铁路站场照明节能灯具的创新设计

沈 驹，刘军启

0 前言

长期以来，铁路站场的照明特别是在电气化区段一直采用一般的道路照明灯具，容量大、光损多，不适用于铁路特殊的环境和特点。为此，铁道部要求铁路行业推动绿色照明工程，在“十一五”期间铁路二等以上车站将基本普及节能光源和智能化控制技术。随着铁路站场改造和客运专线的蓬勃发展，用于铁路站场的节能型绿色照明灯具研发提上了议事日程。

1 铁路站场照明的现状和特点

在我国的铁路站场照明中，中小站居多。室外场所及露天无棚站台远远多于有棚站台，但是很多室外场所及露天无棚站台没有专用的照明灯具，大多采用现成的普通道路照明灯具进行照明。根据相关知识，道路照明灯具是为了配合交通工具、行人的交通需求而设计的，其特点是灯具为截光型灯具，该灯具内部的反光器采用蝙蝠翼配光，通过选择合适的光源、高度、仰角使道路照明组成一个视觉的最佳方案，以达到沿行车方向提供最佳照明。该灯具的光线主要投射在灯具左右两侧，而铁路站场及站台一般为狭长形，特别是由于目前大部分车站已经或正在完成电气化改造任务，在站场、站台上基本采用的是沿股道方向安装灯头（缘于电气距离的规定，不能垂直股道安装）。该安装方式偏重两侧股道的照射，铁轨过于明亮，而站台照度不够，对灯具的照明利用率不高，也达不到规定的照度要求。如采取缩小灯柱布置间距的方法进行弥补，则在有限的站场站台长度内，灯柱的数量就会增多，既增加了照明成本和电能的损耗，也影响车站的整体美观。

铁路站场、站台照明，特别是中小站台，主要是为乘客上下车、邮政运输车及其他设备提供照明。几乎没有交通隐患，站场、站台为狭长形，照明光线应按股道方向延伸。

站台上不设置较高的灯具以便于维修，也符合电气化铁道对带电距离的要求。因灯柱高度较低，灯具的外形需小巧一些、并应整体协调。

由于高度的局限，光源功率不宜太大，但应能达到照度要求，站场、站台行人及工作人员能辨清较大的物体。

考虑到站场上其他设施的布置，灯杆的间隔距离不能太小，要达到标准要求的地面照度和均匀度。

2 灯具研制设计要求

节能照明灯具的主要技术指标：光源为高压钠灯；功率为150 W；灯柱高度为4.8～5.2 m；灯柱挑长为0.5 m；灯具仰角为30°；灯具效率为66.5%；灯头防护等级为IP65。

在确定灯具高度和布灯间距的前提下，根据站场不同使用场所确定使地面照度达到行业标准要求的照度值，均匀度大于0.25。

灯具光线的输出方向为向前方远处伸展。反光器的输出光线要增多向前输出的光，减少两侧的光，提高灯具内光输出的利用率。

进行模拟配光：绘制一个符合站台照明环境要求的反光器配光曲线理论原理图。然后根据该配光曲线图，通过计算机设计软件进行反推光学理论对反光器的结构设计，经比选完成反光器初步的设计方案。

用照度计算软件，计算站场不同使用场所的照度值，从理论上检验是否符合照度值的要求。

3 研发后的铁路站场照明节能灯具特点

北京电铁通信信号勘测设计院与其他单位合作成功研发了专用于“铁路站场照明节能灯具”。它采用提高反光器光学质量，降低光损，改变光输出方向，解决灯具在垂直方向光通量分布低和均匀度不高的问题，达到节能和减少成本的目的，使配光曲线能完好地检验设计照度的实际情况，较大幅度地提高了灯具的输出效率。

该灯具的灯头、灯盖由铝合金压铸制造，采用一体化设计，电器元件采用内装式结构，为便于维修，灯头为上开结构，灯具表面静电喷塑处理。灯头内反光器采用镜面鱼鳞纹铝板模压成型，表面阳极氧处理。透光罩采用高透光率、不易碎PC罩，并用硅橡胶密封圈与灯头密封。

该成果的主要创新点就是反光器的研制，有效减少了灯具在铁路特定环境的最大光损，克服了常用道路照明灯具因采用蝙蝠翼配光的不足，使光线的输出和利用率大幅提高，光色均匀、柔和，大幅提高了照度均匀度，照明效果理想。铁路站场照明节能灯具配光曲线对照见图1。铁路站场节能灯具逐点照度计算值如表1所示，表1的测试条件：路灯杆高度为5 m；高压钠灯功率为 150 W；灯头仰角为30°；测量范围为30 m×8 m；布灯方式为面对面布灯距离30 m。

图1 铁路站场照明节能灯具配光曲线对照图

表1 铁路站场照明节能灯具逐点照度表

按表1的实测数据可计算出：平均照度51.6 lx；最大照度179.2 lx；最小照度14.67 lx；均匀度0.28 lx，各种数据完全达到了铁路标准规定的有关数值。该产品对推动铁路行业绿色照明工程做出了积极响应，结合行业特点进行科技产品创新，对铁路节能降造进行了积极的探索和尝试。

从改进后的灯具配光曲线图可知，该灯具克服了原蝙蝠翼配光的不足，减少了反光器向两侧扩散的光线，光线向中部集中成狭长形，使沿站台方向能得到更多的照明。

4 经济效益

按改建一个中等站计算，站台灯柱24基，岔区及辅助照明6基，共计30基。按新型灯具使用测算每基灯柱可节电200 W，即一个中等站可节电6 kW，按夜间照明 10 h计算每天可节约电能60 kW·h。每年每个站即可节约电能 21900 kW · h，铁路营业线车站如此之多则经济效益非常显著。

5 结束语

铁路站场照明节能灯具是适合铁路无棚站台及室外场所照明的新型节能灯具。该产品能满足铁路站场特定环境的要求与应用，具有改善铁路电力负荷紧张，创造舒适的视觉照明环境等特点，可节约成本，降低工程造价，经济社会效益显著，填补了国内铁路无棚站台及室外场所照明的空白，铁路无棚站台及室外场所向节约型、环保型发展是必然趋势，因此该灯具具有很好的推广应用前景。

[1]TB10008-2006铁路电力设计规范.

[2]GB9468-1988 道路照明灯具光度测试.

[3]邹吉平.灯具配光曲线及其标准格式[J].照明，2007，（8）：79-84.