高铁客站照明智能化与节能降耗的优化建议

欧丰榕



高铁客站照明智能化与节能降耗的优化建议

欧丰榕

福州枢纽改造工程建设指挥部

照明用电是铁路客运站尤其是高铁站的主要能耗。如何有效降低高铁客运站的能耗、节约能源，本文对福州站照明能耗情况进行统计分析，发现其中存在的一些问题，并提出了在光源选择上采用LED技术、在光源分布设计上因地制宜强调特殊性和差异性、在管理手段上采用智能化控制等措施，以期通过LED灯具与智能照明控制系统的有机结合，实现站房照明使用过程的节能控制及动态管理，实现高效节能和绿色环保的目的。

高铁客站 照明 智能化 节能

近几年，随着高速铁路突飞猛进的发展，据不完全统计，全国新建高铁客站600余座，建筑形式多为高空间、大跨度，是地方标志性建筑之一。照明用电是铁路客站主要耗能设备（除了中央空调外），照明用电量占车站总用电量的42%左右，如何避免照度过高而增加整体耗能，又不因照度过低而影响车站的基本使用功能，实现客站照明节能降耗增效益，是值得铁路建设者深入研究的问题。

1 高铁客站照明耗能现状统计

在这电能充足的时代，人们对照明耗电不以为然。全国高铁站房、候车及站台雨棚照明多采用金属卤化物灯直接照明方式。以福州站照明耗能统计为例，改扩建后的福州站规模为7个站台14线，无站台柱雨棚面积为61567.7m2，三联拱型钢结构雨棚最大跨度达64.85 m，最高高度 20.9 m，最低高度11.2 m，站台雨棚共安装了150 W大功率金卤灯1364盏，用电量为189.330 kW。新建高架候车室面积12213.8 m2，76 m大跨度，高度约22m，共安装474盏金卤灯，用电量为37988 W。新建北站房面积为24995 m2，76m大跨度，大空间高度约26m，安装1761盏金卤灯，用电量78066W。既有南站房及高架候车室面积15359 m2，照明用电量约150 kW。福州站照明总用电量达455.38 kW，每小时耗电量约455kW·h，每天按8小时使用照明计算，年耗电量约132.86万kW·h，照明电费约116万元。这对车站运营成本是个不小的负担。详见表1。

表1 站房各区域照明耗电统计表

注：以上统计数据均为公共区域照明，不含办公场所。

近年来，车站为了节约用电成本，车站夜间站台雨棚照明灯开启较少，有时甚至不开，整个站台较为黑暗，影响旅客乘降安全及舒适性。

2 高铁客站照明设计中存在节能意识不足的现象

高铁客站站房及雨棚普遍是高大空间，照明设计基本是按《铁路照明设计规范》（TB 10089-2015）的标准照度执行，对灯具布设基本是平均分布、均衡设计，为满足设计标准的照度，所需灯具数量、光源功率及用电量将会较大，使得整体照明能耗增加，达不到节能降耗的要求。

铁路客站普遍存在照明设计与广告设计脱节的现象，完全不考虑广告屏幕照明对周边环境的影响，最突出的现象就是旅客地道内的广告屏幕大、密集且24小时开启，尽管增强了部分旅客地道的照明，然而旅客地道照明仍按常规布设，造成光源不必要的浪费，达不到节能降耗的要求。

照明控制系统设计大部分仍采用传统的开关控制，需要人工操作才能完成。局部采用声控和时控控制，智能化程度较低，节能效果不显著。

3 高铁客站照明节能降耗的优化建议

3.1 高效节能光源的选择

在满足照明质量的前提下，应尽可能选择高光效的光源。随着LED技术和性能上的突破，其应用领域逐步拓展，现在已经广泛用于室内外照明、装饰照明、城市景观照明、车灯、信号灯等多个照明领域，具有高效、节能、环保、寿命长、体积小、响应速度快、耐振动、易维护等优点。通过各种灯型技术参数的比较（见表2）可见，LED灯光效最高，对高效节能而言，LED灯显然是最佳选择。

表2 常用灯具光源参数指标比较

近年新开建的站房雨棚照明灯已开始采用LED灯，这对节能降耗而言，是可喜的进步。采用LED灯在用电功率选择上比金卤灯降低了30%，原70W金卤灯可选用50W LED灯替代，原150W金卤灯可选用100W LED灯替代。总体可节约用电能耗30%，LED照明产生的效益显而易见。电子节能灯虽然提高了节能效果，但由于使用了污染环境的重金属汞，不宜推广应用。现在LED灯已作为第四代绿色照明正在推广应用中，在铁路客站照明中更要大力推广应用。

3.2 光源分布设计应因地制宜，达到节能降耗的目的

光源分布设计应改变以往平均分布、均衡设计，按照周边环境进行差异性设计。一是在满足灯具最低允许安装高度及美观要求的前提下，可降低安装的高度，以节约电能。二是对同一大空间中有局部小范围高照度要求的，应优先采用局部照明来满足节能要求。例如高铁客站高架候车室的大空间照明，可因地制宜，选择人流通道上方布设，照度可从原来200 lx降到150 lx或100 lx标准，候车座椅区域照明照度要求高，可结合广告视屏布设结构造型以降低照明安装高度，既满足标准照度（即旅客阅读）要求，又降低了光源的用电功率，实现节能降耗。三是根据周边环境因素，做特殊设计或差异性设计。例如旅客地道两边侧墙均设广告屏幕是按30W/m2设计，已采用LED灯，而且广告屏幕大、密集，对周边的照度增强了较多，地道顶部的光源设计可根据广告的照度相应减少，实现节能降耗。

总之，应将节能意识贯穿照明设计的始终，从设计源头加以控制，在照度满足标准要求的条件下，因地制宜布设光源，尽可能不浪费光源。

3.3 通过LED结合智能照明控制系统，以实现高效节能

我国是一个资源紧缺的国家，但在日常的生活中，人们并没有意识到这一点。站房公共区域照明均采用手动开关，经常出现“长明灯”或不及时关灯的现象，从而造成能源的浪费，也会缩短灯具的使用寿命。对此，采用智能照明控制系统是照明使用过程中最有效的节能控制方法。

LED 智能照明系统充分利用时钟控制、红外移动控制及照度传感器等电子技术、通信技术和计算机网络技术，将建筑物内的各种 LED 照明器具有机连接在一起，实现智能、全自动、有效的管理和控制。

从福州站站房各区域照明耗电统计可知，站台雨棚区域照明耗能最大。① 可以通过LED 智能照明控制系统，将每趟列车到、发时间，接、放客时间编入程序，利用时钟控制，实现准时开启关闭照明灯具；② 根据LED 模块可以有选择地开启所需的照明，例如动车到达车站，可以有选择的打开动车组短编组或长编组长度范围的照明灯具，福州站动车组短编组最长是213.5m，长编组应是427m。开启局部照明既能满足旅客乘降安全和舒适性，不必将整个500m站台雨棚灯都开启；③利用红外移动控制及照度传感器实现LED 灯调光功能，LED 调光范围在1%～100%，色温可调范围2700～6500 K，CRI>90，光通量2050 lm，利用智能传感器感应室外亮度来自动调节灯光，更重要的是借助自然光照明，根据天气的不同变化，调整照度到最合适的水平，达到高效节能的目的。④借助通信、互联网技术实现智能化、人性化、个性化控制，提高客运值班员工作效率，缓解车站定员紧张问题。通过智能照明系统的推广应用，能够实现对LED灯编码，并能借助APP识别技术，使客运值班员工作效率大大提高。值班员可通过手机，能够在站房各区域进行自动识别，避免了寻找位置的麻烦。借助智能化照明系统，也可实现遥控开启、闭合照明灯具，大大方便了值班员的操作。⑤有效保护光源及灯具，降低照明系统的运行费用。智能照明控制系统能成功抑制电网冲击电压和浪涌电压，使灯具不会因上述原因而过早损坏。还可通过系统人为地确定灯具的工作电压、电流限制，提高灯具寿命。智能照明控制系统采用了软启动和软关断技术，避免了灯具的热冲击，使灯具寿命进一步得到延长。这样不仅节省了大量灯具，而且也减少了更换灯具的工作量，显著降低了照明系统的运行费用。

总之，照明的节能应是提高整个照明系统的效率，不应在损失主要照明质量的情况下，片面地强调节能。站房各区域通过LED灯具与智能照明控制系统的有机结合，能实现站房照明使用过程的节能控制及动态管理，具有显著的节能效果，且能达到经济效益和社会效益双丰收的目的，建议予以积极推广。只有把节能降耗的理念贯穿于照明系统的设计、光源选择、智能化控制等各个环节，才能真正实现高铁客站照明节能降耗、节能增效及绿色环保的目的。

[1] 张伯敏.高铁客站照明技术的运用及节能降耗的思考[J]. 上海铁道科技, 2013(1): 99-100.

[2] LED照明智能控制系统培训资料

[3] 万斌，景德炎，赵俊波. 高铁大型站房候车区的照明现状与优化建议[J].照明工程学报，2014, 25(5).