實測：深圳地鐵2號線LED照明 VS 3號線熒光燈照明
文章來源:恒光電器
發布時間:2015-11-23
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LED憑借其節能和環保的優勢逐漸被應用于地下空間照明，以地鐵站空間為例，北京、深圳等城市已有改造完成或直接采用LED進行照明的地鐵站空間。目前深圳地鐵2號線即蛇口線已全線采用LED照明，是我國第一條全面使用LED綜合節能照明裝置的地鐵線路。
對地鐵站空間半導體照明的應用引起越來越多的關注：一方面因為LED應用于功能性照明的眩光問題嚴重影響照明的安全性；另一方面，由于地下空間區別于地上空間，使用者在缺乏自然光的地下空間會焦慮、煩躁及產生無方向感。因而隨著LED逐漸被應用于地鐵站空間照明，對LED是否能真正替代傳統熒光燈應用于地鐵站空間照明，需要從理論和實踐兩方面綜合考慮。為推進半導體照明在地鐵站空間的應用，需建立地鐵站空間照明視覺環境評價體系，對半導體照明下視覺環境進行主觀評價和綜合研究。
因此，本文利用已建立的地鐵站空間照明地鐵站空間視覺環境評價體系，結合模糊綜合評價法和語義差別量表法將各評價指標制作成主觀調研問卷，LED-T5一體化燈管，匯總問卷結果，對地鐵站空間視覺環境進行優先排序。同時，對可測光環境指標進行現場測量，結合綜合評價與現場測量的數據，主客觀結合彌補主觀評價的主觀性和不確定性，LED照明工程，使評價結果更具客觀性和科學性，戶外照明，并得到最優地鐵站空間視覺環境中所對應的照度、色溫區間，進一步指導地鐵站空間照明設計。
地鐵站空間視覺環境評價調研對象分析
本文對采用LED照明的地下地鐵車站進行問卷調查和現場實測，同時也需要選擇熒光燈照明的幾個典型的地鐵車站，對比分析兩種光源照明下地鐵站空間視覺環境綜合評價值和客觀實測物理特性，從而得到具有最優綜合評價值的地鐵站空間以及對應的光環境客觀物理特性。
為了測量數據的客觀性、準確性和科學性，避免燈具不同使用時間所造成的衰減不同和由不同地區、氣候、文化等造成的被試主觀感受的差異，本文選用同一地區同時開通的直接采用LED進行照明的深圳地鐵2號線二期和熒光燈進行照明的深圳地鐵3號線二期中各5個地鐵車站進行研究。
深圳地鐵2號線
深圳地鐵2號線是我國第一條全面使用LED綜合節能照明裝置的地鐵線路，站廳及站臺公共區、出入口通道采用300型LED照明裝置，站臺屏蔽門燈帶采用非應急型200型LED照明裝置，單燈具有可連續調光功能，所有LED照明裝置可按照模式或運營要求進行整體調光。
調研對象包括大劇院站、華強北站、福田站、景田站和深康站5個地下地鐵車站。
經調研發現，蛇口線各地鐵站均采用LED進行照明，充分利用LED可調光的特性，標準站站廳根據每日不同時段人流量的多少進行調光；根據對地鐵站工作人員的調研得知，地鐵站廳多數情況下處于低峰模式，故而對蛇口線中5個地鐵站進行主觀調研和現場實測均在低峰模式下進行。
站臺屏蔽門燈帶根據列車是否進站分為全亮和間隔點亮兩種，列車進站時照度和亮度接近于未進站時的2倍。由于列車進站時間短暫，戶外照明，使用者對該區域光環境的滿意程度主要來源于候車期間的感受，故而選擇列車未進站時進行主觀調研和現場實測。
深圳地鐵3號線
深圳地鐵龍崗線(3號線)站廳和站臺等候區采用T5雙管格柵熒光燈，站臺屏蔽門燈帶采用T5單管格柵熒光燈。調研對象包括紅嶺站、通新嶺站、華新站、蓮花村站和少年宮站。
調研中發現，龍崗線中同一個地鐵站的站廳和站臺風格統一，大部分繪有花卉圖案，照明方案，且均與站名相映襯，不同地鐵站之間風格各異，獨特的色彩和圖案搭配使得地鐵站空間具有良好的藝術效果。如紅嶺站站廳和站臺以紅色為主色調；蓮花村站以綠色為主色調配以蓮花圖案。
龍崗線各地鐵站站廳和站臺區域均采用格柵熒光燈進行照明，由于熒光燈只能條形分布，故而裝飾風格較為呆板；燈具均勻分布，照度均勻度較好，燈光柔和舒適，沒有明顯的眩光問題。站廳和站臺區域除墻壁有少量的LED廣告屏外，沒有多余的廣告條幅，因此，站內空間除明亮程度較差之外，亮度均勻度較好，無眩光，整體視覺環境較好，具有良好的舒適性。
地鐵站空間視覺環境主觀調研
地鐵站空間視覺環境評價體系
為對地鐵站空間視覺環境進行主觀評價，作者通過對專業領域相關理論的分析研究構建出地鐵站空間視覺環境評價體系，主要包括評價指標和指標權重兩部分：
對評價指標的選擇，采用德爾菲法，口碑，通過專家輪詢的方式對評價因素作為評價指標對評價目的意義的重要程度進行評分，通過得分的高低篩選出適用于地鐵站空間視覺環境評價的評價指標；
評價權重的計算，則是利用層次分析法建立遞階層次結構模型并構建初始判斷矩陣，并建立基于初始判斷矩陣的最小二乘一致性修正模型，利用粒子群算法求解得出具有較好一致性的判斷矩陣和排序權重向量，最終建立起地鐵站空間視覺環境綜合評價模型，如圖1所示。經粒子群算法求解得到的各指標權重為W=［0.09010.07290.10150.11840.06200.08810.02190.07430.10240.01990.01390.01240.04540.05030.07550.0511］。
主觀調研問卷設置
對于視覺環境各指標滿意度問題的評價采用語義差別量表的形式，語義差別量表又叫語義分化量表，這是20世紀50年代后美國心理學家Osgood發展的一種態度測量技術，是一次性集中測量被測者所理解的某個詞或概念的測量手段。針對這樣的詞或概念設計出一系列雙向形容詞量表，請被測者根據對詞或概念的感受、理解，在量表上選定相應的位置。例如評價一個環境的滿意程度可用表1來表示。
表1中所示為7個等級，中間等級表示中性，既不滿意也不是不滿意，往左負號表示不滿意，數字越大，表示不滿意程度越大;往右正號表示滿意，數字越大，表示滿意程度越大。關于語義差別量表法的分級，根據本文研究內容“地鐵站空間照明視覺環境主觀評價與現場調研”，定義7級語義差別量表，并制定出相應的調查問卷。
主觀調研結果
制作好調研問卷后，需要到選定的地鐵站發放問卷，每個站發放100份問卷，站廳和站臺各50份。在問卷調研過程中，對參與問卷調查的乘客進行調研目的的解釋，并對調研過程中乘客所遇問卷理解性問題進行詳細說明。主觀調研結果匯總如表2、表3所示。
信度檢驗
信度，即評價的一致性和可靠性，是指采用同樣的方法對同一對象重復測量時所得結果的一致性程度。信度用信度系數進行度量。對問卷的信度檢驗，采用克倫巴赫α系數評定量表和態度量表進行內部一致性檢測。α系數評價的是量表中各項得分間的一致性，屬于內在一致性系數。α系數值介于0與1之間，企業資訊，α值越大相關性越好，內部一致性可信度較高。通常，測驗的信度α系數值達到0.8以上時，綠色照明，表示內部一致性極好，是一個信度相當高的測驗。信度α系數值達0.7以上時，為較好的測驗，內部一致性較好。信度α系數值達0.6以上為可接受的信度。
利用spass軟件進行信度檢驗，發現大部分地鐵站空間視覺環境調研問卷的信度α系數值達到0.8以上，內部一致性好;只有華新站站臺問卷和少年宮站廳問卷的信度α系數值為0.641和0.765，均為可接受的內部一致性，因此，本次問卷調查結果可接受，可用于后續研究。
視覺環境優劣排序
將所得的問卷結果取平均值應用于地鐵站空間視覺環境評價體系模型中，對應于模型中各評價指標值。再與模型中各評價指標的權重對應加權求和得到對應地鐵站空間視覺環境綜合評分見表4，并得出地鐵站空間視覺環境優劣排序如下：
1)LED站廳:福田站＞深康站＞華強北站＞大劇院站＞景田站；
2)LED站臺:福田站＞大劇院站＞深康站＞景田站＞華強北站；
3)熒光燈站廳:通新嶺站＞紅嶺站＞少年宮站＞蓮花村站＞華新站；
4)熒光燈站臺:紅嶺站＞少年宮站＞蓮花村站＞通新嶺站＞華新站。
地鐵站空間照明光環境指標現場測量
在進行詳細的主觀調研之后，還需要對在LED照明低峰模式下運行的5個地下地鐵站空間和采用熒光燈進行照明的5個地下地鐵站空間進行光環境物理特性的現場實測，現場測量內容包括光環境中的可測量值:照度、色溫等。現場測量的目的在于分析地鐵站空間中光環境參數是否滿足國家標準，在滿足國家標準的基礎上，利用主觀調研和現場實測相結合的方法，得到綜合評價值相對應的光環境物理量。
利用CL-200CHＲOMAMETEＲ色彩照度計對選定的10個地鐵站的站廳和站臺不同區域進行照度、色溫測量，選取測量區域中15個測量點，每個測量點測試3組數據，匯總數據求平均值并進行分析。所測量地鐵站站廳和站臺區域照度、色溫平均值見表5。
地鐵站空間照明視覺環境主觀調研與現場測量對應分析
對視覺環境的綜合評價，包括主觀和客觀兩方面，照明方案，主觀即主觀調研，客觀即現場測量。主觀問卷調研是利用語義差別量表法結合模糊綜合評價方法，從人的主觀感受出發，對所處的視覺環境進行整體評價，給出各單項的主觀評分和整體滿意度，結合單項評價指標的權重值得出綜合評價值，由于整體滿意度和通過模型計算得出的評分具有相同的優劣排序，照明方案，故而證明了所構建理論模型的有效性。再通過對視覺環境中可測量的光環境物理參數，照度、色溫等進行測量，從數據上對所處光環境有直觀和客觀的認識，照明方案，得到主觀最優視覺環境所對應的光環境物理特性。
照度水平
不同地鐵站站廳和站臺區域平均照度及對應的主觀調研中的單項評價(照度均勻度、視覺誘導性)、整體滿意度和綜合評價值見圖2和圖3。
從圖2和圖3可知，利用LED進行照明的5個地鐵站站廳空間平均照度達到GB/T16275—2008《城市軌道交通照明》中規定的站廳(地下)照度標準值200lx，而利用熒光燈照明的5個地鐵站站廳空間平均照度大部分低于標準的200lx；站臺空間照度均滿足照度標準值150lx。整體滿意度和主觀評價值與平均照度呈線性關系，而視覺誘導性與照度的高低無直接關系，而是指照度的分布對使用者在站廳和站臺區域所起到的引導作用。
色溫分析
光色決定了地鐵站空間的整體氣氛，不同光色帶給人不同的心理感受。從圖4和圖5分析得知：
采用LED進行照明的地鐵2號線站廳和站臺區域所用LED光源色溫主要集中在6000K左右，為高色溫，給人清冷的感覺。而采用熒光燈進行照明的地鐵3號線站廳和站臺區域所用熒光燈色溫集中在5000K左右，更接近自然光的色溫，給人溫暖、柔和、舒適的感覺。
由于福田站燈具造型有別于標準站中的面板燈，為非標準燈具，色溫也較標準燈具低，在5000K左右，更接近自然光色溫，使人在這樣的視覺空間中感覺更舒適，因而整體滿意度較好。
總結與展望
經主客觀兩方面得出：對于利用半導體進行照明的深圳地鐵2號線(蛇口線)的5個地鐵站空間中，福田站站廳和站臺空間具有最優的視覺環境；利用熒光燈進行照明的深圳地鐵3號線(龍崗線)5個地鐵站空間中，通新嶺站廳和紅嶺站臺具有最優的視覺環境，電工照明，主觀調研整體滿意度和綜合評分值較其他站高。
結合視覺環境滿意度調研與現場光環境物理特性的測量得出最優視覺環境對應的光環境參數照度、色溫等的取值范圍，見表6，即光環境參數在表6所示范圍中時，地鐵站空間視覺環境較舒適。
本文利用所構建的地鐵站空間視覺環境評價模型評價熒光燈和LED兩種光源下地鐵站空間視覺環境的優劣，利用現場測量將基于模型的主觀評價與基于數據的客觀測量相結合，利用客觀測量彌補主觀評價的缺陷，主客觀調研方法結合，在一定程度上彌補了兩種方法自身的缺點和不足，恒光電器，使最終的評價結果趨于科學性、客觀性和合理性。
同時整體滿意度得分與綜合評分下所調研地鐵站空間視覺環境優劣排序一致，即模型與調研結果吻合，說明構建模型的指標及權重的合理性，即該理論模型具有普遍適用性。理論評價與現場測量結合，為照明設計提供理論依據，進一步推進LED在包括地鐵站在內的大型地下空間的應用。
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