張建平/ 李衛(wèi)軍/皮雁南 (北京地鐵運(yùn)營(yíng)技術(shù)研發(fā)中心,北京 102208)

引言

城市軌道交通系統(tǒng)中照明電力消耗約占電力整體消耗的13%左右，因此提高照明系統(tǒng)的節(jié)能性，對(duì)于促進(jìn)整個(gè)城市軌道交通的可持續(xù)發(fā)展具有不可忽視的重要作用，同時(shí)也是城市軌道交通主管部門不可推卸的社會(huì)責(zé)任。LED作為第四代照明產(chǎn)品，它具有發(fā)光效率高、能耗低、壽命長(zhǎng)、響應(yīng)快、無(wú)頻閃、不含汞、無(wú)污染和控制靈活等特點(diǎn)，若能在地鐵照明系統(tǒng)中成為主要照明光源，將對(duì)于節(jié)能減排，建設(shè)“低碳經(jīng)濟(jì)”具有十分重要的意義。北京地鐵在2010年開展、實(shí)施了LED照明應(yīng)用示范工程，在滿足國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的前提下，采用T8LED照明產(chǎn)品，對(duì)地鐵部分車站公共區(qū)的照明燈具進(jìn)行了替換，并依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行了一年多的相關(guān)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，對(duì)照明質(zhì)量及節(jié)能效果進(jìn)行了測(cè)試與分析。同時(shí)采用問(wèn)卷方式，進(jìn)行了照明環(huán)境的視覺評(píng)價(jià)，跟蹤記錄了燈具現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行使用維護(hù)的情況。限于篇幅有限，因此本文僅列出車公莊站、傳媒大學(xué)站的測(cè)試數(shù)據(jù)。

1 工程概況

北京地鐵承載著數(shù)百萬(wàn)首都市民的日常出行，地鐵車站LED照明示范工程示范車站的選取優(yōu)先考慮了運(yùn)營(yíng)安全、工程實(shí)施改造難度等因素，同時(shí)兼顧考慮了車站的建筑結(jié)構(gòu)、車站的建設(shè)及開通年代、車站所在地理位置、車站客流特征等因素，確定了示范工程實(shí)施地點(diǎn)為地鐵2號(hào)線車公莊車站、5號(hào)線北新橋車站、八通線傳媒大學(xué)車站和2號(hào)線車公莊——阜成門區(qū)間隧道。示范工程采用近幾年技術(shù)飛速發(fā)展，并具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長(zhǎng)、可智能控制等優(yōu)點(diǎn)優(yōu)勢(shì)的半導(dǎo)體照明產(chǎn)品，對(duì)車站和區(qū)間隧道內(nèi)既有照明燈具進(jìn)行替換。

示范車站及燈具基本情況見表1和表2。

表1 車站及燈具基本情況

表2 車站及燈具基本情況

2 測(cè)試與分析

為科學(xué)、合理地分析本次照明示范工程的照明質(zhì)量和節(jié)能效果，依據(jù)國(guó)家、行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，確定了測(cè)試包括三個(gè)方面：

1)車站照明現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，包括現(xiàn)場(chǎng)照度、照度均勻度、現(xiàn)場(chǎng)色溫、顯色指數(shù)和照明功率密度等特性指標(biāo)的測(cè)試；

2)車站照明現(xiàn)場(chǎng)主觀評(píng)價(jià)；

3)車站照明運(yùn)行。

2.1 測(cè)試與分析

車站照明現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試是對(duì)LED照明改造示范工程改造后現(xiàn)場(chǎng)的現(xiàn)場(chǎng)照度、照度均勻度、現(xiàn)場(chǎng)色溫、顯色指數(shù)和照明功率密度等指標(biāo)，進(jìn)行近一年的連續(xù)測(cè)試，并記錄、分析變化過(guò)程。

水平照度測(cè)點(diǎn)的布置為橫向間距2m，縱向間距5m，所有測(cè)點(diǎn)均勻布置，垂直照度的測(cè)量方向?yàn)榇怪庇诹熊嚥⒅赶蛘九_(tái)內(nèi)側(cè)方向，平均每個(gè)月測(cè)試一次，連續(xù)測(cè)試時(shí)間接近一年。

車公莊站及傳媒大學(xué)站LED照明測(cè)試數(shù)據(jù)匯總見表3、表4。

表3 車公莊站測(cè)試數(shù)據(jù)匯總

表4 傳媒大學(xué)站測(cè)試數(shù)據(jù)匯總

通過(guò)對(duì)測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值的比對(duì)，得出：

1)各場(chǎng)所實(shí)測(cè)照度平均值大部分遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)照度值規(guī)定，最高已高于標(biāo)準(zhǔn)值的150%以上，所測(cè)照度低于標(biāo)準(zhǔn)值的場(chǎng)所，經(jīng)勘查是由于堆放了部分物品而造成了照度降低。

在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中，過(guò)高強(qiáng)度的LED照明，有時(shí)甚至還會(huì)引來(lái)乘客對(duì)LED燈光過(guò)于“刺眼”的投訴；在滿足照明標(biāo)準(zhǔn)要求下，降低照射強(qiáng)度，不但可以獲得投入成本、能源的節(jié)約，還可以獲得“柔和”的照明環(huán)境。

2)現(xiàn)場(chǎng)照度均勻度均低于標(biāo)準(zhǔn)值規(guī)定，影響了場(chǎng)所的照明質(zhì)量。

針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的照度值計(jì)算分析，在滿足照度標(biāo)準(zhǔn)的情況下，適當(dāng)?shù)慕档同F(xiàn)場(chǎng)照明的平均亮度，使照度均勻度提高，既能達(dá)到同樣的識(shí)別辨認(rèn)物體的視覺效果，同時(shí)又能降低用電量，達(dá)到節(jié)能降耗減排的目的。

3)現(xiàn)場(chǎng)色溫高于標(biāo)準(zhǔn)值，沒(méi)有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。過(guò)高的色溫，雖然光效會(huì)高，但人的視覺舒適度會(huì)大大受到影響。

4)現(xiàn)場(chǎng)一般顯色指數(shù)低于標(biāo)準(zhǔn)要求。

5)照明功率密度均符合標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的現(xiàn)行值的要求，并超過(guò)了目標(biāo)值的規(guī)定。表明采用LED照明的節(jié)能效果是明顯的，傳媒大學(xué)站最高，平均節(jié)電達(dá)到35%～40%之間。

2.2 車站照明現(xiàn)場(chǎng)主觀視覺評(píng)價(jià)

圖1 視覺評(píng)價(jià)指標(biāo)滿意度分布

現(xiàn)場(chǎng)主觀視覺評(píng)價(jià)主要是了解乘客及地鐵工作人員對(duì)LED照明示范工程照明效果的滿意狀況，并從多方面分析照明改造的效果。采用現(xiàn)場(chǎng)填寫調(diào)查問(wèn)卷的形式，共收回有效問(wèn)卷599份。問(wèn)卷包括兩大部分內(nèi)容，一為乘客基本信息統(tǒng)計(jì)，包括乘客性別、年齡、學(xué)歷、職業(yè)、是否經(jīng)常乘坐地鐵等；另一部分為照明環(huán)境視覺滿意度調(diào)查，有以下幾個(gè)指標(biāo)：照度、眩光、照度分布、光斑和陰影、光色、顏色顯現(xiàn)、站內(nèi)裝修、站內(nèi)空間與陳設(shè)、同站外的視覺聯(lián)系、整體印象等。

被調(diào)查人員包括了示范車站的地鐵工作人員及乘客，還有照明專業(yè)人員。問(wèn)卷涉及了視覺環(huán)境影響人的工作效率與舒適的評(píng)價(jià)項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目包括五個(gè)等級(jí)，被調(diào)查人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)觀察與判斷，并填寫調(diào)查問(wèn)卷相關(guān)問(wèn)題。采用綜合評(píng)價(jià)體系，完成照明環(huán)境對(duì)乘客和工作人員主觀影響的綜合評(píng)價(jià)。如圖1所示。

2.3 燈具運(yùn)行情況

1)在測(cè)試期間，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)巡視，發(fā)現(xiàn)LED燈具在地鐵使用，還存在部分工藝質(zhì)量問(wèn)題。安裝在車站出入口的燈具，使用初期，有很多燈具出現(xiàn)黑斑。經(jīng)廠家回廠解剖、分析，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題是電路板出現(xiàn)虛焊或脫焊現(xiàn)象，一方面是廠家工藝質(zhì)量有問(wèn)題；另一方面，安裝在地鐵出入口位置的燈具，受外界環(huán)境影響，日常使用中，燈具晃動(dòng)較大，造成部分焊點(diǎn)脫焊。后期，廠家改變了燈具內(nèi)部電路板工藝，有效解決了問(wèn)題，效果良好。

2)北京地鐵車站出入口使用的熒光燈在冬季通常會(huì)出現(xiàn)不能啟動(dòng)、閃爍,使得燈具不能正常工作,現(xiàn)場(chǎng)照明質(zhì)量嚴(yán)重降低。在使用了LED照明產(chǎn)品后，此類問(wèn)題得到解決。

3)地鐵列車的運(yùn)行，會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵，車站大功率電器設(shè)備的開啟，造成電磁干擾、電壓波動(dòng)、瞬間電流沖擊等，使地鐵的用電環(huán)境不同于其他行業(yè)。在運(yùn)行測(cè)試期間，出現(xiàn)一到兩支燈具電源器件被部分擊穿的現(xiàn)象，現(xiàn)階段即使是專業(yè)做電源研發(fā)的企業(yè)對(duì)這個(gè)問(wèn)題都沒(méi)有很好的處理方案。

3 結(jié)語(yǔ)

北京地鐵車站LED照明示范工程的實(shí)施，經(jīng)近一年的測(cè)試，能耗方面，平均節(jié)能30%以上。通過(guò)對(duì)示范車站進(jìn)行環(huán)境視覺評(píng)價(jià)，廣大司乘人員對(duì)照明效果比較滿意，與LED燈具照明質(zhì)量相關(guān)問(wèn)題的滿意率均在86%以上。而地鐵特殊的環(huán)境，粉塵、電磁干擾、電壓波動(dòng)、沖擊電流等的存在，對(duì)LED照明產(chǎn)品的電器等級(jí)、防護(hù)等級(jí)等參數(shù)，提出了不同于其他應(yīng)用環(huán)境的要求。隨著LED照明產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品性能更加穩(wěn)定，各項(xiàng)指標(biāo)都有很大的提高，在現(xiàn)階段通過(guò)逐步推廣應(yīng)用LED照明產(chǎn)品，也是對(duì)LED照明行業(yè)技術(shù)發(fā)展的促進(jìn)。

[1]楊思甜.LED照明在地鐵節(jié)能工作中的應(yīng)用[J].山西建筑，2010, 36(2)：185-186.