詹占岚

(广州地铁设计研究院有限公司, 广东 广州 510010)

引言

城市轨道交通照明系统主要分为正常照明(包括公共场所的正常照明、设备管理用房照明等)、应急照明(包括备用照明和疏散照明)、安全特低电压照明(包括变电所电缆夹层照明和站台板下照明)、广告照明等。其设计原则[1]主要有：

1)车站照明设计应简洁、实用、便于安装和维修，并与车站建筑风格相协调。

2)车站应急照明电源室内设置应急照明电源装置(以下简称EPS)，负责提供整个车站及相邻区间的应急照明电源，EPS容量应根据车站规模确定，并满足人防要求。

3)应急照明应均匀地布置在公共区，设备管理房和走道也应设置应急照明。在上下行扶梯、步行梯口、自动售检票设备安装处附近应满足照度指标要求，确保乘客安全。应急照明灯具选用满足消防认证的应急灯具。

4)在站台、站厅、楼梯、通道及通道转弯处附近，设置疏散指示标志灯[2]，安装间距不大于10 m。

5)在车站出口、集散厅的出口、设备及管理用房门上方和其它通向站外的应急出口处均设置应急出口标志灯。

6)区间隧道照明灯具按每10 m一套布置，应急照明灯具与工作照明灯具交叉相间布置。每隔10 m设置疏散指向标志灯。所有照明灯具的安装不侵入设备限界。

城市轨道交通地下车站照度要求[3]如表1所示。

表1 城市轨道交通地下车站照度[4]参照表

城市轨道交通照明系统主要配电原则：

1)照明配电箱设在车站站厅、站台的照明配电室内，两端照明配电室供电范围以车站中心线为界。

2)每个照明配电室内设两个照明总配电箱，进线分别来自降压变电所不同低压母线。两个照明总配电箱交叉向车站照明区域配电，每个照明总配电箱各负担50%照明负荷。

3)照明配电开关采用单相开关，最大负荷电流不大于16 A。照明配电箱内三相照明回路负荷应基本平衡，回路的最大与最小相负荷电流差不宜超过30%[5]。

4)广告照明配电箱由变电所三级负荷母线供电，并在馈出回路设置漏电保护[6]。

5)变电所电缆夹层、站台板下电缆通道和折返线检查坑内设安全工作照明和携带式照明用插座，电源采用36 V安全特低电压等级。

城市轨道交通照明系统主要控制方式为：

1)公共区照明控制。车站公共区正常照明、广告照明、导向标志照明由车站控制室和照明配电室两级控制。照明系统按照各种模式采用智能照明控制系统，并与环境与设备监控系统实现通信。

智能照明控制系统是模块化分布式总线型控制系统，主要包括智能照明主机、网络控制器、控制模块、智能面板开关、人机界面及传感器等组成。通过智能控制系统可以实现调光控制、开关控制、延时控制、场景控制等。

2)设备区照明控制。设备管理用房照明设就地开关控制。应急照明及导向照明由EPS装置供电。正常时EPS装置采用交流供电，当两路交流电源都失电后，自动转为蓄电池组通过逆变器向灯具供电。EPS装置满足事故状态下不低于90 min的供电要求。设备区应急照明正常时可关闭，火灾时强行开启。

3)区间照明控制。区间照明分为工作照明和应急照明。工作照明由区间照明配电箱供电，应急照明由EPS装置供电，正常情况下工作照明及应急照明均可不开启，在需要开启的情况下，可遥控开启，在火灾或灾害模式下，区间应急照明由监控系统控制EPS装置强启。

1 城市轨道交通照明系统的标准化研究

1.1 照明配电箱的标准化

城市轨道交通照明系统经过从传统控制方式的照明系统演变为智能控制照明系统。目前国内各大城市的轨道交通照明系统基本上采用了智能照明控制系统。典型车站一般为地下二层，负一层为站厅层，负二层为站台层。站厅层、站台层的两端均为设备管理用房区域。典型车站在站厅、站台层两端的设备管理用房区域设置4个照明配电室负责向整个车站提供照明配电，如图1所示。

图1 车站照明配电系统图Fig.1 Station lighting distribution system diagram

为实现配电箱的标准化，经研究，可将车站所有照明配电箱划分为四类：照明配电总箱、普通照明配电箱、智能照明配电箱、智能照明控制箱。图2为车站照明配电总箱系统图，典型站使用8个照明总箱，非典型车站根据实际情况增加照明总箱的使用数量，不改变回路数量和开关的配置，保证全线各车站均采用统一标准化系统图。图3为普通照明配电箱系统图，进线来自照明总箱。根据车站的实际情况进行配电箱数量的增减，不改变回路数量和开关的配置，保证全线各车站采用统一标准化系统图。图4为智能照明配电箱系统图，进线同样来自照明总箱。根据车站的实际情况进行配电箱数量的增减，不改变回路数量和开关的配置，保证全线各车站采用统一标准化系统图。

图2 照明配电总箱系统图Fig.2 Lighting distribution system diagram

图3 普通照明配电箱系统图Fig.3 General lighting distribution system diagram

图4 智能照明配电箱系统图Fig.4 Intelligent lighting distribution system diagram

智能照明控制箱同样为标准箱，里面主要安装智能照明控制系统的控制模块及系统模块。该箱体主要负责智能照明系统的组网及与外界的接口通讯工作。

通过对配电箱体的标准化研究，使城市轨道交通照明系统的设计、产品制造及后期运营维护都带来极大的便利，主要体现在：

1)设计阶段，采用标准化图纸开展设计，减少设计工作量，大大缩短设计周期。

2)配电箱制造阶段，由于采用标准化图纸，产品制造同样实现标准化，缩短制造周期，降低制造成本。

3)后期运营维护简单，备品备件数量少，减轻维护维修工作量。

1.2 控制系统的标准化

目前应用于城市轨道交通照明的智能照明控制系统所采用的系统架构、元器件组成均有差异。这些智能照明控制系统主要是由开关控制模块、调光控制模块、系统网关、电源模块、接口模块以及连接网络等组成。按照以往的设计方案，这些模块分散安装于各个照明配电箱内，再通过网络控制线连接成一个智能照明控制系统，如图5(a)所示。为实现控制系统的标准化研究，可沿用配电箱标准化研究思路。将智能照明控制系统的各智能模块统一安装于智能照明控制箱内，如图5(b)所示。

图5 配电箱系统构成图Fig.5 Lighting distribution system diagram

经过这样整合后，带来的好处是使照明控制系统也趋于标准化。配电箱和控制箱分开设计、安装，并通过系统总线进行组网，在达到照明系统智能控制目的的情况下，尽可能使系统结构简单，同时也减少和简化系统接口。

2.3 灯具的标准化

灯具的标准化主要包括从灯具的设计到生产制造的标准化。目前城市轨道交通已大量采用LED灯具，LED灯具的特点是光效高、节能效果显著、便于控制。随着LED 照明技术的发展，LED 灯具产品性能将更加完善，光效、寿命、稳定性都将有很大的提升。不可置疑，未来LED 灯具肯定会成为地铁照明的主流产品[7]。

灯具标准化研究的主要目的是能够使灯具实现模块化、标准化，并引导一批生产厂家按照这种标准进行生产。灯具标准化主要内容有：

1)照明方案设计应尽量以简洁实用为原则。站厅站台公共区灯具种类应进行控制，使灯具种类减少，规格型号也应尽量控制减少。同一城市同期建设的不同线路之间的灯具也应做到可以互换。

2)制订相关技术标准，规范设计和生产。目前IEC、美国以及日本都制订了LED相关标准，我国虽然也制订了一些与LED有关的标准，但其中有些标准、规范的内容重复、矛盾[8]，因此需要对现有的这些技术标准和规范需进行修订。

3)灯具生产制造环节，要求灯具具备良好的可维护性。即灯具采用模块化设计，外壳、电源、发光体等应做到模块化设计，并遵循所制订的技术标准，方便在后期运营维护过程中做到快速维护，减轻运营维护工作量。

2 广东深圳典型地铁照明系统的标准化情况

笔者从事深圳地铁设计工作十余年，在所负责的深圳地铁9号线、深圳地铁9号线延长线、深圳地铁20号线项目中，均应用了照明系统标准化研究成果。笔者将以深圳地铁9号线照明系统的标准化情况为例，探讨照明系统设计、产品与维护的标准化对地铁运营维护与管理带来的影响。

广东深圳地铁9号线线全长25.38 km，共22个地下车站，全线设置1座车辆段及1座停车场。深圳地铁9号线工程于2016年10月开通运营，本工程在设计过程中通过对照明系统进行了标准化研究，并将研究成果贯彻和落实在具体的工程实际中。经过一段时间的运行，反馈良好。

2.1 照明配电箱的标准化成果

深圳地铁9号线工程，通过对照明配电箱进行标准化设计，使深圳地铁9号线与其他城市采用传统照明系统方案相比，每个标准典型车站可减少照明配电箱6面，具体比较情况详见表2。

表2 深圳地铁9号线照明系统方案与其他城市照明系统方案比较表

深圳地铁全线共22个车站，在采用照明配电箱标准化研究成果后，全线共可减少照明配电箱100余面。

2.2 照明控制系统的标准化成果

在照明控制系统方面，深圳地铁9号线采用住宅和楼宇控制领域公认的开放式国际标准KNX/EIB。KNX总线具有可靠性高、抗干扰能力强以及兼容性、可扩展性好等优点[9]。在智能照明系统领域具有广泛应用，目前主流的智能照明系统供应商均采用KNX/EIB总线和协议。其产品均具备良好的可替换性，为后期运营维护提供极大的便利性。

同时，在调光控制方面，采用数字调光方式，即DALI调光。DALI即数字可编址的照明接口，是一种开放式的系统结构标准。利用DALI可以将不同厂家生产的电子镇流器、调光控制设备和传感器等组成一个照明控制系统[10]。DALI具有配置灵活、安全可靠和成本低廉等优点，可灵活实现分组控制、场景设置以及状态反馈等功能，得到照明设备制造商的广泛支持，并成为国际电工委员会(IEC)标准。

在标准化成果应用过程中，不仅从上层控制系统的开放性、可替换性方面加以限制和筛选。在控制系统与照明配电箱间的接口方面也加以规范，将控制系统与配电箱在物理上尽可能的分离，在工程的建设阶段，减少业主方的协调管理工作量，在工程后期运营维护阶段，能够方便运营的维护与管理，可谓一举两得。

2.3 灯具的标准化成果

由于深圳地铁9号线照明灯具为甲供设备，为了将灯具设计的标准化理念贯彻落实下去，在灯具设备的招标文件中即对灯具的相关要求进行细化，如要求灯具制造商具备良好的制造和研发实力、LED芯片需采用主流一线品牌且设计寿命不小于50 000 h、灯具的电源变换器需具备可替换性，灯具发光体可方便拆卸和替换等。

灯具供货商确定以后，在设计联络过程中，确保标准化概念得以实现，使全线各个车站的灯具都具备可替换性，同时迅速在其他线路的建设过程中加以推广。目前深圳地铁所有在建和将建线路均采用LED灯具，且将使用范围扩大到全部场所。

综上所述，标准化应用的成果可归纳为：

1)照明配电箱通过标准化研究和整合，使全线600余面照明配电箱全部实现设计、制造标准化，为运营部门后期管理和维修提供了极大的便利。

2)智能照明控制系统整合后，简化了与其它系统的接口，组网简单，系统架构清晰，且具备良好的开放性，可兼容性。在系统调试阶段大大提高效率，在后期运营维护阶段减少对个别厂商的依赖。

3)照明灯具方面，通过减少灯具种类、制订统一技术标准、完善灯具结构，使城市轨道交通的设计流程进一步简化，减少工程管理中灯具的采购工作量，后期运营维护过程中减轻工作量，降低维护成本，具有良好效果。

3 结语

我国城市轨道交通的标准化工作，正随着城市轨道交通技术的进步和建设的快速发展稳步推进。标准化工作不仅是城市轨道交通建设运营的重要基础，也是促进其稳定、协调和可持续发展的保证，是城市轨道交通不断创新和发展的先导。探索标准化理念、制定战略、提高标准质量和水平将始终是城市轨道交通标准化的艰巨任务[11]。

深圳市城市轨道照明系统采用标准化理念，将照明配电箱标准化、控制系统标准化、照明灯具标准化的思路落到实处将会缩短设计周期、降低产品的生产制造成本，同时也能够降低后期运营维护与管理的成本。

[1] 地铁设计规范：GB 50157—2013 [S].北京:中国建筑工业出版社,2014.

[2] 建筑照明设计标准：GB 50034—2013 [S].北京:中国建筑工业出版社,2013.

[3] 地铁场所照明用LED灯具技术规范：CSA 010—2011 [S].国家半导体照明工程研发及产业联盟,2011.

[4] 城市轨道交通照明：GB/T 16275—2008 [S].北京:中国标准出版社,2009.

[5] 供配电系统设计规范：GB 50052—2009 [S].北京:中国计划出版社,2010.

[6] 低压配电设计规范：GB 50054—2011 [S].北京:中国计划出版社,2012.

[7] 钟雄,王艺伟,邹储优,等. LED 灯具在地铁照明中的应用案例分析[J].照明工程学报, 2018，29(1):56-59.

[8] 颜鹰,蒋建平,朱培武,等. LED照明产业标准化现状及其对策[J].中国照明电器, 2011 (9) :33-36.

[9] 张徐辉,柳春青. KNX总线技术在建筑物消防应急系统中的应用[J].通信与信息技术, 2017 (6) :22-25.

[10] 戴广年,戴保灵. DALI 总线在智能灯光控制中的应用[J].江苏建筑, 2016 (6) :113-115.

[11] 陈燕申,秦国栋,苗彦英,等. 从零散到系统 从星火到繁荣——城市轨道交通技术标准化回顾与展望[J].工程建设标准化, 2010 (2) :9.