馬 曄，何治新，劉麗萍，聶卉婧，鄭力中

(1.北京清城品盛照明研究院有限公司，北京 100089;2.廣州地鐵設計研究院股份有限公司，廣東 廣州 510010)

引言

十四五時期，是我國由全面建成小康社會向基本實現(xiàn)社會主義現(xiàn)代化邁進的關鍵時期，也是全面推進交通強國建設的第一個五年規(guī)劃期。這期間的交通運輸由“聯(lián)網(wǎng)互通”向“提質(zhì)增效”轉(zhuǎn)變，各運輸方式的基礎設施協(xié)調(diào)完善。提高公共交通空間光環(huán)境水平，促進交通空間的運行效率和質(zhì)量，是發(fā)展高質(zhì)量交通服務體系的一項重要指標。

公共交通空間已不再是簡單的出行空間，已成為集客運、展示、體驗、宣傳等多種功能為一體的重要公共空間，是商業(yè)、文化傳播的重要信息傳達窗口。光環(huán)境也不僅是功能照明的簡單要求，為民眾出行提供更好的體驗，空間體驗也是公共交通體系光環(huán)境研究的必然趨勢。本文從已經(jīng)建成的公共交通空間實地測量調(diào)研入手，從安全、節(jié)能、舒適三個維度，探討地鐵光環(huán)境設計的要素選擇和指標設定。

1 要素選擇

城市軌道交通光環(huán)境設計研究，分要素選擇和指標設定兩個步驟進行[1]，通過客觀數(shù)據(jù)與主觀調(diào)研結(jié)合的研究方式，形成對地鐵公共空間光環(huán)境的評估方法。主要包括安全、節(jié)能和舒適三類要素。

安全要素，目前規(guī)范提出的指標設定時間在10年前，當時我國交通空間的人流量較小，照度設置可以滿足當時的要求。但隨著載流量的擴大，乘坐地鐵的人流量激增，照度是否滿足乘客的迅速疏散要求，需要進行調(diào)查研究。

節(jié)能要素，可分為設備節(jié)能和系統(tǒng)節(jié)能。設備節(jié)能主要是照明燈具，選取高效照明產(chǎn)品是節(jié)能的重要途徑。地鐵客流量有很強的潮汐屬性，上下班時間的高峰時段和平峰時段，客流量差異巨大。而客流量的不同，對照明要求也不同，如果通過控制系統(tǒng)進行模式調(diào)節(jié)，將有較大的節(jié)能空間。

舒適要素，地鐵空間的整體舒適感，取決于多類因素，包含光色、頻閃、眩光、空間明亮感等，同時地鐵空間還有顯示屏、導視系統(tǒng)等多類發(fā)光源，他們之間的亮度關系也對于整體舒適感也起到重要作用。

2 指標設定

本研究對國內(nèi)現(xiàn)狀的地鐵站進行了調(diào)研，包含北京、上海、廣州等地的37座地鐵站的公共交通空間，調(diào)研車站覆蓋標準站、特色站，對于地鐵空間的基礎照明情況進行采集(圖1)。

圖1 北京上海廣州三個城市部分調(diào)研照片及偽色圖Fig.1 Some survey photos and false color maps of three cities in Beijing,Shanghai and Guangzhou

通過實地測量和乘客評價，進行主客觀數(shù)據(jù)的擬合，得出滿意度較高的指標范圍。對這些指標值從安全、節(jié)能、舒適三個層面進行整理[2]。安全方面，主要從照度、均勻度方面總結(jié)適合現(xiàn)階段乘客需求的指標；節(jié)能方面，考慮天然采光相結(jié)合[3]，照明模式與人流量結(jié)合等，總結(jié)單燈光效、整體功率密度等指標；舒適方面，引出空間明亮感，對導視系統(tǒng)亮度、色溫、顯色性、眩光、頻閃等舒適相關指標的設計。

2.1 安全指標

2.1.1 照度

通過對37座車站的站房、站廳及通道等空間的照明情況調(diào)研，發(fā)現(xiàn)每類空間都有10%～25%的局部面積在照度和均勻度方面未能達到現(xiàn)有標準要求。這些站主要集中于較早建成的站。在2016年后，各站都在進行提升改造，新建線和改造后的線路，照度、均勻度和顯色指數(shù)達標率有較大提升。

將四個不同等級照度的地鐵站進行歸類，各自舉例如圖2所示。并將地鐵站各等級的照度值進行民眾滿意度調(diào)研，根據(jù)不同的照度區(qū)間進行歸類，結(jié)果如圖3所示。根據(jù)圖3可以看出，民眾較為滿意的照度范圍為250～300 lx。

圖2 不同照度的地鐵站Fig.2 Metro stations with different illuminance

圖3 乘客滿意度分析Fig.3 Passenger satisfaction analysis

研究對國外的照度值和均勻度值的設置也進行了分析，日本東京地鐵照度高達400 lx，目的是通過高照度來減小地下建筑與地面自然光照之間的差距，便于識別標識和方向，適用于高節(jié)奏的城市生活。歐美國家人口密度相對較低，地鐵空間的照度較低，乘客心理較為放松，巴黎地鐵照度只有100 lx左右，紐約地鐵的照度也在200 lx。我國交通空間的照度和均勻度指標值，應與公共交通空間中的類型和人流量建立相關性。

結(jié)合本次關鍵參數(shù)研究結(jié)果，在廣州番禺廣場站照度方面進行了如下設置。番禺廣場站屬于樞紐站，換乘客流量大，設定功能照明目標采取了分時段設置的方式。高峰時段設置為270 lx，全功率工作，同時開啟功能照明與裝飾照明；在平峰時段采用200 lx，僅開啟必要功能照明模式；在特殊節(jié)假日，裝飾燈具可根據(jù)需要開啟彩光模式，營造活躍放松的氛圍。這種設置方式既可滿足乘客在高峰時段迅速疏散的需求，也滿足在全時段內(nèi)節(jié)能的需求。

2.1.2 過渡區(qū)照明

城市軌道交通，由地面到地下，白天天然光強烈，地下空間照度低(圖4)。由高照度空間進入低照度空間時，人眼需要一定的適應時間，因此過渡區(qū)照明的設計尤為重要。但這方面在實際設計中經(jīng)常被忽略。

圖4 地鐵出入口實景照片F(xiàn)ig.4 Actual photos of MTR entrances and exits

一方面，設置合理的過渡照明比例。晴天陽光直射地面照度約為100 000 lx，晴天背陰處照度約為10 000 lx，晴天室內(nèi)北窗附近照度約為2 000 lx。為減少建筑物內(nèi)部與外界過大的亮度差，建議此部分的照明應根據(jù)出入口的設置方向和周邊環(huán)境進行設置。在有條件的情況下，可通過不同的模式實現(xiàn)不同的照度水平。在白天日照強烈的情況下，過渡區(qū)的照明可設置為500 lx或更高，而夜間則可調(diào)低照度水平到200～300 lx之間。

另一方面，過渡區(qū)的頂棚常為斜向，很多地鐵站的燈具表面直接朝向人群設置，引起強烈眩光。應根據(jù)出入口通道/樓梯的結(jié)構(gòu)，在頂部采取垂直向下的照明，或在側(cè)立面安裝照明燈具，如圖5所示。

圖5 地鐵空間入口通道/樓梯布燈示意Fig.5 Schematic diagram of lighting layout for subway space entrance passage/stairss

2.2 節(jié)能指標

地鐵空間面積大、運營時間長，能耗是需要重點考慮的一個因素，相關標準在照明功率密度限值方面也有嚴格規(guī)定。能耗可以通過多種方式綜合控制，比如針對不同區(qū)域、不同時段設置合理模式，選擇綜合效能高的光源和燈具；提高室內(nèi)地面、墻壁、天花板的表面反射系數(shù)等。廣州番禺站通過光源選擇、控制模式、控制系統(tǒng)等方式，采用了多維度節(jié)能措施。

在光源選擇方面，選取能效等級為I級LED光源，光效大于110 lm/W。在控制模式方面，廣州番禺廣場站作為重點站和特色站，通過不同模式進行了功率密度的設計。分為三類模式：工作日的高峰時段開啟全部照明燈具的白光模式，全功率工作；工作日的平峰時段只開啟55%功能照明燈具滿足基礎通行要求，關閉間接照明燈具，合理控制部分裝飾照明燈具開啟模式，可實現(xiàn)單日能耗減少28 530.8 W，總能耗降低46.9%；節(jié)日開啟氛圍照明的彩光模式，豐富空間的體驗感，單日能耗減少9 868.6 W，總能耗降低16.3%。在全時段運行半年中，達到了整體節(jié)能30%的效果。

2.3 舒適指標

2.3.1 空間明亮感

在進行照明設計時，準確把握人們所感受到的亮度非常重要，但地面亮度不能代表整個空間在人眼中形成的感受。本研究引入了空間明亮感來增加對立面亮度的考量，空間明亮感先前主要用于辦公空間，引入到軌道交通公共空間，需要進行公式的復核驗證，并通過調(diào)研數(shù)據(jù)，推導出合理的量化要求。

通過對現(xiàn)場采訪，發(fā)現(xiàn)立面照明可提高乘客在空間中辨別方位的速度，并有助于識別遠處的換乘通道、引導標識等。而空間明亮感在評價方面，包含了天花、立面和地面等全空間的亮度，可代表乘客對整體環(huán)境的感受?？臻g明亮感(Feu)[4]是人們在觀察空間時將天花、墻壁、地面上反射到人的視覺中的光線進行綜合評價的指標，即：

(1)

其中，Lg為視野內(nèi)空間整體平均亮度，即視角左右100°、上下85°范圍內(nèi)亮度的平均值。

通過式(1)和調(diào)研結(jié)果，可推導出Feu的量化值。但Feu融合了多個面的亮度，如無法落實到具體的立面，使用起來具有一定的難度。本研究將Feu進一步轉(zhuǎn)化為對各立面的亮度值要求，最后通過推薦的反射率范圍轉(zhuǎn)化為照度值以方便查找使用，見表1。

表1 站臺站廳的立面推薦照度值Table 1 Recommended illuminance value of the elevation of the platform hall

對表1中需要說明的是，通過對場景的調(diào)研以及乘客滿意度進行歸納，發(fā)現(xiàn)人們在地下相對狹小的空間行走時，會有更高的照度需求；在高大寬敞的空間，人會主動降低照明需求。另外在站臺層，上車乘客需要迅速做出判斷找到上車方向，或下車乘客需要迅速識別離站樓梯等目標。因此，對狹小空間和敏捷度需求高的場所，照度的推薦值也相對較高。

2.3.2 導視標識亮度建議

針對乘客處于地下空間易迷失方向且產(chǎn)生不適感的問題[5,6]，為人們提供明確的導視及方向指示服務而進行的各種指示系統(tǒng)設定起到了關鍵性作用，其本質(zhì)上是對空間的延伸。

地鐵空間內(nèi)的導視系統(tǒng)構(gòu)成多元，進站口、出站口、線路圖、電梯方向、緊急出口等構(gòu)成了標識系統(tǒng)中指示性導視標識，隨著電子技術(shù)及互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，地鐵空間的導視標識不再是單一的、靜態(tài)的、扁平化的視覺發(fā)展方式，更多的是將靜態(tài)的標識等信息動態(tài)地進行表達，因此導視標識的尺寸、顯示方式也更加豐富[7]。

結(jié)合現(xiàn)場調(diào)研及主觀評價，建議在城市軌道交通車站內(nèi)將導視標識的亮度限值設置在表2的范圍。該值為實際亮度，區(qū)別于產(chǎn)品性能要求參數(shù)。

表2 導視標識亮度限值建議Table 2 Suggestions on the brightness limit of guide signs

其他方面還應該注意眩光和頻閃。眩光方面應關注UGR 眩光指數(shù)、光源表面亮度、保護角等指標；頻閃方面應通過閃變指數(shù)(PstLM>1)，頻閃效應指數(shù)(SVM>1.6)和波動深度進行設定。

3 總結(jié)

本文對國內(nèi)外地鐵站的光環(huán)境設計案例進行了分析，對多座地鐵站進行了實地調(diào)研，并收集乘客評價。從安全、節(jié)能、舒適三個維度提出設計要素，并通過綜合分析提供各設計要素的指標范圍。在安全方面，提出照度應結(jié)合高峰和平峰、節(jié)日和平日等不同的模式進行設置，并關注過渡區(qū)照明；節(jié)能方面，通過選擇高效能的產(chǎn)品，以及合理的模式控制提高節(jié)能效率；舒適度方面，引入空間明亮感，并將明亮感轉(zhuǎn)化為設計師便于應用的立面照度，提高了設計效率，并提示設計師通過對前方和兩側(cè)空間的關注提高辨識度；對導視設備的亮度進行限制，保障導視功能同時避免干擾光。本文通過對多個地鐵空間的研究，總結(jié)了合理目標設置，并在廣州番禺廣場站進行設計應用，有效提升了空間光環(huán)境品質(zhì)，達到了整體節(jié)能30%的效果，為后續(xù)類似項目提供參考。