1引言

“十二五”期间，城市轨道交通将成为国家基础建设投资的重点。继北京、上海、广州、深圳等一线城市之后，以武汉、长沙、郑州、西安、福州、厦门、成都、重庆、沈阳、大连、长春、哈尔滨、青岛、杭州、宁波、南京、苏州、无锡、昆明、合肥、南宁、天津、南昌、佛山、东莞等二线城市为主的新一轮建设高潮正在掀起。截止2010年底，中国内地已有北京、上海、广州、天津、重庆、南京、武汉、长春、深圳、大连、成都、沈阳12座城市，先后建成并开通运营了48条城市轨道交通线路，运营里程接近1400公里。现中国内地共有36座城市向国家主管部门上报了城市轨道交通建设规划，其中有31个城市得到了国家批准，计划至2015年前后规划建设93条轨道交通线路，建设线路总长2700多公里，总投资超过1.2万多亿。可见，我国城市轨道交通建设将迎来黄金发展期，有望成为继铁路大规模投资之后新的大规模投资点。然而，根据国家“十二五”节能减排综合性工作方案，国家将推行抑制高耗能、加快淘汰落后产能、推动传统产业改造升级等一系列节能减排政策。绿色照明、照明节能、能量系统优化等节能改造工程将作为节能措施实施的重点工程[1]。轨道交通系统的用能种类相对比较单一，主要为电能。列车运行、车站通风空调、照明、广告灯箱以及电梯、售检票机、给排水、通信、信号等设备均需耗用大量的电能，是能源需求大户，节能设计需要各专业系统研究、配合，方可达到节能减排目标。本文将根据本专业特点，探讨轨道交通照明节能措施，不仅为后续大规模城市轨道交通设计提供技术储备，还使照明节能真正落实到工程实际。

2城市轨道交通照明负荷分析

为有针对性提出轨道交通照明设计节能措施，需要先深入分析轨道交通照明设计范围、照明种类、照明能耗分析。

2.1照明设计范围和照明种类城市轨道交通需要在各地铁车站、区间、车辆段、停车场、控制中心考虑照明。照明按其场所、用途可分为：公共区照明、设备管理房照明、区间照明、广告照明、应急照明。广告照明可作为一部分工作照明来考虑。车站公共区的应急照明按作为公共区照明的一部分设计，约占公共区照明的5%～10%[2]。轨道交通照明节能设计主要针对以上各场所、各类照明。

2.2照明能耗分析现以东部某沿海城市已运营的轨道交通1号线某典型车站为例，分析各类照明的能耗。勘察设计从上表看出，广告照明能耗最大，但其属于商业照明，节能意义不大。节能措施主要针对公共区、设备区、区间、应急照明等场所。从该典型站看出，除广告照明外，该车站照明总负荷约为41.804kw。考虑如下边界条件：地铁运营时间6：00~23：00，电费0.80元/kwh，全线24个站。考虑节能措施后，能节电20%，则该线全年节电效益：41.084×17×0.8×24×365×20%=9.8万。即地铁线路全年照明耗电至少62.2万kwh,节电效益约为10万/年（按节电20%）。

3照明节能设计

3.1节能设计原则在设计初期，应根据用电负荷的分布特点，在负荷中心合理设置照明配电室，以减少线路损耗；合理划分照明供电回路，根据客流的多少，合理投切照明回路，以减少电能损耗。

（1）节能设备选型公共区照明灯具选用节能型荧光灯。车辆段大空间的照明场所采用金属卤化物灯等照明光源，所有气体放电灯均配以无功补偿装置，以提高功率因素。

（2）车站广告照明节能在站厅或出入口通道等安装广告灯箱之处，照明设计计算照度时应兼顾广告照明对公共区照明的影响，以尽可能地减少照明灯具的数量。在列车停运后，关闭车站的广告照明灯箱，以达到节能的目的。

（3）区间照明节能为便于列车司机在行车时具有良好的视觉环境，区间隧道内的工作照明灯（非道岔、渡线、折返线）在列车正常运营时最好关闭，在晚上维修作业时，可将其打开。这样一方面方便了司机的行车驾驶，另一方面还达到了节能的目的。在列车运行时，区间隧道将只开应急照明，便于在紧急状况下，乘客的疏散和逃生，间接达到节能目的。区间工作照明、应急照明的控制可在车站控制室内进行。

（4）车辆段、停车场照明节能车辆段、停车场照明灯具除选用金属卤化物灯并配以无功补偿外，在其室外道路照明采用光控与时间控制相结合的控制方式，达到节约能源的目的。

（5）设置车站照明节电运行模式根据以上对车站照明节电的设计思路，在合理设计配线回路的基础上，制定多种照明运行模式，纳入地铁机电设备监控系统，可以自动或人工设置各种照明节电运行模式。例如：节假日时为了体现节日气氛，可以打开车站内的艺术墙照明（平时关闭），考虑设定节日运行模式；白天正常运行，在客流量比较大需保证足够照明时，可设定正常运行模式；晚间当客流量较小时可关闭一部分照明灯，可设定节电运行模式；当列车停运后，可关闭绝大部分照明灯，考虑设定停运经济运行模式。以上就不同场所、各照明种类从设计角度阐述了照明节能设计原则。以下将提出具体的照明节能措施、并分析其节电效益。

3.2节能具体措施

（1）选用高效节能荧光灯荧光灯是轨道交通照明中用的最多的光源之一，选用高效节能的荧光灯是节能行之有效的方法[3-4]。如目前市场上T5节能荧光灯，由于其内部采用电子线路，功率因素可达到0.98-0.99，从而降低了线路电流，减少线路损耗，达到节能目的。以某产品系列为例，在相同的光效下，T5电子节能型与T8电子、电感式荧光灯能耗参数对比如表2所示：

（2）采用电子镇流器电子镇流器（Electricalballast），是镇流器的一种，是指采用电子技术驱动电光源，使之产生所需照明的电子设备。电子镇流器分：荧光灯电子镇流器、高压钠灯电子镇流器、金属卤化物灯电子镇流器。荧光灯电子镇流器的节能已在表2中做了分析，“金卤灯电子镇流器”同样是金卤灯的重要电器附件，它的恒功率输出性能直接解决了传统金卤灯电感镇流器自身功率损耗大、系统功率因数低、体积大、重量重、有噪声、灯功率随电源电压的变化而变化、不便维修等缺点。以下就电子镇流器在金属卤化物灯中的应用进行对比分析：以该城市轨道交通2号线车辆段（带上盖物业开发）一层平台9万平方米，分别选用150W电子型、电感性镇流器金卤灯，则二者的节电效益分析如表3所示：计电费1030860×0.8=1040688元。150W电子金卤灯全年耗电：150×12×1800×365÷1000=1182600kwh；共计电费1182600×0.8=946080元。每年节约电费：1040688-946080=94608元。即采用电子金卤灯，节能效益可达9万/年。

（3）采用LED照明LED的高效已经被广泛认可，它采用高亮度白色发光二极管作为光源，光效高、低损耗、低能耗，寿命长、易控制、免维护、安全环保。此外，LED灯不但起到良好的节能效果，还可美化环境。同样以该车辆段工程为例、相同光效、测试面100lux作为照度标准，分别选用100WLED灯、150W金卤灯，则二者的节电效益分析如表4所示：由表3数据，150W电子金卤灯全年耗电：150×12×1800×365÷1000=1182600kwh；共计电费1182600×0.8=946080元。100WLED灯全年耗电：110×12×1800×365÷1000=867240kwh；共计电费867240×0.8=693792元。年耗电费：69万/年＜95万/年。

（4）设置智能照明控制系统可在轨道交通车站站厅和站台公共区、车辆段（停车场）的联合车库、停车列检库、运用库、车辆段上盖平台等大空间区域考虑设置智能照明控制系统。例如，采用智能控制面板控制，可将某区域照明分多种灯光模式，如全开模式、全关模式、半开模式等；采用时钟控制模块定时控制，可将此区域照明设定自动控制状态，根据实际照明的使用情况，将一天的照明分为白天、晚上、深夜三个时段；采用照度传感器感光控制，根据外界自然光的亮度自动开关控制，当外界亮度很强时，关闭室内的照明回路，当外界照度不够时，系统自动开启相应的照明回路，补充照度。上下班定时开关灯节能：设管理人员每天上班开灯、下班关灯各为半小时，采用照明控制系统后可准时、准确开闭回路，则每个回路每天少运行一小时，按每回路每天运行10小时，实际节省电力为10%。中午休息时间节能：未采用照明控制系统，中午休息时间，灯仍然全部打开。采用照明控制系统，系统按照预先设置的程序，中午灯光关闭50%。设中午休息时间为1小时，则平均每个回路每天少运行0.5小时。则每回路实际节省电力为5%。利用自然光补偿节能：采用照明控制系统，设置照度传感器，自动跟踪外部自然光线的变换，打开或关闭临窗灯光回路。日照充足时，自动关闭50%灯光。设每天光线充足时间为3小时，则平均每个回路每天少运行1.5小时。则每回路实际节省电力为15%。设每个额定电流为16A的照明回路[5]其实际负载为8A，每天每个回路工作10小时，节省电能为：220V×8A×10h×(10%+5%+15%)=5.3kwh，平均每年工作250天，电费为0.8元/kwh，实际每回路每年节省电费1057元。一般大空间区域按照150个照明回路，则设置智智能照明控制系统后，每年可节能20万kwh，节省电费16万。可见，在轨道交通大空间区域设置智能照明控制系统后，节能效果较为显著。对于轨道交通照明设计，照明种类多、灯具选型也多种多样。因此，需综合运用以上各种照明节能措施，达到节能综合设计目的。

4结论

“十二五”期间，城市轨道交通将成为国家基础建设投资的重点。本文阐述了轨道交通照明节能设计原则。并通过数据对比及节能分析计算，提出了选用高效节能荧光灯、LED照明、采用电子镇流器、设置智能照明控制系统等具体节能措施。并宜在轨道交通建设中，综合运用。本文工作将为后续大规模城市轨道交通照明设计提供技术储备，具有一定的指导及参考意义。