0引言

地鐵車站照明系統(tǒng)作為地鐵系統(tǒng)中的能耗大戶,其節(jié)能設(shè)計與施工不僅能夠降低地鐵車站的運行成本,還有助于推動綠色低碳城市的建設(shè)^[1]。 因此,對地鐵車站照明系統(tǒng)進行節(jié)能設(shè)計與施工研究具有重要的理論價值和實際意義。近年來,國內(nèi)外學(xué)者在地鐵車站照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計與施工方面進行了大量研究。 然而,現(xiàn)有的研究主要集中在照明設(shè)備的能效提升、智能控制技術(shù)的應(yīng)用等方面,缺乏對整個照明系統(tǒng)能耗的綜合分析與優(yōu)化。因此,本文旨在通過對地鐵車站照明系統(tǒng)的能耗現(xiàn)狀進行深入分析,找出影響能耗的關(guān)鍵因素,并從設(shè)計、施工角度提出相應(yīng)的節(jié)能措施,以期為實際工程提供參考。

1 布置節(jié)能燈具

選用高效節(jié)能燈具不僅能顯著降低能耗,還能提高照明質(zhì)量,延長燈具壽命^[2]。本次選用LED燈具、緊湊型熒光燈完成節(jié)能燈具布置設(shè)計。地鐵車站的節(jié)能燈具布置設(shè)計需要結(jié)合車站的實際情況和照明需求進行合理規(guī)劃,具體設(shè)計方案如下:

站臺層:站臺層是地鐵車站中人流量最大的區(qū)域,因此需要設(shè)置高亮度、大功率的燈具,以確保站臺區(qū)域的照明充足。通常這些燈具會被安裝在站臺頂部,以實現(xiàn)均勻、無死角的照明效果。

站廳層:站廳層是乘客進出地鐵站的場所,需要為乘客提供明亮的視覺環(huán)境,以便乘客快速找到 自己需要的信息。因此,在站廳層可以布置筒燈、燈盤等照明設(shè)備,以滿足乘客的照明需求^[3]。

出入口:出入口是連接地鐵車站和地面的通道,需要為乘客提供足夠的照明,以便乘客安全進出地鐵站。在出入口可以設(shè)置亮度適中的燈具,如LED燈具等,以實現(xiàn)節(jié)能和舒適的照明效果。

廣告區(qū):地鐵車站內(nèi)的廣告區(qū)是商業(yè)區(qū)域,需要為廣告和商業(yè)活動提供足夠的照明。在廣告區(qū)可以設(shè)置高亮度的LED燈箱或LED顯示屏等廣告照明設(shè)備,以滿足商業(yè)需求^[4]。

以此為基礎(chǔ),開展燈具布置,結(jié)合維護與管理措施,可以進一步降低能耗。

2采用智能照明控制

智能照明控制設(shè)計是實現(xiàn)地鐵車站照明系統(tǒng)節(jié)能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一,可設(shè)計一個集中管理系統(tǒng),對整個地鐵車站的照明系統(tǒng)進行集中管理和監(jiān)控。通過平臺實時監(jiān)測各個區(qū)域和燈具的照明狀態(tài)和能耗情況,并根據(jù)需要進行遠程控制和調(diào)整。智能照明控制原理如圖1所示。

智能照明控制系統(tǒng)通過傳感器檢測到的環(huán)境信息和人員動態(tài)來實現(xiàn)燈具的 自動開關(guān)、亮度調(diào)節(jié)等功能。為了滿足控制需求,本次在一個發(fā)光的配電盒中安裝了一個智能化發(fā)光系統(tǒng)模組。此外,在站內(nèi)公用區(qū)域還分別安裝了節(jié)能照明配電箱和普通照明配電箱,并且每個配電箱旁都設(shè)有一塊七鍵智能型控制板。為方便接線,同一燈具配電箱中的各組件采用了手拉手形式連接。圖2為智能照明配電箱系統(tǒng)示意圖。

從圖2可以看出'公共區(qū)普通照明配電箱配備了8通道切換負荷輸出模組和DALI調(diào)光模組'用于控制各回路的照明'包括應(yīng)急照明和普通照明。該燈光控制系統(tǒng)與BAS系統(tǒng)結(jié)合'實現(xiàn)了對整個燈光系統(tǒng)的集中監(jiān)測。同時,負荷自鎖式回饋功能能夠檢測燈管是否損壞'并通過電腦發(fā)出警報,準(zhǔn)確顯示故障燈的位置。

3 配電網(wǎng)零線采用多點接地

配電網(wǎng)零線多點接地技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種節(jié)能技術(shù),其通過優(yōu)化配電網(wǎng)結(jié)構(gòu),提高供電效率,從而達到節(jié)能降耗的目的。多點接地技術(shù)通過在地網(wǎng)上設(shè)置多個接地點,將零線電位維持在一個相對穩(wěn)定的范圍內(nèi),有效避免了零線電位的偏移^[5]。配電網(wǎng)零線多點接地原理如圖3所示。

在實施多點接地技術(shù)時,需要注意以下幾點:首先,要合理選擇接地點,確保零線電位穩(wěn)定;其次,要定期檢查接地電阻,確保其符合標(biāo)準(zhǔn)要求;最后,要加強線路的維護管理,防止因線路老化等原因引起的安全隱患。

多點接地施工步驟如下:1)考慮到供電負荷、地質(zhì)條件等因素,合理制定車站內(nèi)接地方案。2)清理接地地區(qū)確保接地點周圍沒有雜物、碎石等障礙物。3)選擇適合的接地電極'通常使用鋼材或銅材制作。根據(jù)設(shè)計要求,制作并準(zhǔn)備好所需的接地電極^[6]。4)根據(jù)設(shè)計方案,在選定的位置挖掘合適大小的土坑,然后將接地電極嵌入土壤中,并確保與周圍土壤緊密接觸。5)將接地電極與主線間的接地導(dǎo)線連接,確保連接牢固可靠,并采取適當(dāng)?shù)姆栏胧┮匝娱L使用壽命。6)接地施工完成后,使用專業(yè)的測試儀器測量接地電阻和電位等參數(shù),確保接地系統(tǒng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求。7)系統(tǒng)驗收:經(jīng)過測試和檢查之后進行接地系統(tǒng)的驗收,并填寫相應(yīng)的驗收記錄,確保安全可靠。

通過上述過程,采用配電網(wǎng)零線多點接地技術(shù)優(yōu)化配電網(wǎng)結(jié)構(gòu),提高供電效率,達到節(jié)能降耗的目的。

4優(yōu)化照明布局

4.1 公共區(qū)照明設(shè)計

首先,對于應(yīng)急照明兼作一般照明使用的、在照度有特別需求的關(guān)鍵點位應(yīng)盡量設(shè)置應(yīng)急照明。對于應(yīng)急照明僅應(yīng)急情況下啟用的,應(yīng)選擇一個(或多個)回路的一般照明覆蓋對照度有特別需求的關(guān)鍵點位,為下一步的節(jié)能打好基礎(chǔ);當(dāng)然,將應(yīng)急照明設(shè)置在照度有特別需求的關(guān)鍵點位可減少應(yīng)急照明的總體數(shù)量。本次公共區(qū)域照明設(shè)計圖如圖4所示。

4.2區(qū)間照明設(shè)計

由于地鐵線路軌道燈的輻射范圍可達一百米,因此,在不影響行車情況下,可適當(dāng)減少應(yīng)急燈的數(shù)量。擬將已有的應(yīng)急照明設(shè)計成兩個相互獨立的電路,其中一條保持原有的常開型,另外一條保持正常關(guān)閉,但在發(fā)生突發(fā)事件時可以聯(lián)動,既可滿足現(xiàn)場各種情況下的不同需求,又可實現(xiàn)有效節(jié)能。圖5為簡化后的隧道區(qū)間照明布局示意圖,其中“N”為一般照明回路,“E1”和“E2”為拆分后的應(yīng)急照明回路。正常運營期間,僅開啟“E1”(或“E2”)回路,“E2”(或“E1”)回路照明在緊急情況下聯(lián)動開啟。

此外,后期亦可考慮取消一般照明的設(shè)置,并使應(yīng)急照明具備調(diào)光功能,正常情況下處于低亮度的節(jié)能模式,應(yīng)急情況下自動切換為高亮度模式,亦可達到最大節(jié)能的目的。

4.3 設(shè)備區(qū)照明設(shè)計

當(dāng)前設(shè)備區(qū)照明節(jié)能普遍采用人員管控措施,要求人走燈滅,但實際執(zhí)行效果不佳,且給工作帶來了諸多不便。對于設(shè)備區(qū)走道、風(fēng)道等區(qū)域的一般照明,優(yōu)先考慮采用聲控,有較多照度或作業(yè)需求的可考慮聲控與手動開關(guān)相結(jié)合的控制方式;對于設(shè)備房照明的控制開關(guān),應(yīng)設(shè)置在設(shè)備房的出入口,有兩個及以上房門的,應(yīng)具備雙控或多控功能,方便員工從任一房門進出。

5實例分析

5.1 工程概況

本次以某地鐵線路為對象開展研究,其全長為169.8 km,在線路上有70個臨時施工電源點。在施工前期,對永久性工程的外部電源引出點和線路路徑、車站位置、臨時工作地點的位置進行了調(diào)研,獲得了各個臨時工作地點的用電量、電源引接能力、車站負荷等資料,在這些資料的指導(dǎo)下,進行了供電設(shè)計。在該工程的供電建設(shè)中,將新建3個10 kv變電站,需要預(yù)先鋪設(shè)外部電力線,并利用外部電力線,為車站和鄰近的臨時施工點提供電力。

5.2 工程準(zhǔn)備

根據(jù)列車不同運營情形,地鐵的燈光控制方式如下:周一至周五,高峰時段全部開啟,即全亮模式;其他時段采取平峰方式;晚上乘車的人較少,采取低峰方式;假日期間,員工可以根據(jù)工作的實際狀況進行適當(dāng)調(diào)整。同時,系統(tǒng)保留了空白模式,以滿足工作人員在不同照明條件下的操作需要。表1列出了各種操作模式。

選取兩個相似的地鐵車站,一個采用傳統(tǒng)照明系統(tǒng),另一個采用節(jié)能設(shè)計。首先記錄兩個車站的照明功率、燈具數(shù)量、布置方式等參數(shù),然后在列車運營期間,監(jiān)測并記錄兩個車站的實時能耗數(shù)據(jù),最后對兩個車站進行照明效果評估,包括照度、均勻度等指標(biāo)。

5.3 工程結(jié)果

綜上,完成測試。統(tǒng)計并比較兩個車站的維護成本,包括燈具更換頻率、維修費用等,如表2所示。

與傳統(tǒng)方法相比,節(jié)能設(shè)計將照明功率降低了一半,從而顯著減少了能耗和電費支出。節(jié)能設(shè)計還延長了燈具的壽命,相比傳統(tǒng)方法,燈具壽命增加了100%,這減少了燈具的更換頻率和維護成本。綜合考慮節(jié)能效果、節(jié)省的電費和維護成本,地鐵車站照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計為地鐵車站的運行和維護帶來了顯著的經(jīng)濟效益。綜上所述,地鐵車站照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計與施工研究具有重要的意義,其不僅有助于降低能耗和運營成本,還具有明顯的環(huán)保和社會效益。因此,推廣和應(yīng)用地鐵車站照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計是十分必要的。

6 結(jié)束語

地鐵車站照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計與施工是當(dāng)前城市軌道交通領(lǐng)域關(guān)注的焦點。通過合理的設(shè)計和施工,可以有效降低地鐵車站的照明能耗,提高能效,為綠色低碳城市建設(shè)作出貢獻。未來,隨著技術(shù)的不斷進步和應(yīng)用,地鐵車站照明系統(tǒng)的節(jié)能潛力還有待進一步挖掘。因此,應(yīng)繼續(xù)關(guān)注相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展動態(tài),不斷優(yōu)化節(jié)能設(shè)計與施工方案,推動地鐵車站照明系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

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2024年第11期第13篇