孙二杰
济南轨道交通集团建设投资有限公司，山东 济南 250000
与地面交通工具相比，地铁噪声污染较小，节省城市用地，可大大缓解城市交通压力。地铁是能耗大户，其中牵引系统能耗约占50%，照明系统能耗约占10%，节能空间巨大[1]。随着科技的发展及国家对节能重视程度的增加，智能照明系统在地铁中的应用越来越广泛。实现地铁照明智能化管理及多种模式的控制，不仅有利于节约电能，还能提高运营维护效率[2]。
济南地铁1 号线大致呈南北走向，共设车站11 座，其中高架车站7 座，高架车站屋顶中间设置采光带，高架车站剖面图如图1 所示。光伏与轨道交通车站结合在山东省甚至全国都是一个新的尝试，同时车站内部设计了智能照明系统，该设计完全符合济南“安全地铁、绿色地铁、智慧地铁、品质地铁”的理念，完全符合国家节能降耗的号召，也为其他城市后续建设轨道交通提供了参考。车站效果图如图2 所示。
图1 高架车站剖面图
图2 高架车站效果图
1.1 地铁照明照度要求
地铁车站可分为公共区区域、出入口区域、设备区区域三个功能区域，每个区域包含并相互连接。不同区域功能不同，具体照度要求也不同，其中，车站公共区域的照度标准值如表1 所示。
表1 车站公共区域照度标准值
1.2 地铁照明系统设计
车站公共区照明一般以车站中心线为界，分成A、B 两端，由两端照明配电室各负责一半站厅、设备管理用房及出入口照明。
车站照明分为正常照明、应急照明（疏散照明和备用照明）、广告照明、安全特低电压照明、区间照明等[3]。
1.2.1 正常照明
照明配电采用放射式和树干式相结合、以放射式为主的配电方式。
车站每个照明配电室内各设2 个照明总配电箱，负责站厅、站台公共区、出入口的照明，以及站台板下照明的配电和控制。照明配电箱内三相照明回路负荷应基本平衡，回路的最大电流差不宜大于30%。
1.2.2 安全特低电压照明
变电所电缆夹层、电缆沟和折返线检查坑内的照明电源应采用24 V 安全电压等级。
1.2.3 消防应急照明和疏散指示系统
车站设置集中电源式集中控制型消应急照明和疏散指示系统，系统由应急照明控制器、应急照明集中电源、集中电源式集中控制型灯具组成，系统后备时间不低于90 min。
1.2.4 备用照明
备用照明电源系统设置EPS 电源柜，在车站两端配电室内各设一组EPS，负责车站备用照明的配电。EPS 电源柜由变电所0.4 kV 开关柜两段低压负荷母排上各引来一路电源供电，在柜内自动切换。正常时采用交流旁路220/380 V 供电，在两路交流电源都失压的情况下，由220 V 转380 V 逆变电源向备用照明供电。蓄电池的持续供电时间不小于90 min。
备用照明设置于车站控制室、综合监控室、变电所、配电室、环控电控室、消防泵房等房间。变电所、配电室、车站控制室等应急指挥和应急设备设置场所的备用照明照度不应低于正常照明照度的100%，其他场所的备用照明照度不应低于正常照明照度的10%。
1.2.5 区间照明
区间照明分为正常照明及疏散照明，区间每隔100 m 设置正常照明分箱给正常照明灯具提供电源，疏散照明由消防应急照明和疏散指示系统提供电源。
区间每隔10 m 设置一盏正常照明灯，每隔10 m设置一盏疏散照明灯，正常照明灯与疏散照明灯数量按1 ∶1 间隔布置。在地下区间的岔线、折返线等处应设置加强照明，以满足检修维护要求。
智能照明系统按照控制方式一般分为开关控制和调光控制两大类。其中调光控制模式又分为回路调光控制和DALI 调光控制。
2.1 回路调光控制
回路调光控制目前应用较广泛的为0～10 V 调光。0～10 V 调光装置有两条电路，一条为普通相线，通过调光装置连接灯具驱动电源；
另一条是调光参考电路（0～10 V），为灯具的驱动电源提供参考电压，进而实现灯具的调光。0～10 V 调光的原理如图3 所示。在照明配电箱内增设开关控制模块，一般为4 路、6 路、8 路，通过模块可实现对每个回路的开关控制，该控制方式布线简单，调试方便[4]。
图3 0～10 V 调光原理图
2.2 DALI 调光控制
数字可寻址照明接口（Digital Addressable Lighting Interface,DALI）协议是开放式异步串行数字通信协议，用于照明系统控制具有不可替代的优势。DALI 调光是数字调光，抗干扰能力强，传输距离远，不会受其他信号的干扰而出现失真或误码的情况。DALI 调光为双向通信，系统可以向灯具下发指令，灯具也可以向系统反馈状态，无需重新布线即可实现重新分组控制[5]。
每个灯具都有一个独特的编码，因此可以对单灯进行控制，控制方式更加灵活。但其电源价格高、系统调试较复杂，限制了其在地铁中的应用。
济南地铁1 号线是济南市第一条建成运营的地铁线路，线路起于工研院站，途经长清区、市中区、槐荫区，止于方特站，大致呈南北走向，其中地下站4 座、高架站7 座。
针对1 号线既有高架车站也有地下车站的特点，对比几种控制方式，最终确定7 座高架站公共区全部采用0～10 V 调光控制模式。在公共区、出入口等位置布置照度传感器，感知室外亮度，根据室外亮度,通过调光模块实现对灯具亮度的调节，充分利用太阳光，达到节能目的。4 座地下车站仅钢结构雨棚照明采用0～10 V 调光控制，地下车站公共区及出入口通道采用开关控制模式。在钢结构雨棚没有遮挡的地方安装照度传感器，公共区及出入口通道由于无法接收到外部阳光，车站内照度不会发生变化，没有调光的必要，因此采用开关控制。
3.1 系统构成
智能照明系统由服务器、总线耦合器、时钟控制器、开关控制器、照度传感器、可编程控制面板、彩色触摸屏、监控软件等构成。智能照明系统在车控室墙面设置彩色触摸屏，并安装智能照明系统监控主机，监控主机上安装人机界面软件。
3.2 系统控制
控制面板为总线智能型，无须改变接线方式，通过软件调整、设定即可实现其功能和控制。通过车站车控室安装控制面板，可对照明进行多种方式的控制，界面如图4 所示。
图4 站台触摸屏交互界面
3.2.1 场景控制
根据地铁运营需要，可针对所控区域的灯光或其他电器设备等预先设定各种场景，需要时可通过车控室触摸屏、BAS 或者根据照度控制。运营公司根据营运特点，设置每个场景的时间。例如，正式运营前一个小时开启准运场景；
客流高峰期为7：00—9：00，17：00—19：00，此时间段设置为运营场景。所有模式可随时根据地铁运营公司实际运营时间表确定，时间可调，如表2 所示。
表2 地铁车站照明模式表
3.2.2 照度控制
高架车站的照明控制还应具有照度控制模式，通过感知室内外环境照度值来决定灯光亮度。照度模式可以根据照度值实现平滑无极调光。例如，出入口地面钢结构雨棚照明、出入口综合资讯、出入口导向、出入口地铁徽标应设置单独回路配电，并由照度传感器控制。
3.3 系统功能
（1）坏灯检测。调光控制模块、开关控制模块内置电流互感器，通过实时检测各回路的电流值，实时监测电流是否有突变。如发生突变，说明该回路中灯具存在故障，可以将故障信息上传至上位机报警。
（2）电量统计。通过统计各模块的用电量，可计算出各站用电量，方便了解现场运营状况。
（3）过零断开。自锁继电器应用了零点断开技术，该技术的应用大大降低继电器闭合时的热量及电弧，经过大量实验验证，应用该技术后继电器寿命大大延长。
在地铁车站站厅层、站台层、出入口通道的公共照明，采用高效、灵活、节能的智能照明控制系统，通过多种控制方式，并结合后台可视化软件的集中管理，可以实现简洁、经济、高效的照明控制。车站智能照明控制系统不但可以为地铁的车站管理节省人力，而且通过能源管理也为地铁项目减少了电费支出，并产生良好的社会经济效益。
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