地铁电气智能照明改造

黎济海

广东南海国际建筑设计有限公司

摘要：当今世界经济快速发展，能源日趋紧张，制约了我国经济发展。不论从经济还是社会，节能降耗都是必要的。地铁照明系统占车站用电1/5，减少照明用电量，提高照明设施能源利用率，能有效节能降费。

随着城市化进程不断推进，地铁普及率也大大提高，表现为地铁数量增加，内部设施增多以及系统规模扩大。广州地铁共有10条运营线路(地铁1号线-地铁8号线、地铁广佛线及地铁APM线)，总长308.7千米，共167座车站，开通里程居中国第三，世界前十，日均客流量预计达777万人次。地铁系统大规模迅速普及一方面更好地服务于民，但同时也增加了能耗，甚至成为城市系统中能源消耗的主体。这既给我国能源资源供给造成一定压力，又不利于城市交通系统的绿色、可持续发展。加强对地铁车站照明系统能源消耗的研究，提高能源使用效率，促进节能产品推广和使用有重要的现实意义。

一、地铁照明系统高能耗的原因

地铁不同于公交车的地方最主要在于地铁的运行在地下，其运行过程中无法实现自然采光，只能借助于大量人工照明设施设备来保证车站内部的光环境质量。城市地铁需要在各车站、停车场、车辆段、控制中心等场所考虑照明。照明根据其场所、用途可分为：公共区照明、设备区照明、局部广告照明、区间照明、应急照明。为不影响地铁正常运行，车站内这些功能各异的照明系统几乎二十四小时不关闭，如此长时间、大规模的照明必然会导致能耗增加。因此，如何对当下庞大复杂地铁照明系统进行节能降耗是亟待我们解决的问题。

二、地铁系统的能耗特点

近几年来，科技不断进步和节能管理的不断加强，促使了多种设备都引用了节能方式，对设备进行节能管控。如：空调内部新风系统，采用变频控制，空调系统采用温度控制，地铁自动扶梯采用扶梯口安装传感器的节能控制方式。虽然地铁相比于其他交通方式来说有低能耗的特点，但因其范围大、系统大，仍然为能耗较大户。据资料显示，车站的照明系统虽然只处在负荷平均量的14.2%～16.1%，但其总照明负荷也达到156kW、163kW，且有着运行时间长、范围大、情况复杂的特点。现阶段受到设备条件限制、环境变化复杂的关系，导致照明系统对各场景滞后，能源的浪费比较严重。

现阶段地铁照明方式：

灯具采用T8三基色高光效荧光灯。在车站站厅、站台两端设置照明配电室，为公共区照明提供配电。在车站大端设置控制中心对车站照明实行控制。公用区按要求设置工作照明、节电照明、应急照明及疏散诱导照明；设备管理房的照明按照度要求进行布置，重要的房间采用一路工作电源、一路应急照明电源供电。

照明控制：站台、站厅、物业及通道公用区的节电照明和一般照明，在照明配电室集中控制，并通过BAS系统进行集中控制；设备管理房的工作照明，主要是采用分散就地控制，亦可采用在照明配电室集中控制；广告照明，在照明配电室集中控制，在照明配电室集中控制，并通过BAS系统进行集中控制；通道出口地面的装饰照明及广告照明，在出口装饰照明配电箱集中控制，并通过BAS直系统进行集中控制。

改进后地铁照明方式：

灯具采用LED灯具。LED灯具具有寿命长、光效高、可调光的特点。寿命能达到50000小时，光效比荧光灯高30%，能有效降低能耗。减少维修人员作业量。

照明控制：采用K-BUS智能照明控制系统进。

K-BUS系统特点

系统控制：系统的控制回路为总线制，结构很简单没有大量总线电缆的敷设和复杂的控制设计。执行器及系统元件安装在强电箱内。现场传感器（智能面板、移动感应器等）之间以及强电箱内设备只需一条K-BUS总线进行连接，总线采用SELV（24V安全低电压）供电方式，安全可靠，操作方便。

系统结构：K-BUS系统结构是分布式总线结构，系统内传感器和驱动器都是有独立CPU，相互之间是对等的关系。

系统分层结构：K-BUS采用分层结构，分成支线和域，一般情况下，可以有15条支线经过线路耦合器与干线连接组成域。支线中的信号，经过线路耦合器过滤掉不必要的信号，才能被允许进入干线中，以提高干线的通讯效率。支线之间也采用IP路由器连接，干线采用局域网的数据传输方式，有效提高整个系统的数据交换速率，在局域网内数据的传输速率由网络设备的性能决定。

K-BUS控制方式

场景模式控制

根据地铁使用需要可将所控区域的灯光或其它电器设备等预先设定为各种场景。如正常工作场景、消防应急场景等。需要时可通过就地面板控制、时间自动控制、照明终端中央监控控制等。需要时可通过控制室和计算机房的中央监控触摸屏和智能面板控制、也可由时间自动控制等。

时间自动控制

时间控制器可将所控区内照明回路进行预编程。根据车站使用需要定时开关一组、多组或区域的照明灯具，可使灯具在设定的时间内以设定的间隔逐次点亮和关闭，并可设置循环。

DALI数字可寻址调光控制

照明采用环保节能型光源LED灯，控制上采用DALI数字可寻址调光控制。DALI可以简化照明系统的安装。每个DALI调光控制器具有2通道DALI控制线，每通道可通过双绞线连接最多６４个可寻址电子镇流器。并且通过控制协议可以确保将每只LED灯的负载和每个DALI数控可调光电子镇流器的工作状态信号反馈回EIB智能照明控制系统，从而实现对整个照明系统的控制和监视。

照度传感器控制

在车站出入口设置照度传感器。出入口的光线照度可随室外阳光的变化而变化，当出入口照度低于设定值时自动开启灯光或调节其亮度，而高于设定值时自动关闭或调节灯光亮度，达到室内灯光为恒照度。

红外传感器控制

在车站人员流动集中区域（售票机）设置红外传感器。根据人流来控制照度。

联动控制

灯光照明与通信系统（公共广播系统）联动控制。为达到环保节能、提高车站自动化管理水平而不影响车站光线照度，列车站台上的灯带采用LED可调光控制，当列车进出站时通过通信系统（公共广播系统）与智能照明系统联动控制，进站时把光线照度连续（时间可调）调亮至预设照度值给乘客出入提供足够的环境光线亮度，离站时把光线照度连续（时间可调）调暗至预设照度保持基本环境光线亮度。

综合监控系统集成控制

智能照明系统通过网关把控制信号转换成Modbus协议信号，与车站综合监控系统集成联动控制。

回路电流检测：

车站站台、站厅、出入口、区间照明等各区域空间范围大、空间广、回路多，对回路控制使用具有电流检测功能的负载输出控制器。当回路中有出现异常（灯具损坏、线路故障等）时立刻提供问题报警信息，方便工作人员维护检修。

K-BUS系统优势

节能性：现场智能按键面板、人体感应、光线感应、气象感应、温度感应、红外遥控、无线控制、远程网络控制、定时控制、对系统进行反馈控制。根据反馈进行照度条件。

舒适性：具有单区域场景、组合场景控制、定时开关、序列运行、现场修改亮度、自动调节亮度、红外线遥控，无线遥控等多种智能照明控制功能，并且极大的节约了能源的使用。

方便性：能满足多种人群对不同环境功能的要求。照明线路设计简单，系统安装方便，操作维护容易。系统内各个设备相对独立，不会因为系统中某个设备发生故障而使整个系统瘫痪。

对一个典型地铁车站采用智能照明控制系统比传统照明控制系统需增加投资约25万元。按前文所述的智能照明控制的设计方案，智能照明控制系统可比传统的照明控制系统节能20%-30%的电能，一个地铁站照明系统每天使用大约800KWh电能，则每天最高可节约240度电能，按每度电0.85元计费，每月可以节省6120元，运营41个月左右即可收回一次性投资。

参考文献

[1]广州视声KNX/EIB智能照明控制系统技术方案

[2]穆广友，李晓龙，尹力明，黄海界. 地铁车站照明系统能耗分析及节能对策[J].城市轨道交通研究，2010（8）

[3]房梁. 地铁自动扶梯节能方法分析黎济海13929549561广东省佛山市南海区桂城夏西佛山民间金融街城市动力联盟大楼东区5楼503天桥对面（1本）