地铁车站动力照明的优化设计探讨

地铁车站动力照明的优化设计探讨

孙星辰

上海市政养护管理有限公司  上海市   201100

摘要：动力照明是地铁车站机电系统的主要构成部分，起到向机电设备合理配电、有效控制并提供保护的重要作用，动力照明设计直接影响到地铁运营水平，其中重要性不言而喻。目前来看，在早期地铁工程中，在动力照明设计存在一些问题有待解决，常出现线路短路、设备烧损等电气故障，存在安全隐患。鉴于此，本文从配电、电缆、照明控制、光源选择四方面着手，探讨地铁车站动力照明的优化设计方法，以供参考。

关键词：地铁车站；动力照明；优化设计

1 地铁车站动力照明的配电优化设计

1.1动力配电

在动力配电设计环节，设计师必须掌握供电方式、起动方式、用电负荷分级三方面的优化设计方法。

1.1.1供电方式

一般情况下，在地铁车站项目中搭配采取树干式与放射式作为车站动力设备供电方式。而一些大型及关键设备应利用放射式的供电，一般设备则可以利用树干式供电，并将消防和非消防设备进行独立供电，以低压柜出线为起始点，出现车站火灾问题时，在低压柜处切除非消防电源供电。同时，为提高车站动力配电可靠性，预防尖峰电流超标等问题出现，可以通过电控室来控制相应的环控设备，采取集中配电的方式实现供电，并在电控柜内使用两路电源作为进线，一旦主电源发生问题，可以及时切换电源，避免影响系统运行。

1.1.2起动方式

根据设备起动容量来选择恰当的起动方式，以电动机组为例，对于容量超过75kW的机组，可以实行然启动，而负荷较大的设备，例如冷水机组，则可以利用降压变电所直接供电的方式。同时，考虑到地铁车站内分散设置大量小型动力设备，为满足这类设备的供电、起动需要，应设置小动力配电箱，由配电箱负责向分散消防小动力设备与三级负荷小动力设备供电[1]。

1.1.3用电负荷分级

考虑到地铁车站动力设备的用途、重要程度有所不同，需要将设备划分为若干用电负荷等级，对各等级设备采取差异性配电方式。例如，将应急照明灯具、屏蔽门、挡烟垂帘、变电所操作电源等作为一级用电负荷，直接由变电所母线来馈出电源、末端切换。将污水泵、区间一般照明灯具、风机组等作为二级用电负荷。将冷水机组、清扫电源等作为三级用电负荷，采取母线单回路供电到末端配电箱。

1.2照明配电

在照明配电设计环节，设计师应掌握地铁车站内部各区域的正确配电方式。例如，公共区域的照明则可以利用变电所0.4kV开关柜中引出两段低压母线，以交叉配电的方法进行照明供电，即可切实满足照明配电要求。对于站厅、出入口与车站两端等区域，要求在站厅与出入口等部位安装一般照明配电箱，在车站两端部位安装2台照明总箱，该区域内照明电源引自照明总箱。变电所区域应采取独立配电系统，在人防段等特殊区域设置独立配电回路[2]。同时，考虑到地铁车站出现火灾等事故时的主照明电源供电部位，需要在各座地铁车站两端部位分别设置应急电源装置，当失去两路交流电源情况下，则启动蓄电池供电，持续供电时间应超过1.5h。

2 地铁车站动力照明的电缆优化设计

2.1电缆选型

考虑到地铁车站环境复杂，照明电缆长时间运行，有可能出现电缆漏电、电气火灾情况，存在安全隐患。因此，设计师必须选用具备良好阻燃性能的电缆，根据电缆用途来明确性能要求。一般情况下，选用低烟B级阻燃铜芯线作为地铁车站电线即可，选用低烟A级阻燃型铠装电缆作为应急照明设备供电电缆，选用低烟A级阻燃铜芯线作为区间电线，并使用矿物绝缘电缆作为消防设备专用电缆[3]。

2.2电缆横截面

在设定电缆横截面积时，需要综合分析电缆种类型号、敷设方式、多层并排配置电缆时的叠置层数、电缆根数等多项因素，如果所设定横截面积过大与过小，将造成线损量增加、电缆工作温度升高等后果，严重时因此出现电气火灾。例如，在采取9根三相回路铜芯电缆桥架布线方式的情况下，根据回路额定电流值来选择电缆横截面积，在回路额定电流不超过24A时，把电缆横截面积设定为4mm2；在回路额定电流保持在24-31A区间时，把电缆横截面积设定为6mm2；在回路额定电流保持在31-43A时，把电缆横截面积设定为10mm2[4]。

2.3电缆敷设方式

在地铁工程中，普遍采取桥架、挂钩敷设、穿墙暗敷、明敷等电缆敷设方式。为保证电缆供电安全，预防电气火灾事故出现，确保电缆在火灾发生期间仍可稳定供电，应采取穿墙暗敷方式，提前在车站主体结构的墙壁、楼地板等部位预留孔洞，在孔内放入保护套管，在套管内部穿入电缆，在电缆与套管间隙部位填充防火材料。同时，还要做好缝隙位置的防火处理，起到防护密闭作用。

3 地铁车站动力照明的照明控制优化设计

地铁工程普遍采取照明系统手动控制方式，由工作人员定期前往现场来调整照明灯具启闭数量和调节照明负荷，有着操作流程繁琐的局限性。同时，在地铁运营期间，受诸多因素影响，偶尔出现车站照明系统控制不及时的问题，产生不必要的能源浪费，还对地铁车站环境照明质量造成影响，如环境平均照度过高导致乘客与地铁工作人员出现视觉疲劳问题。对此，需要对地铁车站照明控制方式进行优化改进，具体可采取自动控制、智能控制两种方式。第一，自动控制是在车站控制室内搭建BAS集中控制系统，在车站照明系统中加装末端控制器，或使用风机原有回路控制器进行控制。如此，在照明系统运行期间，系统后台按照预先导入控制方案，采取时序、步序等方式，自动下达控制指令，驱动末端控制器来调整照明灯具启闭状态。第二，智能控制是在照明系统中加装传感器与PLC可编程逻辑控制器，传感器负责持续监测地铁车站环境照度等参数来掌握现场环境情况，将监测信号上传至PLC控制器，根据梯形图扫描结果来下达特定控制指令。这类系统具备强大的环境适应能力与自调节能力，在无人工干预情况下，可以自动修改既定照明方案，始终营造舒适的人工照明环境

[5]。

4 地铁车站动力照明的光源优化设计

在早期地铁工程中，常利用荧光灯、金属卤化物灯等作为地铁中的照明工具，这种照明工具更加的环保节能，其使用年限也更长，有利于节约成本，并具有光通维持率高的优势。然而，随着新一代LED灯的问世，在照明能耗、使用寿命、抗震能力、视觉效果、耐冲击性、恒流精度等方面，都明显优于上一代的节能灯具。从光效角度来看，LED灯光效在荧光灯的2-3倍，18W的LED灯亮度与36W-48W荧光灯大致相同。从使用寿命角度来看，LED灯的平均寿命不小于50000h，而荧光灯的平均寿命在15000h左右，需要在地铁运营期间频繁更换照明灯具。因此，在地铁车站动力照明光源设计环节，需要优先选择综合表现最为突出、节能效果显著的LED灯作为照明光源，在地铁车站内可选用防护等级不低于IP65的LED灯，将LED灯具和相应控制装置在不同地点分开安装，在配电室内安装36V照明配电箱。

例如，在上海轨道交通5号线春申路站、银都路站综合改造项目，出于照明节能、改善照明质量等因素考虑，选择在车站站厅公共区域吊顶、地铁车辆客室等部位安装LED灯具来替换既有照明灯具，在车站内部环境平均照度略有提升的情况下，车站照明系统能耗降低40%。同时，为控制改造工作量与造价成本，该项目采取三面发光LED灯条改造方案，在原荧光灯光位置安装三面发光的LED灯条模块，模块由高亮度LED灯珠组成，以铝合金型材为固定支架，将型材锻压加工为凹槽状，并在各处LED灯条模块中安装配套驱动电源进行独立供电。

结语：综上所述，地铁作为城市基础设施，关系着城市经济建设及人民群众出行，其照明系统涉及诸多专业、使用性能要求严格的特点，这是保障地铁车站运营安全的关键，对动力照明系统的优化设计势在必行。设计人员必须掌握动力照明系统的优化设计方法，遵循实际出发原则，根据工程情况来树立正确设计思路，制定一套切实可行的优化设计方案，为地铁车站工程建设质量、运营水平与服务质量提供设计保障。

参考文献：

[1]张瑜.地铁车站动力照明的优化设计[J].工程技术研究,2022,7(02):160-162.

[2]赵雪源.地铁车站动力照明系统设计研究[J].光源与照明,2022(02):36-38.

[3]刘艳.浅谈地铁车站动力照明设计[J].福建建材,2018(05):37-38+82.

[4]朱贺.试论地铁车站动力照明设计中的关键技术[J].科技创新与应用,2017(12):247.

[5]孙宇.地铁车站动力照明系统设计要素分析[J].中国高新技术企业,2017(05):139-141.