铁路客站绿色照明及LED应用研究

管亚敏

(中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北 武汉 430063)

引言

根据《中长期铁路网规划》，到2015年我国将建1000余座铁路客站，建设绿色铁路客站是当务之急，高效节能的铁路客站绿色照明设计[1-3]可提高铁路运输的服务质量、提升站房建筑的美观性，是实现照明节能、打造绿色客站的关键。本文通过对近年建成的各类铁路站房的照明设计、维护管理的实地调研和站房各空间照明数据的实测，对站房照明存在的问题进行了梳理总结，提出了影响照明质量和节能的典型因素，并对各影响因素进行模拟分析。调研了目前各类光源在铁路站房的应用情况，针对LED光源的特点，提出铁路站房采用LED替代传统光源的可行性和推荐适用场所。试图通过对站房照明现状的调研总结分析，找出问题的实质并加以改善，不断提高铁路站房照明设计质量，为今后铁路客站绿色照明设计提供参考。

1 站房照明现状调研分析

根据《铁路旅客车站建筑设计规范GB 50226—2007》的规定，客站站房规模分为四种：特大型、大型、中型、小型。本次调研就每种规模分别选取了2～3座典型站房，在夜间时段(19：00—22：00)，按照《照明测量方法GB/T 5700—2008》的要求，进行各项照明指标的测量。实测了各站房空间的地面平均照度(lx)、照度均匀度、显色指数(Ra)、功率密度值(W/m2)等数据，对各空间天花高度、布灯方式、布灯间距、光源、功率及照明设施完好性进行了调研分析。调研发现，不同类型车站的基本照明情况类似，为了说明问题，本文以京沪高铁的一座中型站为例进行分析，实测的车站各空间的照明数据见表1。

表1 车站各空间的照明情况Table 1 Lighting situation for each space station

从表1可见，进站厅入口挑檐、二层候车厅和普通站台等空间的各项参数均达标，其他空间存在个别参数不达标的情况。分析实测数据不达标的情况，主要有以下几方面的原因：

一是受开关灯控制、维修情况等客观因素影响，造成照度、照度均匀度不达标，如：一层候车室、进站厅区域部分灯具关闭或已损坏。二是功率密度较低照度不达标场所，往往是所选择的灯具总功率偏小或灯间距过大(3.6m×6m)所致，如：出站通道；三是功率密度过高照度不达标场所，主要是采购的灯具效率过低或维护不到位造成的，如：售票厅。四是光源类型的不合理导致显色指数明显偏低，如：出站通道使用了光源不达标的荧光灯；五是灯具配光选择不合适，即使平均照度满足标准，照度均匀度仍表现很差的结果，如：基本站台。

通过上述分析，排除灯具损坏、未全部开灯等原因，我们认为灯具光源的选择是否正确、布置方式合适与否对最终的照明效果影响重大，为了更直观了解影响照明效果的因素[4]，本文借助Dialux软件[5]进行模拟验证，分析了建筑材料反射率、灯具的配光和布灯方式三个因素对照明效果和照明节能的影响。

2 影响照明效果的因素分析

2.1 建筑材料反射率的影响

在该项影响因素的模拟中，空间尺寸设定为：L×W× H(长×宽×高)=50m×50m×21m，灯具采用IGuzzini MM97Reflexeasy 42.7W LED筒灯，布灯方式均采用单灯均匀排列，将地面、天花、墙壁设置不同的反射率组合，模拟计算地面处的照度见表2。

表2 不同材料发射率的模拟计算结果Table 2 Simulation result of different materials reflectivity

从表2可见，建筑材料表面反射率的不同，会对照明效果产生较大的影响，同等照明功率和方案条件下，各表面的反射系数越高，室内空间的照度值越大。此对比表明，在照明设计中应充分调研使用场所各表面的反射率，并在选择照明灯具、功率时重点考虑此因素。另外也说明，提高室内建筑材料表面的反射率也是照明节能的一个有效措施。

2.2 灯具配光角的影响

模拟验证中我们选择同一品牌同一系列的不同配光角的灯具，包括14度、30度、62.8度共三类，建筑材料表面的反射率为：地面0.4、顶棚0.8、墙壁0.7，采用均匀布灯方式，计算地面处的照度和照度均匀度。模拟计算了两种空间尺度，分别为L×W× H(长×宽×高)=50m×50m×21m和L×W× H(长×宽×高)=50m×50m×8m，模拟结果见表3。

表3 不同配光角灯具的模拟计算结果Table 3 Simulation result of different angle distribution

从表3可见，在实现相同平均照度的基础上，高空间采用窄配光角灯具，功率密度最低，且可达到较好的均匀度。低空间则需要采用中或宽配光角的灯具，才可实现较好的照度均匀度。根据空间高度和照度要求，选择合适的配光角的灯具是合理设计的重要环节。选取合适配光曲线的灯具，也可以有效降低照明功率密度，实现照明节能的目的。

2.3 布灯方式的影响

该项模拟计算的空间尺寸为：L×W× H(长×宽×高)=50m×50m×21m，材料反射率分别为：地面0.4，顶棚0.8，墙壁0.7，选择IGuzzini MM97Reflex Easy,42.7WLED筒灯，吸顶安装，设定其维护系数为0.8，计算不同布灯方式下(见图1)，地面的照度和照度均匀度见表4。

表4 灯具不同组合方式下的模拟计算结果Table 4 Simulation result of different lamp arrangement

根据以上计算结果，在使用下射筒灯的情况下，在距高比一致、照明功率、灯具总量相同的前提下，通过选择合适的配光曲线的灯具，不同布灯组合形式对照度影响不大，差别基本在5%以内。在具体设计时，应综合考虑空间高度、天花形式和维修马道等各种因素，合理选择灯具间距，进行灯具组合排布。

3 LED在站房照明的应用分析

站房照明中光源的选择应结合光效、色温、显色指数、光源寿命和价格等因素确定，选择光效高的光源和灯具有利于节能。在售票厅、候车厅等需要较高辨识度的场所，应选择显色指数高的光源，铁路站房的高空间场所，维修困难，宜选择寿命长的光源。根据调研结果，目前站房照明应用较多的光源主要有金卤灯、荧光灯等，部分站房景观照明采用了LED光源。其中，金卤灯的启动时间比较长，且紫外线含量高，适用于需要长亮的高空间场所，荧光灯价格便宜，适用于空间高度小于7m的空间。随着LED技术的逐渐成熟，LED灯在铁路照明中的应用也越来越广泛，LED具有体积小、寿命长、光效高、热量低、调光方便等优点。在铁路站房的应用中，可针对LED这些特殊的优势对传统光源进行替换使用。LED在铁路站房中适用的场所见表5。

表5 LED优点及应用场所对应表Table 5 Table of LED advantage and apply area

LED高效节能、绿色环保、寿命长，在调查中已有部分铁路客站开始尝试使用。但由于目前LED灯具价格相对较高，各灯具品牌的质量参差不齐难以控制采购灯具的质量，没有完善的LED验收标准等原因，在站房照明中还没有大面积使用，目前主要用于显示屏、导向标志灯箱和广告灯箱等。随着LED技术的不断成熟、价格下降及相关规范标准的出台，LED灯具的应用比例会逐渐上升。在应用的过程中，建设、设计和施工单位应建立完善的核查措施，对灯具的光学效果和安规等方面进行质量把关。

4 结论

本文通过对目前我国铁路站房的照明现状实地调研，分析提出了影响照明效果和节能的因素及改进措施，研究提出了LED光源在铁路客站照明中应用的方法和前景，为站房绿色照明设计提供了切实可行的指导意见。实现铁路客站绿色照明除设计优质高效的照明方案、采用绿色节能光源外，还应考虑安全环保、智能控制等多方面的因素，同时与照明运营管理密切相关。

[1] 王宁.铁路站房照明系统的设计[J].科技创新与应用,2013(1):14-15.

[2] 宋海涛.铁路客站站房照明设计的整体思路与方法[J].山西建筑,2014,40(1):39-41.

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[4] 戎海燕,管亚敏,荣浩磊.铁路站房照明效果评价指标体系研究[J].照明工程学报,2012,23(1).

[5] 樊烨,裴雷. Dialux软件在铁路客运站房照明设计中的应用[J].电气应用,2014,33(2):25-32.