fèi)約為117萬(wàn)元，這在很大程度上增加了車(chē)站的運(yùn)營(yíng)成本。當(dāng)前，我國(guó)大多數(shù)高鐵客站照明耗能情況都沒(méi)有較大差異，部分高鐵客站為了降低用電成本，選擇少開(kāi)或是不開(kāi)車(chē)站夜間站臺(tái)雨棚照明燈，導(dǎo)致整個(gè)站臺(tái)比較黑暗，降低了乘客的乘降安全性與舒適性。

針對(duì)高鐵客站照明設(shè)計(jì)，由于客站站房與雨棚都是高大空間，加上我國(guó)相關(guān)文件明確了鐵路照明設(shè)計(jì)規(guī)范，為了滿足這一規(guī)范，照明設(shè)計(jì)必須對(duì)燈具布設(shè)進(jìn)行平均分布與均衡設(shè)計(jì)，需要使用大量的燈具，導(dǎo)致光源功率與用電量增大，從而顯著增加了整個(gè)高鐵客站的照明能耗[2]。另外，部分高鐵客站照明控制系統(tǒng)中依然沿用傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)控制，僅具備聲控與時(shí)控，系統(tǒng)智能化程度較低，難以實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

2 高鐵客站照明智能化與節(jié)能降耗的優(yōu)化建議

2.1 選用高效節(jié)能光源

高鐵客站照明設(shè)計(jì)需確保符合照明質(zhì)量的要求，同時(shí)在此基礎(chǔ)上需盡量選用高光效的光源。近年來(lái)，LED技術(shù)和性能取得了一定的突破，在各領(lǐng)域得到更加廣泛的應(yīng)用，包括城市景觀照明、室內(nèi)外照明、車(chē)燈等[3]。該光源的主要優(yōu)勢(shì)在于高效、節(jié)能環(huán)保、使用年限較長(zhǎng)、體積較小、耐振動(dòng)、維護(hù)簡(jiǎn)便、響應(yīng)速度快等。相關(guān)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，相較于市面上的常見(jiàn)燈型，LED燈的光效最高，因此考慮高效節(jié)能方面，可首選LED燈。目前我國(guó)很多新開(kāi)建的高鐵客站雨棚照明已逐步運(yùn)用LED燈，獲得了較好的節(jié)能降耗效果。與金鹵燈相比，LED燈的用電功率降低了約30%，可用50 W LED燈取代70 W金鹵燈，100 W LED燈取代150 W金鹵燈，從而有效降低照明能耗，獲得更大化的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，盡管電子節(jié)能燈可以提高節(jié)能效果，然而這類(lèi)光源在使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生污染環(huán)境的重金屬泵，LED燈則不存在這一問(wèn)題，因此高鐵客站照明建設(shè)中宜優(yōu)先選擇這一光源[4]。

2.2 因地制宜，科學(xué)設(shè)計(jì)光源的分布

在高鐵客站照明設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要根據(jù)周邊環(huán)境來(lái)對(duì)光源分布進(jìn)行差異性設(shè)計(jì)。

（1）需符合燈具最低允許安裝高度、美觀性需求，并在此基礎(chǔ)上適當(dāng)降低安裝高度，進(jìn)而在很大程度上降低照明電能消耗。

（2）若同一大空間中存在局部小范圍高照度要求，可優(yōu)先選擇局部照明來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。以某高鐵客站高架候車(chē)室的大空間照明為例，結(jié)合區(qū)域內(nèi)的具體情況，選擇在人流通道上方布設(shè)光源，照度由200 lx更改為150 lx或是100 lx標(biāo)準(zhǔn)，在候車(chē)座椅區(qū)考慮到旅客的閱讀需求，可適當(dāng)在該區(qū)域增強(qiáng)照明亮度，以在滿足照明需求的情況下達(dá)到降低能耗的目的。

（3）結(jié)合周邊環(huán)境因素來(lái)進(jìn)行科學(xué)合理的差異性設(shè)計(jì)或是特殊設(shè)計(jì)，若旅客地道兩邊側(cè)墻都布設(shè)了30 W/m2的廣告屏幕，并運(yùn)用了LED燈，則在很大程度上增強(qiáng)了周邊的照度，那么在地道頂部的光源設(shè)計(jì)中，應(yīng)結(jié)合廣告的照度進(jìn)行適當(dāng)減少，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

總之，在整個(gè)高鐵客站照明設(shè)計(jì)中必須始終堅(jiān)持節(jié)能降耗的目的，從設(shè)計(jì)源頭進(jìn)行控制，確保照明符合相關(guān)規(guī)范和要求，再結(jié)合客站照明建設(shè)環(huán)境的具體情況，科學(xué)合理地布設(shè)光源。

2.3 科學(xué)建立智能照明控制系統(tǒng)

在高鐵客站照明設(shè)計(jì)過(guò)程中，運(yùn)用具有高效、節(jié)能、靈活等優(yōu)勢(shì)的智能照明控制系統(tǒng)，有利于強(qiáng)化客站中供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的科學(xué)性，降低成本。同時(shí)，該系統(tǒng)提升了各子系統(tǒng)之間接口的簡(jiǎn)潔性，可以很好地滿足高鐵客站在管理方面的實(shí)時(shí)、快捷、穩(wěn)定、強(qiáng)抗干擾能力等要求。具體建設(shè)方法如下。

（1）動(dòng)力配電設(shè)計(jì)。第一，針對(duì)配電設(shè)計(jì)規(guī)則，嚴(yán)格依據(jù)降壓變電所負(fù)荷級(jí)別的要求做好配電工作，通常選擇放射式配電形式；結(jié)合配電負(fù)荷分布的差異性，于客站站廳層兩側(cè)環(huán)控機(jī)房附近都設(shè)置一間環(huán)控電控室，為電控室進(jìn)行集中式配電；對(duì)于高鐵客站照明系統(tǒng)而言，環(huán)控配電系統(tǒng)中的所有線路連接必須符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。第二，針對(duì)配電控制形式，應(yīng)按照環(huán)控專(zhuān)業(yè)中的相關(guān)要求與標(biāo)準(zhǔn)，采用聯(lián)動(dòng)控制模式來(lái)對(duì)通風(fēng)空調(diào)大系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格控制；對(duì)于排煙風(fēng)機(jī)、消火栓泵等設(shè)備設(shè)施，需盡量在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置控制箱實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制，還需設(shè)置車(chē)控室與OCC實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制。

（2）照明配電設(shè)計(jì)。第一，照明配電系統(tǒng)。應(yīng)注意對(duì)公共區(qū)照明、應(yīng)急照明等進(jìn)行合理區(qū)分，然后結(jié)合各區(qū)域具體的供電目標(biāo)來(lái)進(jìn)行合理的照明配電設(shè)計(jì)；其中廣告照明應(yīng)布設(shè)相應(yīng)的照明箱，由降壓變電所直接供電；各區(qū)域的應(yīng)急照明則由車(chē)站EPS電源自行供電。第二，照明控制形式。對(duì)于高鐵客站公共區(qū)、出入口通道等位置，均可采取智能控制方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)照明的自動(dòng)化控制；同時(shí)，針對(duì)站內(nèi)采用智能控制方式的照明設(shè)施都設(shè)置為智能控制和手動(dòng)控制兩種模式，以保證照明控制的穩(wěn)定性。第三，合理選用應(yīng)急照明燈具。最好選擇自體擁有直流電池電源的交直流兩用燈具，確保尋常時(shí)段平常交流電源浮充電，當(dāng)交流電源無(wú)電流后，由直流電源提供一定的電能，使燈具可以正常照明；應(yīng)急照明燈具可首選白熾燈和直管熒光燈，這類(lèi)照明燈具的光效較高，且點(diǎn)燃操作快速可靠。第四，應(yīng)急照明及其配電?？赏ㄟ^(guò)安裝EPS應(yīng)急照明電源裝備來(lái)實(shí)現(xiàn)，該裝備能夠?yàn)閼?yīng)急照明與疏散指示照明直接供電。

（3）不同的工作狀態(tài)。第一，停運(yùn)狀態(tài)。在夜間列車(chē)停止運(yùn)營(yíng)后，首先由值班人員進(jìn)行巡檢，在檢查無(wú)誤之后開(kāi)啟應(yīng)急照明，同時(shí)關(guān)閉正常照明燈具，降低照明能耗。第二，標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行狀態(tài)。在夜間到早晨列車(chē)開(kāi)始運(yùn)行這一時(shí)間段內(nèi)的照明維持在低負(fù)荷狀態(tài)，通?？刂圃谧罡哓?fù)荷狀態(tài)的50%以?xún)?nèi)。第三，低谷運(yùn)營(yíng)狀態(tài)。列車(chē)處于不全面運(yùn)行的狀態(tài)下，客站內(nèi)對(duì)照明的需求相對(duì)較低，可降低客站內(nèi)的照明度，使之維持在最高負(fù)荷狀態(tài)的75%以?xún)?nèi)。第四，高峰運(yùn)營(yíng)狀態(tài)：高鐵客流量較密集的時(shí)段，整個(gè)客站內(nèi)平均照度會(huì)小于最高負(fù)荷狀態(tài)的90%～100%。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在高鐵客站照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)和建設(shè)過(guò)程中應(yīng)優(yōu)先選用高效節(jié)能光源，因地制宜地科學(xué)設(shè)計(jì)光源的分布，并科學(xué)建立智能照明控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)高鐵客站照明智能化，并降低電能的消耗，從而降低高鐵客站運(yùn)營(yíng)的成本，為高鐵部門(mén)帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。