摘要：以提高地铁动力照明设计智能化和节约能源为目的，在城市轨道交通动力照明设计技术的研究基础上，以当前新技术在地铁中的运用为主要内容，着重分析了包括BIM、智能照明和光导照明在内的新技术应用于地铁动力照明设计的可行性，为提升地铁动力照明技术智能化水平提出新思路。
关键词：动力照明设计；BIM技术；智能照明；光导照明
0引言
地铁动力照明（简称动照）设计即低压配电系统设计，主要服务于地铁各类机电设备。从通风空调专业的排风机、轴流风机、送风机到给排水专业的各类水泵，一直到车辆段各类大型机械，都需动力照明专业进行配电设计。动照设计范围涵盖从变电所低压侧一直到各机电设备的配电箱[1]。因此，地铁动力照明设计智能化的提升，对于地铁的整体设计水平提升，至关重要。城市轨道交通动力照明设计的智能化提升，主要体现在：利用新技术提升设计质量和提高动照专业与各专业的协同效率；服务于地铁体智慧化水平提升和能源节约；促进“智慧地铁，绿色地铁”理念付诸实践。城市轨道交通动力照明设计的智能化提升，不但可以提高设计的效率和出图的速度，更好地服务于施工和后期维护保养，也提升了地铁的整体智慧化水平。
1利用BIM技术提升地铁动力设计效率
BIM数据在地铁整体设计中的应用，极大地提高了地铁各类数据的可视化程度，提高了地铁设计、建设和运营阶段各项工作效率，广泛应用于多专业设计协同、图纸审核、方案模拟、场地现状模拟、材料统计、面积统计、方案交底、运营培训、管线综合（包含碰撞检查）、施工进度管理等过程。应用到实际运营管理工作中，运营管理人员可以利用各类BIM终端完成现场的质量、安全管理。例如运营公司巡检人员在现场巡查过程中可及时上传质量、安全问题；技术人员在接到相关问题提醒后，及时进行整改；通过数据共享和集中分析，实现地铁运行问题跟踪管理，隐患排查实时具体，落实整改迅速及时。数据可视化水平的提高，为实时监控地铁运行数据提供了绝佳的条件。地铁运行管理决策者通过移动终端、大屏幕及PC桌面等多种终端能够随时、随地、及时、便捷地掌握地铁运行各项信息，在发生自然灾害（例如地下水倒灌）、群体性事件（例如人流激增）、突发事件（例如配合公安机关抓捕和伤员急救）时，可以动态地调整地铁车辆，配合城市运行管理中心地指挥。BIM技术在地铁系统的应用还远不止于此，BIM技术应用到地铁动力照明设计中，有以下两点重要的作用。
1.1动照管线设计过程优化
地铁系统内变电所走线、通信信号管线、动力照明走线等错综复杂，仅仅通过管线综合专业来进行基于二维平台的统筹设计，会时常发生管线设计错误。例如停车场室外的埋管设计中，主要由综合管线专业来负责出图，其他专业（例如低压配电，变电专业，信号专业）来提资，然后由综合管线专业来进行配合校对。这种模式，不同专业间有设计壁垒，综合管线专业设计人员不一定对所有专业了解，会时常发生埋管冲突的问题，同时也很容易出现设计遗漏，经常到了施工现场才发现问题，严重影响施工进度。基于BIM的管线设计，很好地解决了这个问题。首先是在管线碰撞测试阶段，利用结构与机电、各专业的碰撞测试，生成碰撞报告，各个专业可以根据这个碰撞报告推进设计配合[2]。具体到动力照明专业，可以根据碰撞报告来深化动力照明的设计。动力照明专业根据各个专业提资，设计配电线缆，根据线缆规格和环境类型设定线缆敷设的方式和套管形式，以及基本的走线格局，再利用BIM协同工作，在设计阶段就解决管线设计配合问题。同时在地铁动力照明专业的设计过程中，也可以利用BIM技术更有效地共用其他专业预埋的管沟，避免浪费。
1.2利用BIM解决各专业对动力照明专业提资变化
动力照明专业作为地铁设计的下游专业，其他专业（建筑，通风空调、给排水，通信，消防监控系统，扶梯，屏蔽门，综合监控等等）的提资变化会直接引起动力照明专业的设计变更。动力照明专业处于这种串行设计的末端环节，其他专业的任何变化，都会影响动力照明专业的出图时间。例如其他专业设计变动却忘记更新对动力照明专业提资或者提资不及时，动力照明专业设计人员就要加班加点，而有时建筑底图的变化，则会让动力照明整个设计接近作废。基于BIM技术的并行协作机制，可有效地避免这一问题：各个专业在建筑设计的统一模型上进行设计[3]，变动过程会实时地通知到动力照明专业，多个专业之间可以进行交叉合作和并行设计，极大可能地避免设计返工和设计遗漏，减少施工变更，节约成本。基于统一的建筑底图，某车站的机电各专业利用BIM进行管线设计的出图见图1．
2照明设计中综合运用智能照明技术
地铁的照明系统设计属于动力照明专业的设计范围。当前照明技术日趋成熟，各类灯具（荧光灯，吸顶灯，工矿金卤灯，LED灯）等都在地铁照明系统设计中得到广泛应用。基于绿色节能理念的智能照明技术已成为新的研究方向，业已在国内地铁设计中得到初步应用，新建设的地铁也多在推广智能照明技术。智能照明系统目前广泛应用于地铁照明设计中，主要实现绿色节能设计目标。智能照明系统包括位于控制室的控制主机、总线电源、USB接口，以及位于配电箱内的开关控制模块，配合就地控制面板和照度传感器形成整体架构。每一个照明配电回路都有一个地址，通过总线将所有部件连接而组成一个控制网络[4]，以实现对地铁照明系统的智能化管理及自动控制[5]。智能照明应用于地铁场段照明设计的结构拓扑图如图2所示。在地铁复杂的场景下，智能照明设计可更加准确地控制灯光开闭和通光量情况，更利于节约能源。由于装修阶段所用材料的不同，不同材料引起的反光率不同，造成区域内照度的不一致性，可通过智能照明系统的控制，实现照度的统一[6]。同时可结合环境光的变化，自动调节高架站和场段露天单体的照明情况，实现低能耗照明，节约能源。
3应用光导照明技术丰富照明设计手段
光导照明也叫作自然光照，是无电照明的一种，就是将室外自然光导入到室内，对室内提供照明的新技术。室外的光线透过采光器进入光导系统的内部，然后经过光导管传输到管道底部（可延伸到地铁的站厅层和站台层），再由高透光、高扩散的漫射器将自然光均匀照射到室内需要光的地方[7]。光导照明应用于地铁照明主要有如下优势。（1）节约能源。由于光导照明的能量来源于自然光，所以显而易见可以节约电能。（2）减少污染。直接采用自然光，自然不需要耗费电能，由于中国主要的发电手段还是火力发电，采用光导照明手段，可以有效地减少化石燃料地损耗，减少污染气体地排放。（3）极端情况下保证照明。相比于应急照明，光导照明更不可能发生故障，应急照明多采用双切换箱来保证消防灯具在保证在发生诸如火灾等情况下，提供足够地照度，而光导照明仅受限于天气和夜晚。利用光导照明技术，可以充分利用自然光，在应急照明和供电断电时候，提供疏散和应急光源，保证疏散和重点区域的照明。（4）辐射健康。光导照明取自自然光，对人体健康有更好的作用。在自然光下，工作在地铁中的工作人员身心更加愉悦。地铁中使用的荧光灯，也含有大量的危害离子，光导系统也可以有效避免这一点。图3为某车站站台层的光导照明灯具布置平面图。尽管有如此多地优势，光导照明技术也有应用上的劣势。相比较于普通照明，光导照明系统受外界光照变化的影响更大，同时由于很多车站位于城市繁华的主干道上，设置采光器会影响地面人员和车辆的通行。光导系统需要预留孔洞，在照明设计当中也需与综合管线专业进行对接协调，大大加大了设计的复杂程度。同时，光导照明受限于自然环境变化和夜晚的到来，稳定程度不如普通照明。
4总结
本文基于对传统城市轨道动力及照明设计技术方案的研究，分析了BIM、智能照明和光导技术等新技术在地铁中的运用可行性，分析了地铁动力照明设计未来的改进方向，以期为提升地铁动力照明设计智能化水平提出新的思路。
参考文献：
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［2］许华春，庄国强.机电工程综合管线优化中BIM技术的应用［J］.福建建设科技，2014（2）：54-55.
［3］刘占省，赵明，徐瑞龙.BIM技术在建筑设计、项目施工及管理中的应用［J］.建筑技术开发，2013，40（3）：65-71.
［4］徐娟.智能低压配电系统在地铁中的应用探讨［J］.中国科技信息，2015（3）：126-127.
［5］朱则刚.智能照明“照亮”未来生活的每个角落［J］.电子技术，2007，34（6）：19-24.
［6］肖艳.漫谈智能建筑中智能照明系统的特点优势及其运用［J］.电气工程应用，2014（4）：37-44.
［7］王志强.地铁工程采用光导照明系统的可行性研究［J］.铁道工程学报，2011，28（9）：101-104.
作者:秦志远 单位:广州地铁设计研究院有限公司