詹占嵐

(廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院有限公司, 廣東 廣州 510010)

引言

城市軌道交通照明系統(tǒng)主要分為正常照明(包括公共場(chǎng)所的正常照明、設(shè)備管理用房照明等)、應(yīng)急照明(包括備用照明和疏散照明)、安全特低電壓照明(包括變電所電纜夾層照明和站臺(tái)板下照明)、廣告照明等。其設(shè)計(jì)原則[1]主要有：

1)車站照明設(shè)計(jì)應(yīng)簡(jiǎn)潔、實(shí)用、便于安裝和維修，并與車站建筑風(fēng)格相協(xié)調(diào)。

2)車站應(yīng)急照明電源室內(nèi)設(shè)置應(yīng)急照明電源裝置(以下簡(jiǎn)稱EPS)，負(fù)責(zé)提供整個(gè)車站及相鄰區(qū)間的應(yīng)急照明電源，EPS容量應(yīng)根據(jù)車站規(guī)模確定，并滿足人防要求。

3)應(yīng)急照明應(yīng)均勻地布置在公共區(qū)，設(shè)備管理房和走道也應(yīng)設(shè)置應(yīng)急照明。在上下行扶梯、步行梯口、自動(dòng)售檢票設(shè)備安裝處附近應(yīng)滿足照度指標(biāo)要求，確保乘客安全。應(yīng)急照明燈具選用滿足消防認(rèn)證的應(yīng)急燈具。

4)在站臺(tái)、站廳、樓梯、通道及通道轉(zhuǎn)彎處附近，設(shè)置疏散指示標(biāo)志燈[2]，安裝間距不大于10 m。

5)在車站出口、集散廳的出口、設(shè)備及管理用房門上方和其它通向站外的應(yīng)急出口處均設(shè)置應(yīng)急出口標(biāo)志燈。

6)區(qū)間隧道照明燈具按每10 m一套布置，應(yīng)急照明燈具與工作照明燈具交叉相間布置。每隔10 m設(shè)置疏散指向標(biāo)志燈。所有照明燈具的安裝不侵入設(shè)備限界。

城市軌道交通地下車站照度要求[3]如表1所示。

表1 城市軌道交通地下車站照度[4]參照表

城市軌道交通照明系統(tǒng)主要配電原則：

1)照明配電箱設(shè)在車站站廳、站臺(tái)的照明配電室內(nèi)，兩端照明配電室供電范圍以車站中心線為界。

2)每個(gè)照明配電室內(nèi)設(shè)兩個(gè)照明總配電箱，進(jìn)線分別來自降壓變電所不同低壓母線。兩個(gè)照明總配電箱交叉向車站照明區(qū)域配電，每個(gè)照明總配電箱各負(fù)擔(dān)50%照明負(fù)荷。

3)照明配電開關(guān)采用單相開關(guān)，最大負(fù)荷電流不大于16 A。照明配電箱內(nèi)三相照明回路負(fù)荷應(yīng)基本平衡，回路的最大與最小相負(fù)荷電流差不宜超過30%[5]。

4)廣告照明配電箱由變電所三級(jí)負(fù)荷母線供電，并在饋出回路設(shè)置漏電保護(hù)[6]。

5)變電所電纜夾層、站臺(tái)板下電纜通道和折返線檢查坑內(nèi)設(shè)安全工作照明和攜帶式照明用插座，電源采用36 V安全特低電壓等級(jí)。

城市軌道交通照明系統(tǒng)主要控制方式為：

1)公共區(qū)照明控制。車站公共區(qū)正常照明、廣告照明、導(dǎo)向標(biāo)志照明由車站控制室和照明配電室兩級(jí)控制。照明系統(tǒng)按照各種模式采用智能照明控制系統(tǒng)，并與環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)通信。

智能照明控制系統(tǒng)是模塊化分布式總線型控制系統(tǒng)，主要包括智能照明主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)控制器、控制模塊、智能面板開關(guān)、人機(jī)界面及傳感器等組成。通過智能控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制、開關(guān)控制、延時(shí)控制、場(chǎng)景控制等。

2)設(shè)備區(qū)照明控制。設(shè)備管理用房照明設(shè)就地開關(guān)控制。應(yīng)急照明及導(dǎo)向照明由EPS裝置供電。正常時(shí)EPS裝置采用交流供電，當(dāng)兩路交流電源都失電后，自動(dòng)轉(zhuǎn)為蓄電池組通過逆變器向燈具供電。EPS裝置滿足事故狀態(tài)下不低于90 min的供電要求。設(shè)備區(qū)應(yīng)急照明正常時(shí)可關(guān)閉，火災(zāi)時(shí)強(qiáng)行開啟。

3)區(qū)間照明控制。區(qū)間照明分為工作照明和應(yīng)急照明。工作照明由區(qū)間照明配電箱供電，應(yīng)急照明由EPS裝置供電，正常情況下工作照明及應(yīng)急照明均可不開啟，在需要開啟的情況下，可遙控開啟，在火災(zāi)或?yàn)?zāi)害模式下，區(qū)間應(yīng)急照明由監(jiān)控系統(tǒng)控制EPS裝置強(qiáng)啟。

1 城市軌道交通照明系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化研究

1.1 照明配電箱的標(biāo)準(zhǔn)化

城市軌道交通照明系統(tǒng)經(jīng)過從傳統(tǒng)控制方式的照明系統(tǒng)演變?yōu)橹悄芸刂普彰飨到y(tǒng)。目前國(guó)內(nèi)各大城市的軌道交通照明系統(tǒng)基本上采用了智能照明控制系統(tǒng)。典型車站一般為地下二層，負(fù)一層為站廳層，負(fù)二層為站臺(tái)層。站廳層、站臺(tái)層的兩端均為設(shè)備管理用房區(qū)域。典型車站在站廳、站臺(tái)層兩端的設(shè)備管理用房區(qū)域設(shè)置4個(gè)照明配電室負(fù)責(zé)向整個(gè)車站提供照明配電，如圖1所示。

圖1 車站照明配電系統(tǒng)圖Fig.1 Station lighting distribution system diagram

為實(shí)現(xiàn)配電箱的標(biāo)準(zhǔn)化，經(jīng)研究，可將車站所有照明配電箱劃分為四類：照明配電總箱、普通照明配電箱、智能照明配電箱、智能照明控制箱。圖2為車站照明配電總箱系統(tǒng)圖，典型站使用8個(gè)照明總箱，非典型車站根據(jù)實(shí)際情況增加照明總箱的使用數(shù)量，不改變回路數(shù)量和開關(guān)的配置，保證全線各車站均采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)圖。圖3為普通照明配電箱系統(tǒng)圖，進(jìn)線來自照明總箱。根據(jù)車站的實(shí)際情況進(jìn)行配電箱數(shù)量的增減，不改變回路數(shù)量和開關(guān)的配置，保證全線各車站采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)圖。圖4為智能照明配電箱系統(tǒng)圖，進(jìn)線同樣來自照明總箱。根據(jù)車站的實(shí)際情況進(jìn)行配電箱數(shù)量的增減，不改變回路數(shù)量和開關(guān)的配置，保證全線各車站采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)圖。

圖2 照明配電總箱系統(tǒng)圖Fig.2 Lighting distribution system diagram

圖3 普通照明配電箱系統(tǒng)圖Fig.3 General lighting distribution system diagram

圖4 智能照明配電箱系統(tǒng)圖Fig.4 Intelligent lighting distribution system diagram

智能照明控制箱同樣為標(biāo)準(zhǔn)箱，里面主要安裝智能照明控制系統(tǒng)的控制模塊及系統(tǒng)模塊。該箱體主要負(fù)責(zé)智能照明系統(tǒng)的組網(wǎng)及與外界的接口通訊工作。

通過對(duì)配電箱體的標(biāo)準(zhǔn)化研究，使城市軌道交通照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造及后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)都帶來極大的便利，主要體現(xiàn)在：

1)設(shè)計(jì)階段，采用標(biāo)準(zhǔn)化圖紙開展設(shè)計(jì)，減少設(shè)計(jì)工作量，大大縮短設(shè)計(jì)周期。

2)配電箱制造階段，由于采用標(biāo)準(zhǔn)化圖紙，產(chǎn)品制造同樣實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，縮短制造周期，降低制造成本。

3)后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)簡(jiǎn)單，備品備件數(shù)量少，減輕維護(hù)維修工作量。

1.2 控制系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化

目前應(yīng)用于城市軌道交通照明的智能照明控制系統(tǒng)所采用的系統(tǒng)架構(gòu)、元器件組成均有差異。這些智能照明控制系統(tǒng)主要是由開關(guān)控制模塊、調(diào)光控制模塊、系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)、電源模塊、接口模塊以及連接網(wǎng)絡(luò)等組成。按照以往的設(shè)計(jì)方案，這些模塊分散安裝于各個(gè)照明配電箱內(nèi)，再通過網(wǎng)絡(luò)控制線連接成一個(gè)智能照明控制系統(tǒng)，如圖5(a)所示。為實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化研究，可沿用配電箱標(biāo)準(zhǔn)化研究思路。將智能照明控制系統(tǒng)的各智能模塊統(tǒng)一安裝于智能照明控制箱內(nèi)，如圖5(b)所示。

圖5 配電箱系統(tǒng)構(gòu)成圖Fig.5 Lighting distribution system diagram

經(jīng)過這樣整合后，帶來的好處是使照明控制系統(tǒng)也趨于標(biāo)準(zhǔn)化。配電箱和控制箱分開設(shè)計(jì)、安裝，并通過系統(tǒng)總線進(jìn)行組網(wǎng)，在達(dá)到照明系統(tǒng)智能控制目的的情況下，盡可能使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，同時(shí)也減少和簡(jiǎn)化系統(tǒng)接口。

2.3 燈具的標(biāo)準(zhǔn)化

燈具的標(biāo)準(zhǔn)化主要包括從燈具的設(shè)計(jì)到生產(chǎn)制造的標(biāo)準(zhǔn)化。目前城市軌道交通已大量采用LED燈具，LED燈具的特點(diǎn)是光效高、節(jié)能效果顯著、便于控制。隨著LED 照明技術(shù)的發(fā)展，LED 燈具產(chǎn)品性能將更加完善，光效、壽命、穩(wěn)定性都將有很大的提升。不可置疑，未來LED 燈具肯定會(huì)成為地鐵照明的主流產(chǎn)品[7]。

燈具標(biāo)準(zhǔn)化研究的主要目的是能夠使燈具實(shí)現(xiàn)模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，并引導(dǎo)一批生產(chǎn)廠家按照這種標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)。燈具標(biāo)準(zhǔn)化主要內(nèi)容有：

1)照明方案設(shè)計(jì)應(yīng)盡量以簡(jiǎn)潔實(shí)用為原則。站廳站臺(tái)公共區(qū)燈具種類應(yīng)進(jìn)行控制，使燈具種類減少，規(guī)格型號(hào)也應(yīng)盡量控制減少。同一城市同期建設(shè)的不同線路之間的燈具也應(yīng)做到可以互換。

2)制訂相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。目前IEC、美國(guó)以及日本都制訂了LED相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)雖然也制訂了一些與LED有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，但其中有些標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的內(nèi)容重復(fù)、矛盾[8]，因此需要對(duì)現(xiàn)有的這些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范需進(jìn)行修訂。

3)燈具生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，要求燈具具備良好的可維護(hù)性。即燈具采用模塊化設(shè)計(jì)，外殼、電源、發(fā)光體等應(yīng)做到模塊化設(shè)計(jì)，并遵循所制訂的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，方便在后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)過程中做到快速維護(hù)，減輕運(yùn)營(yíng)維護(hù)工作量。

2 廣東深圳典型地鐵照明系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化情況

筆者從事深圳地鐵設(shè)計(jì)工作十余年，在所負(fù)責(zé)的深圳地鐵9號(hào)線、深圳地鐵9號(hào)線延長(zhǎng)線、深圳地鐵20號(hào)線項(xiàng)目中，均應(yīng)用了照明系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化研究成果。筆者將以深圳地鐵9號(hào)線照明系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化情況為例，探討照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品與維護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)地鐵運(yùn)營(yíng)維護(hù)與管理帶來的影響。

廣東深圳地鐵9號(hào)線線全長(zhǎng)25.38 km，共22個(gè)地下車站，全線設(shè)置1座車輛段及1座停車場(chǎng)。深圳地鐵9號(hào)線工程于2016年10月開通運(yùn)營(yíng)，本工程在設(shè)計(jì)過程中通過對(duì)照明系統(tǒng)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化研究，并將研究成果貫徹和落實(shí)在具體的工程實(shí)際中。經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行，反饋良好。

2.1 照明配電箱的標(biāo)準(zhǔn)化成果

深圳地鐵9號(hào)線工程，通過對(duì)照明配電箱進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，使深圳地鐵9號(hào)線與其他城市采用傳統(tǒng)照明系統(tǒng)方案相比，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)典型車站可減少照明配電箱6面，具體比較情況詳見表2。

表2 深圳地鐵9號(hào)線照明系統(tǒng)方案與其他城市照明系統(tǒng)方案比較表

深圳地鐵全線共22個(gè)車站，在采用照明配電箱標(biāo)準(zhǔn)化研究成果后，全線共可減少照明配電箱100余面。

2.2 照明控制系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化成果

在照明控制系統(tǒng)方面，深圳地鐵9號(hào)線采用住宅和樓宇控制領(lǐng)域公認(rèn)的開放式國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)KNX/EIB。KNX總線具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)以及兼容性、可擴(kuò)展性好等優(yōu)點(diǎn)[9]。在智能照明系統(tǒng)領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用，目前主流的智能照明系統(tǒng)供應(yīng)商均采用KNX/EIB總線和協(xié)議。其產(chǎn)品均具備良好的可替換性，為后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)提供極大的便利性。

同時(shí)，在調(diào)光控制方面，采用數(shù)字調(diào)光方式，即DALI調(diào)光。DALI即數(shù)字可編址的照明接口，是一種開放式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。利用DALI可以將不同廠家生產(chǎn)的電子鎮(zhèn)流器、調(diào)光控制設(shè)備和傳感器等組成一個(gè)照明控制系統(tǒng)[10]。DALI具有配置靈活、安全可靠和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，可靈活實(shí)現(xiàn)分組控制、場(chǎng)景設(shè)置以及狀態(tài)反饋等功能，得到照明設(shè)備制造商的廣泛支持，并成為國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)標(biāo)準(zhǔn)。

在標(biāo)準(zhǔn)化成果應(yīng)用過程中，不僅從上層控制系統(tǒng)的開放性、可替換性方面加以限制和篩選。在控制系統(tǒng)與照明配電箱間的接口方面也加以規(guī)范，將控制系統(tǒng)與配電箱在物理上盡可能的分離，在工程的建設(shè)階段，減少業(yè)主方的協(xié)調(diào)管理工作量，在工程后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段，能夠方便運(yùn)營(yíng)的維護(hù)與管理，可謂一舉兩得。

2.3 燈具的標(biāo)準(zhǔn)化成果

由于深圳地鐵9號(hào)線照明燈具為甲供設(shè)備，為了將燈具設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化理念貫徹落實(shí)下去，在燈具設(shè)備的招標(biāo)文件中即對(duì)燈具的相關(guān)要求進(jìn)行細(xì)化，如要求燈具制造商具備良好的制造和研發(fā)實(shí)力、LED芯片需采用主流一線品牌且設(shè)計(jì)壽命不小于50 000 h、燈具的電源變換器需具備可替換性，燈具發(fā)光體可方便拆卸和替換等。

燈具供貨商確定以后，在設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)過程中，確保標(biāo)準(zhǔn)化概念得以實(shí)現(xiàn)，使全線各個(gè)車站的燈具都具備可替換性，同時(shí)迅速在其他線路的建設(shè)過程中加以推廣。目前深圳地鐵所有在建和將建線路均采用LED燈具，且將使用范圍擴(kuò)大到全部場(chǎng)所。

綜上所述，標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用的成果可歸納為：

1)照明配電箱通過標(biāo)準(zhǔn)化研究和整合，使全線600余面照明配電箱全部實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、制造標(biāo)準(zhǔn)化，為運(yùn)營(yíng)部門后期管理和維修提供了極大的便利。

2)智能照明控制系統(tǒng)整合后，簡(jiǎn)化了與其它系統(tǒng)的接口，組網(wǎng)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)架構(gòu)清晰，且具備良好的開放性，可兼容性。在系統(tǒng)調(diào)試階段大大提高效率，在后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段減少對(duì)個(gè)別廠商的依賴。

3)照明燈具方面，通過減少燈具種類、制訂統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、完善燈具結(jié)構(gòu)，使城市軌道交通的設(shè)計(jì)流程進(jìn)一步簡(jiǎn)化，減少工程管理中燈具的采購(gòu)工作量，后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)過程中減輕工作量，降低維護(hù)成本，具有良好效果。

3 結(jié)語

我國(guó)城市軌道交通的標(biāo)準(zhǔn)化工作，正隨著城市軌道交通技術(shù)的進(jìn)步和建設(shè)的快速發(fā)展穩(wěn)步推進(jìn)。標(biāo)準(zhǔn)化工作不僅是城市軌道交通建設(shè)運(yùn)營(yíng)的重要基礎(chǔ)，也是促進(jìn)其穩(wěn)定、協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展的保證，是城市軌道交通不斷創(chuàng)新和發(fā)展的先導(dǎo)。探索標(biāo)準(zhǔn)化理念、制定戰(zhàn)略、提高標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量和水平將始終是城市軌道交通標(biāo)準(zhǔn)化的艱巨任務(wù)[11]。

深圳市城市軌道照明系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)化理念，將照明配電箱標(biāo)準(zhǔn)化、控制系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化、照明燈具標(biāo)準(zhǔn)化的思路落到實(shí)處將會(huì)縮短設(shè)計(jì)周期、降低產(chǎn)品的生產(chǎn)制造成本，同時(shí)也能夠降低后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)與管理的成本。

[1] 地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50157—2013 [S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2014.

[2] 建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：GB 50034—2013 [S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2013.

[3] 地鐵場(chǎng)所照明用LED燈具技術(shù)規(guī)范：CSA 010—2011 [S].國(guó)家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,2011.

[4] 城市軌道交通照明：GB/T 16275—2008 [S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2009.

[5] 供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50052—2009 [S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2010.

[6] 低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50054—2011 [S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2012.

[7] 鐘雄,王藝偉,鄒儲(chǔ)優(yōu),等. LED 燈具在地鐵照明中的應(yīng)用案例分析[J].照明工程學(xué)報(bào), 2018，29(1):56-59.

[8] 顏鷹,蔣建平,朱培武,等. LED照明產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀及其對(duì)策[J].中國(guó)照明電器, 2011 (9) :33-36.

[9] 張徐輝,柳春青. KNX總線技術(shù)在建筑物消防應(yīng)急系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].通信與信息技術(shù), 2017 (6) :22-25.

[10] 戴廣年,戴保靈. DALI 總線在智能燈光控制中的應(yīng)用[J].江蘇建筑, 2016 (6) :113-115.

[11] 陳燕申,秦國(guó)棟,苗彥英,等. 從零散到系統(tǒng) 從星火到繁榮——城市軌道交通技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化回顧與展望[J].工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化, 2010 (2) :9.