智能照明控制技术在地铁 车站 中的节能运用分析

赵素甲

天津三号线轨道交通运营有限公司 天津市 300000

【摘 要】近年来，我国的地下铁路建设高速发展，截止目前全国已经超过70条。地下铁路具有舒适、方便、快捷的优点，已成为人们出行的首选方式。然而随着地下铁路的飞速发展，与之相关的节能降耗问题也愈加重要，特别是车站内照明相关的节能用电，更是所有问题中的重中之重。 本文结合了我国地下铁路在照明上的技术现状及特点，从中提出了几个重要技能进行研究，并讲述了智能照明控制技术在地铁电气节能中的运用分析。 

【关键词】地铁，智能，照明，节能

1. 引言

当下地铁已经成为我国都市中一种主要的交通工具，是城市经济发展的命脉，据规划，全国地铁总历程未来将达到1.4万公里，涉及80个城市。然而近年全社会用电量持续保持高速增长，电力供需日益偏紧，而未来地铁预计年耗电将达400亿度，约占未来全国总电耗的5‰以上。在2018(第三届)中国城市轨道交通节能技术高峰论坛上，中国工程院院士、清华大学教授江亿指出“如何降低地铁车站电耗已成当务之急。”为此，智能照明控制技术在地铁车站中的节能运用中崭露头角。

2. 地铁车站内照明配电的分类及特点

地铁内部照明系统主要包括以下几个方面：车站区间隧道里所需要的照明用电；车站内部照明所需要的照明用电。本文主要是对地铁车站内部动力及照明系统的控制方式、配电问题和设计原则等方面的进行研究，探讨节能用电的技术分析。

地铁车站的照明主要有安全电压照明、正常照明、广告照明、应急照明等几种方式。其中工作区域的安全电压照明、正常照明、广告照明、应急照明的耗能主要保持在1:4:2:1，正常照明及广告照明占主要部分。另外，在控制室、通信室、信号机械室、变电所、人行通道等重要场所，在转弯处、20m以内的直线段需要设置疏散标志照明。

其中，车站照明的供电方式有如下特点：

1. 配电线路主要采用树干及放射式的配电方式； 

2. 正常照明、广告照明采用220V的交流电压，由配电间普通配电箱配电；

3. 应急照明及疏散标志则由专门的应急照明系统配电，由配电间应急配电箱配电；

4. 车站照明配电间均设在站台和站厅两侧，每一个照明配电间均有两个控制照明的总控制箱，各自承担50%的公共区域，交叉向站内提供照明。 
   　　（5）广告照明一般属于正常照明的一部分，也由照明配电间集中控制。 

3. 智能照明控制技术在车站照明节能中的运用研究

目前，车站照明是地铁设备主要用电设施之一，几乎完全依赖于人工照明，达到整个车站环境照度均匀、无阴暗面要求，但由于每日运营时间较长，也考虑到尽量减少站内不必要的照明，为此研究智能控制技术来达到节能的作用。

地铁车站照明光照及应用主要有以下特点：

①运营时间较长，照明灯具需长时间开启；

②空间面积较大，灯具数量较多；

③乘客流量分布不均匀，不同时段、不同区域照度需求存在差异；

④电气控制装置管理的区域及类型较多，如车站站厅站台、换乘通道、广告照明等。

根据灯具特点，车站照明节能研究主要考虑双向通信，既要实现LED灯具调光控制，又要同时监控该灯具的实时状态，实现单灯单控，来达到节能降耗的作用。

4. 智能照明控制技术在车站照明节能中的应用实施

1. 在配电间内的配电箱安装开关模块或重新增加开关模块箱，利用开关模块实现对所连接回路灯具的智能开闭功能，并在控制箱各模块箱之间预先设定好场景模式或时钟，来自动完成对任一回路灯具的控制，达到预期的照度值，实现不同时段、不同区域的照度需求；

2. 在开关模块开发过程中添加自反馈功能，实现对灯具运行时间、亮灯情况的实时检测及记录存储功能，这为节能分析及灯具全寿命周期维护提供数据支持，还可以根据记录迅速判断出故障回路，节约运营人员维修时间；

3. 通过日程管理模块实现时间场景控制，对灯光的定时开闭进行定义，在每天早高峰7：00-9：00，将站厅站台的灯光缓缓开启到一个合适亮度，在深夜11:00-6:00，自动关闭全部的灯光照明，只剩余应急照明。也可以利用光电感应开关通过测定工作面的照度与设定比较，来自动控制照明开关，来实现不同时段的照明需求，这样更可以在高架站最大限度地利用自然光；

地铁照明智能控制模式可如下设置：

4. 每个车站在综合监控电脑添加场景控制面板，实现对区域灯具的场景控制模式，既可以完成对预设模式的一键操作，又可以实现更多的场景定义及照度调节功能，满足不同层次的需求。其中车站运营人员也可以通过控制面板，按其对不同时段预设的场景，定时调整开启相应的模式，来实现对单个灯具、单个回路、群控等更为灵活的功能。

5. 应急情况下，实现自动解除调光及节能控制模式，启动在应急状态下对各区域内用于应急工作状态的照明灯具放弃调光、时钟等控制，使事故状态下保证照明达到100%运行状态。

5. 智能照明控制技术节能效果分析

1. 智能照明模式控制下，以某车站站厅站台公共区域举例，按每个车站2000套LED灯具，每套灯具功率60W，每天运营17小时（早6:00-晚11:00）计算，传统照明1天用电量约为2040kWh；利用地铁照明智能控制模式，公共区域灯具全用电量开启时间折合约为12.4小时，智能照明1天用电量约为1488kWh。利用智能照明模式控制照明的开启，可智慧节能27%左右，节能效果良好。

2. 单灯单控和调光控制模式下，利用光电感应对某些场合可根据室外光线的强弱调整室内光线，比如在车站存在大量设备房间，这些设备房间包括400V配电室、环控机房、环控电控室、通信机房、信号机房、公共通信机房、消防泵房、AFC配电室、屏蔽门控制室、污废水泵房、车站配电间等，有些房间内部安装有窗户，白天可以利用自然光，平时无人在此区域办公。利用光电感应自动开启关闭照明，以某一车站举例，共有26个机房，200套灯具，每套灯具80W，每天运营24小时（0:00-24:00）计算，传统灯具耗电量约为384WkWh。加装光电感应并利用单灯单控后，机房仅在有人工作的情况下照明开启，开启时间折合约为3小时，灯具耗电量约为40.5WkWh，可智慧节能63%左右，节能效果优。

3. 智能照明模式控制下，站台站厅照明可同时利用单灯单控及调光模式，可通过检测人流量大利用感应来实现区域内照明强弱，既可减少由于过压（早晚高峰）所造成的照明眩光，使灯光所发出的光线更加柔和，照明分布更加均匀，又可大幅度节省电能，节能效果更佳。

6. 结语

现在，轨道交通已经成为一个城市重要发展的标志，是社会科技进步和城市发展的必然。随着城市轨道交通向纵深发展，“智慧地铁”作为行业发展的客观需求，已经成为地下铁路发展的必然趋势，而智能照明控制技术属于“智慧地铁”的一部分，可以有效地将LED灯具与智能控制系统结合，来实现更为节能、高效可控的地铁照明，更加满足城市发展的需要。

参考文献：

【1】王聪聪.地铁年耗电量将达400亿度，降低车站电耗成当务之急[N]；中国青年报；2018年12期

【2】叶頔.地铁车站动力及照明设计技术研究[J].中铁第五勘察设计院集团公司，2008，21：148-149

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【5】梁人杰.智能照明控制技术发展现状与未来展望[J].南京理工大学，2014，4：15-26