广州番禺广场地铁站公共空间光环境设计研究

马 晔，何治新，刘丽萍，聂卉婧，郑力中

(1.北京清城品盛照明研究院有限公司，北京 100089;2.广州地铁设计研究院股份有限公司，广东 广州 510010)

引言

十四五时期，是我国由全面建成小康社会向基本实现社会主义现代化迈进的关键时期，也是全面推进交通强国建设的第一个五年规划期。这期间的交通运输由“联网互通”向“提质增效”转变，各运输方式的基础设施协调完善。提高公共交通空间光环境水平，促进交通空间的运行效率和质量，是发展高质量交通服务体系的一项重要指标。

公共交通空间已不再是简单的出行空间，已成为集客运、展示、体验、宣传等多种功能为一体的重要公共空间，是商业、文化传播的重要信息传达窗口。光环境也不仅是功能照明的简单要求，为民众出行提供更好的体验，空间体验也是公共交通体系光环境研究的必然趋势。本文从已经建成的公共交通空间实地测量调研入手，从安全、节能、舒适三个维度，探讨地铁光环境设计的要素选择和指标设定。

1 要素选择

城市轨道交通光环境设计研究，分要素选择和指标设定两个步骤进行[1]，通过客观数据与主观调研结合的研究方式，形成对地铁公共空间光环境的评估方法。主要包括安全、节能和舒适三类要素。

安全要素，目前规范提出的指标设定时间在10年前，当时我国交通空间的人流量较小，照度设置可以满足当时的要求。但随着载流量的扩大，乘坐地铁的人流量激增，照度是否满足乘客的迅速疏散要求，需要进行调查研究。

节能要素，可分为设备节能和系统节能。设备节能主要是照明灯具，选取高效照明产品是节能的重要途径。地铁客流量有很强的潮汐属性，上下班时间的高峰时段和平峰时段，客流量差异巨大。而客流量的不同，对照明要求也不同，如果通过控制系统进行模式调节，将有较大的节能空间。

舒适要素，地铁空间的整体舒适感，取决于多类因素，包含光色、频闪、眩光、空间明亮感等，同时地铁空间还有显示屏、导视系统等多类发光源，他们之间的亮度关系也对于整体舒适感也起到重要作用。

2 指标设定

本研究对国内现状的地铁站进行了调研，包含北京、上海、广州等地的37座地铁站的公共交通空间，调研车站覆盖标准站、特色站，对于地铁空间的基础照明情况进行采集(图1)。

图1 北京上海广州三个城市部分调研照片及伪色图Fig.1 Some survey photos and false color maps of three cities in Beijing,Shanghai and Guangzhou

通过实地测量和乘客评价，进行主客观数据的拟合，得出满意度较高的指标范围。对这些指标值从安全、节能、舒适三个层面进行整理[2]。安全方面，主要从照度、均匀度方面总结适合现阶段乘客需求的指标；节能方面，考虑天然采光相结合[3]，照明模式与人流量结合等，总结单灯光效、整体功率密度等指标；舒适方面，引出空间明亮感，对导视系统亮度、色温、显色性、眩光、频闪等舒适相关指标的设计。

2.1 安全指标

2.1.1 照度

通过对37座车站的站房、站厅及通道等空间的照明情况调研，发现每类空间都有10%～25%的局部面积在照度和均匀度方面未能达到现有标准要求。这些站主要集中于较早建成的站。在2016年后，各站都在进行提升改造，新建线和改造后的线路，照度、均匀度和显色指数达标率有较大提升。

将四个不同等级照度的地铁站进行归类，各自举例如图2所示。并将地铁站各等级的照度值进行民众满意度调研，根据不同的照度区间进行归类，结果如图3所示。根据图3可以看出，民众较为满意的照度范围为250～300 lx。

图2 不同照度的地铁站Fig.2 Metro stations with different illuminance

图3 乘客满意度分析Fig.3 Passenger satisfaction analysis

研究对国外的照度值和均匀度值的设置也进行了分析，日本东京地铁照度高达400 lx，目的是通过高照度来减小地下建筑与地面自然光照之间的差距，便于识别标识和方向，适用于高节奏的城市生活。欧美国家人口密度相对较低，地铁空间的照度较低，乘客心理较为放松，巴黎地铁照度只有100 lx左右，纽约地铁的照度也在200 lx。我国交通空间的照度和均匀度指标值，应与公共交通空间中的类型和人流量建立相关性。

结合本次关键参数研究结果，在广州番禺广场站照度方面进行了如下设置。番禺广场站属于枢纽站，换乘客流量大，设定功能照明目标采取了分时段设置的方式。高峰时段设置为270 lx，全功率工作，同时开启功能照明与装饰照明；在平峰时段采用200 lx，仅开启必要功能照明模式；在特殊节假日，装饰灯具可根据需要开启彩光模式，营造活跃放松的氛围。这种设置方式既可满足乘客在高峰时段迅速疏散的需求，也满足在全时段内节能的需求。

2.1.2 过渡区照明

城市轨道交通，由地面到地下，白天天然光强烈，地下空间照度低(图4)。由高照度空间进入低照度空间时，人眼需要一定的适应时间，因此过渡区照明的设计尤为重要。但这方面在实际设计中经常被忽略。

图4 地铁出入口实景照片Fig.4 Actual photos of MTR entrances and exits

一方面，设置合理的过渡照明比例。晴天阳光直射地面照度约为100 000 lx，晴天背阴处照度约为10 000 lx，晴天室内北窗附近照度约为2 000 lx。为减少建筑物内部与外界过大的亮度差，建议此部分的照明应根据出入口的设置方向和周边环境进行设置。在有条件的情况下，可通过不同的模式实现不同的照度水平。在白天日照强烈的情况下，过渡区的照明可设置为500 lx或更高，而夜间则可调低照度水平到200～300 lx之间。

另一方面，过渡区的顶棚常为斜向，很多地铁站的灯具表面直接朝向人群设置，引起强烈眩光。应根据出入口通道/楼梯的结构，在顶部采取垂直向下的照明，或在侧立面安装照明灯具，如图5所示。

图5 地铁空间入口通道/楼梯布灯示意Fig.5 Schematic diagram of lighting layout for subway space entrance passage/stairss

2.2 节能指标

地铁空间面积大、运营时间长，能耗是需要重点考虑的一个因素，相关标准在照明功率密度限值方面也有严格规定。能耗可以通过多种方式综合控制，比如针对不同区域、不同时段设置合理模式，选择综合效能高的光源和灯具；提高室内地面、墙壁、天花板的表面反射系数等。广州番禺站通过光源选择、控制模式、控制系统等方式，采用了多维度节能措施。

在光源选择方面，选取能效等级为I级LED光源，光效大于110 lm/W。在控制模式方面，广州番禺广场站作为重点站和特色站，通过不同模式进行了功率密度的设计。分为三类模式：工作日的高峰时段开启全部照明灯具的白光模式，全功率工作；工作日的平峰时段只开启55%功能照明灯具满足基础通行要求，关闭间接照明灯具，合理控制部分装饰照明灯具开启模式，可实现单日能耗减少28 530.8 W，总能耗降低46.9%；节日开启氛围照明的彩光模式，丰富空间的体验感，单日能耗减少9 868.6 W，总能耗降低16.3%。在全时段运行半年中，达到了整体节能30%的效果。

2.3 舒适指标

2.3.1 空间明亮感

在进行照明设计时，准确把握人们所感受到的亮度非常重要，但地面亮度不能代表整个空间在人眼中形成的感受。本研究引入了空间明亮感来增加对立面亮度的考量，空间明亮感先前主要用于办公空间，引入到轨道交通公共空间，需要进行公式的复核验证，并通过调研数据，推导出合理的量化要求。

通过对现场采访，发现立面照明可提高乘客在空间中辨别方位的速度，并有助于识别远处的换乘通道、引导标识等。而空间明亮感在评价方面，包含了天花、立面和地面等全空间的亮度，可代表乘客对整体环境的感受。空间明亮感(Feu)[4]是人们在观察空间时将天花、墙壁、地面上反射到人的视觉中的光线进行综合评价的指标，即：

(1)

其中，Lg为视野内空间整体平均亮度，即视角左右100°、上下85°范围内亮度的平均值。

通过式(1)和调研结果，可推导出Feu的量化值。但Feu融合了多个面的亮度，如无法落实到具体的立面，使用起来具有一定的难度。本研究将Feu进一步转化为对各立面的亮度值要求，最后通过推荐的反射率范围转化为照度值以方便查找使用，见表1。

表1 站台站厅的立面推荐照度值Table 1 Recommended illuminance value of the elevation of the platform hall

对表1中需要说明的是，通过对场景的调研以及乘客满意度进行归纳，发现人们在地下相对狭小的空间行走时，会有更高的照度需求；在高大宽敞的空间，人会主动降低照明需求。另外在站台层，上车乘客需要迅速做出判断找到上车方向，或下车乘客需要迅速识别离站楼梯等目标。因此，对狭小空间和敏捷度需求高的场所，照度的推荐值也相对较高。

2.3.2 导视标识亮度建议

针对乘客处于地下空间易迷失方向且产生不适感的问题[5,6]，为人们提供明确的导视及方向指示服务而进行的各种指示系统设定起到了关键性作用，其本质上是对空间的延伸。

地铁空间内的导视系统构成多元，进站口、出站口、线路图、电梯方向、紧急出口等构成了标识系统中指示性导视标识，随着电子技术及互联网信息技术的不断发展，地铁空间的导视标识不再是单一的、静态的、扁平化的视觉发展方式，更多的是将静态的标识等信息动态地进行表达，因此导视标识的尺寸、显示方式也更加丰富[7]。

结合现场调研及主观评价，建议在城市轨道交通车站内将导视标识的亮度限值设置在表2的范围。该值为实际亮度，区别于产品性能要求参数。

表2 导视标识亮度限值建议Table 2 Suggestions on the brightness limit of guide signs

其他方面还应该注意眩光和频闪。眩光方面应关注UGR 眩光指数、光源表面亮度、保护角等指标；频闪方面应通过闪变指数(PstLM>1)，频闪效应指数(SVM>1.6)和波动深度进行设定。

3 总结

本文对国内外地铁站的光环境设计案例进行了分析，对多座地铁站进行了实地调研，并收集乘客评价。从安全、节能、舒适三个维度提出设计要素，并通过综合分析提供各设计要素的指标范围。在安全方面，提出照度应结合高峰和平峰、节日和平日等不同的模式进行设置，并关注过渡区照明；节能方面，通过选择高效能的产品，以及合理的模式控制提高节能效率；舒适度方面，引入空间明亮感，并将明亮感转化为设计师便于应用的立面照度，提高了设计效率，并提示设计师通过对前方和两侧空间的关注提高辨识度；对导视设备的亮度进行限制，保障导视功能同时避免干扰光。本文通过对多个地铁空间的研究，总结了合理目标设置，并在广州番禺广场站进行设计应用，有效提升了空间光环境品质，达到了整体节能30%的效果，为后续类似项目提供参考。