城市轨道交通隧道照明优化

　　摘　要：隧道照明作为地铁运营安全保障体系的关键组成部分，不仅需要满足电客车司机行车过程中的瞭望需求，还要适配隧道内施工作业、突发情况应急疏散等多种场景的照明要求，是保障地铁安全平稳运营的重要基础。当前，国内城市轨道交通隧道照明普遍采用普通照明与应急照明交叉等间隔布置的模式，且长期保持24小时点亮状态，这种传统模式不仅造成了大量的电能浪费，还会加速灯珠老化，缩短照明设备的使用寿命，与绿色低碳发展理念相悖。本文基于“双碳”目标背景，系统分析传统隧道照明模式的固有弊端，通过能耗公式精准推导、实际运营案例量化计算，充分论证“车来即亮，车走即灭”智能照明模式的节能优势与应用价值，深入探讨两种技术成熟、易落地的智能照明实现途径，并结合行业标准与运营实践，提出优化实施过程中的关键注意事项，为城市轨道交通隧道照明的节能优化提供坚实的理论支撑与可落地的实践参考。

　　关键词：城市轨道交通;隧道照明;智能优化;节能降耗;双碳目标

　　当前国内多数线路多采用传统控制模式，普通照明与应急照明均匀布置且24小时常亮，未按需动态调节。结合运营实践可知，隧道照明仅在列车通过、施工作业、应急疏散等场景下需要，其余时段无效点亮，既造成电能浪费、增加运营成本，又加速灯具老化、缩短使用寿命、加大维护工作量。实现隧道照明按需点亮、智能控制，可显著降低能耗、节约成本、延长设备寿命。

　　1 研究背景

　　照明能耗占城轨总能耗10%–15%，是节能重点方向。当前智能照明多应用于车站与车辆段，隧道轨行区智能化改造关注度低、仍处于试点阶段。“车来即亮，车走即灭”的隧道智能照明技术可精准匹配需求、大幅降低能耗，兼具研究价值与推广前景，对推动隧道照明技术升级、助力行业节能降耗具有重要作用。[1]

　　2 隧道照明能耗分析

　　为清晰、精准对比传统照明模式与智能照明模式的能耗差异，量化分析智能照明模式的节能效果，为城市轨道交通隧道照明优化提供科学的数据支撑与理论依据，本文通过明确能耗计算核心参数、推导能耗计算公式，结合徐州地铁1号线实际运营数据开展案例验证，全面论证智能照明模式的可行性与优越性。

　　2.1 传统模式隧道能耗计算

　　传统隧道照明模式的核心特征是“长期持续点亮”，即无论隧道内是否有列车经过、是否有施工作业等实际照明需求，照明设备均保持24小时不间断点亮状态，其能耗计算主要基于灯珠功率、照明间距、线路长度等核心参数，具体公式推导与参数说明如下：

　　设照明灯珠功率为P₁(单位：km);两盏照明灯珠之间的安装间距为d(单位：m);地下线路长度为L(单位：m)，为便于集中分析隧道照明的能耗差异，本次研究以地下线路照明为核心研究主体;由于城市轨道交通线路多采用双线运营模式(上行线与下行线分开布置)，因此实际需要照明的线路总长度为2L;照明系统全年365天、每天24小时持续运行，因此计算周期按全年365天每天24小时计算。

　　传统模式年能耗计算公式：

　　2.2 智能照明模式能耗计算

　　智能照明模式的核心理念是“按需点亮、精准控制”，其仅在列车经过隧道时启动对应区域的照明设备，其余时间照明设备均处于熄灭状态，最大限度减少无效能耗。智能照明模式的能耗计算需结合列车运行参数与照明设备参数，具体公式推导与参数说明如下：

　　给予电客车司机的有效照明距离为L₁，该距离为保障司机行车瞭望安全的固定值;列车平均旅行速度为V(单位：km/h)，即列车在运营过程中的平均行驶速度，包含停站、折返时间;每条线路日均开行列车次数为n(即日均交路数量);灯珠功率P₁;两灯间距d。

　　智能照明模式下，每列列车经过隧道时，瞬时需要点亮的灯珠数量为;每列列车经过整条隧道需要的照明时间，等于线路长度与列车平均旅行速度的比值，即L/V;因此，单列列车单次交路的照明能耗为：。

　　智能模式年能耗计算公式：

　　2.3 案例验证

　　为进一步验证隧道智能照明模式的实际节能效果，确保研究结论的科学性、实用性与可推广性，本文选取徐州地铁1号线作为研究模型，结合该线路的实际运营参数，开展传统照明模式与智能照明模式的能耗对比计算，同时模拟客流强度大幅提升后(行车密度增加)的节能效果，全面分析智能照明模式在不同行车密度下的节能表现。

　　2.3.1 案例一：基于线路实际运营参数计算

　　结合徐州地铁1号线的实际运营情况，综合考虑该线路隧道照明设备配置、列车运行组织方案等因素，确定其隧道照明核心参数如下：照明灯珠功率P₁=18×10-3 kw;地下线路总长度L≈22000m(含出入场段线);为保障电客车司机行车过程中的足够瞭望照度，避免因照度不足引发安全隐患，两盏灯珠的安装间距d=5m，该间距符合《城市轨道交通照明》GB/T 16275-2022最新照度标准要求;列车平均旅行速度V≈35km/h;日均开行列车次数n=288列，其中高峰时段(7:00-9:00、17:00-19:00)行车间隔为6分30秒，平峰时段行车间隔为7分40秒，符合该线路的客流分布特点;有效照明距离L₁=300m，依据《地铁设计规范》GB/T 50157-2023及运营实践经验确定，能够充分保障司机的瞭望安全。[2,3]

　　传统模式年能耗计算：

　　W传=(2×22000÷5)×18×10-3×24×365=138.76×104kwh

　　智能模式年能耗计算：

　　W智=18×10-3×(300÷5)×(22÷35)×288×365=7.14×104kwh

　　节能效果：经计算，采用智能照明模式后，徐州地铁1号线隧道照明年节约能耗131.62×10⁴kwh，节能率达94.85%，节能效果极为显著，能够有效降低线路运营能耗与成本。

　　2.3.2 案例二：客流强度大幅提升后计算(模拟场景)

　　为分析智能照明模式在高行车密度下的节能效果，本文模拟徐州地铁1号线客流强度大幅提升后的运营场景，具体参数调整如下：日均开行列车次数n提升至576列，较实际运营次数翻倍，其中高峰行车间隔缩短至3分15秒，平峰行车间隔缩短至3分50秒，模拟高客流场景下的行车组织场景;其余核心参数(P₁、L、d、V、L₁)保持与该线路实际运营情况一致，确保模拟计算的合理性与可比性。

　　智能模式年能耗计算：

　　W智'=18×10-3×(300÷5)×(22÷35)×576×365=14.28×104kwh

　　节能效果：经计算，客流强度大幅提升后，徐州地铁1号线隧道照明年节约能耗124.48×10⁴kwh，节能率达89.71%。

　　结合上述两个案例的计算结果可知，无论徐州地铁1号线的行车密度高低，隧道智能照明模式均能实现显著的节能效果，即使在客流高峰、行车密集的场景下，节能率仍接近90%，充分验证了“车来即亮，车走即灭”智能照明模式的可行性、实用性与稳定性。

　　3 隧道智能照明实现途径

　　随着照明技术、传感技术、信号控制技术的不断进步与融合发展，隧道智能照明的实现方案日趋多样化，不同方案的技术特点、实施难度、成本投入与适用场景存在一定差异。结合城市轨道交通行业实践经验、相关技术调研结果及徐州地铁运营实际，本文重点介绍两种技术成熟、易落地、性价比高的智能照明实现途径，详细分析其核心思路、优势与难点，供行业内相关单位参考讨论，为隧道智能照明的实际落地提供技术指引。

　　3.1 基于信号系统，传递列车位置实现照明控制

　　ATS列车自动监控系统可实时采集列车位置、速度等信息，可为隧道照明精准控制提供基础。该方案通过安全开放信号系统接口，将列车数据传输至智能照明控制系统，实现“车来即亮，车走即灭”：列车接近时提前点亮前方照明，驶离后关闭照明，减少无效能耗。方案优势为定位精准、响应快，可依托现有系统改造，降低实施成本，兼容性强;难点在于信号系统安全开放与数据传输机制设计，同时需针对非通讯列车、降级运行等特殊工况制定控制策略，保障行车安全。

　　3.2 应用物联网技术，感知列车位置实现照明控制

　　该方案通过应用无联系技术，在隧道内布设微波雷达、红外、地磁等传感器，独立检测列车接近与驶离，无需依赖信号系统，适用于既有线路改造。按50–100m间距布置传感器，列车驶入时触发前方照明，驶离后延时关灯，同时支持手动模式满足施工检修需求。方案独立性强、施工简便、成本低、维护便捷;需选用工业级传感器以适应隧道复杂环境，合理布设避免检测盲区，防止照明开启滞后影响行车安全。[4]

　　4 结 语

　　本文通过能耗公式推导与徐州地铁1号线案例验证，证明了“车来即亮，车走即灭”模式的节能效益，研究了基于信号系统与传感技术的两种实用实现路径，并结合标准与运营实践提出实施要点，构建了完整的研究逻辑。

　　隧道智能照明是轨道交通落实绿色低碳理念的重要手段，可为徐州地铁及国内同类线路提供实践参考。未来应依托技术升级，持续优化控制逻辑，提升系统稳定性与兼容性，攻克工程技术难点，探索更多高效经济的实施方案，推动技术规模化应用，为行业节能降耗与绿色发展提供支撑，助力国家“双碳”目标实现。

　　参考文献：

　　[1] 《城市轨道交通2024年度统计和分析报告》

　　[2] 《城市轨道交通照明》GB/T 16275-2022

　　[3] 《地铁设计规范》GB/T 50157-2023

　　[4] 贾志博.基于无线物联网技术的铁路隧道智能照明系统研究 [J]. 铁道标准设计，2025, 69 (5): 216-221.