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(fā)布時間:2015-11-23
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LED憑借其節(jié)能和環(huán)保的優(yōu)勢逐漸被應(yīng)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(jìn)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(jié)能照明裝置的地鐵線路。
對地鐵站空間半導(dǎo)體照明的應(yīng)用引起越來越多的關(guān)注：一方面因為LED應(yīng)用于功能性照明的眩光問題嚴(yán)重影響照明的安全性；另一方面，由于地下空間區(qū)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(chǎn)生無方向感。因而隨著LED逐漸被應(yīng)用于地鐵站空間照明，對LED是否能真正替代傳統(tǒng)熒光燈應(yīng)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(jìn)半導(dǎo)體照明在地鐵站空間的應(yīng)用，需建立地鐵站空間照明視覺環(huán)境評價體系，對半導(dǎo)體照明下視覺環(huán)境進(jìn)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(huán)境評價體系，結(jié)合模糊綜合評價法和語義差別量表法將各評價指標(biāo)制作成主觀調(diào)研問卷，LED-T5一體化燈管，匯總問卷結(jié)果，對地鐵站空間視覺環(huán)境進(jìn)行優(yōu)先排序。同時，對可測光環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行現(xiàn)場測量，結(jié)合綜合評價與現(xiàn)場測量的數(shù)據(jù)，主客觀結(jié)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(jié)果更具客觀性和科學(xué)性，戶外照明，并得到最優(yōu)地鐵站空間視覺環(huán)境中所對應(yīng)的照度、色溫區(qū)間，進(jìn)一步指導(dǎo)地鐵站空間照明設(shè)計。
地鐵站空間視覺環(huán)境評價調(diào)研對象分析
本文對采用LED照明的地下地鐵車站進(jìn)行問卷調(diào)查和現(xiàn)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(huán)境綜合評價值和客觀實測物理特性，從而得到具有最優(yōu)綜合評價值的地鐵站空間以及對應(yīng)的光環(huán)境客觀物理特性。
為了測量數(shù)據(jù)的客觀性、準(zhǔn)確性和科學(xué)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(qū)、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(qū)同時開通的直接采用LED進(jìn)行照明的深圳地鐵2號線二期和熒光燈進(jìn)行照明的深圳地鐵3號線二期中各5個地鐵車站進(jìn)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(jié)能照明裝置的地鐵線路，站廳及站臺公共區(qū)、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(yīng)急型200型LED照明裝置，單燈具有可連續(xù)調(diào)光功能，所有LED照明裝置可按照模式或運營要求進(jìn)行整體調(diào)光。
調(diào)研對象包括大劇院站、華強(qiáng)北站、福田站、景田站和深康站5個地下地鐵車站。
經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，蛇口線各地鐵站均采用LED進(jìn)行照明，充分利用LED可調(diào)光的特性，標(biāo)準(zhǔn)站站廳根據(jù)每日不同時段人流量的多少進(jìn)行調(diào)光；根據(jù)對地鐵站工作人員的調(diào)研得知，地鐵站廳多數(shù)情況下處于低峰模式，故而對蛇口線中5個地鐵站進(jìn)行主觀調(diào)研和現(xiàn)場實測均在低峰模式下進(jìn)行。
站臺屏蔽門燈帶根據(jù)列車是否進(jìn)站分為全亮和間隔點亮兩種，列車進(jìn)站時照度和亮度接近于未進(jìn)站時的2倍。由于列車進(jìn)站時間短暫，戶外照明，使用者對該區(qū)域光環(huán)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(jìn)站時進(jìn)行主觀調(diào)研和現(xiàn)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(qū)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(diào)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(diào)研中發(fā)現(xiàn)，龍崗線中同一個地鐵站的站廳和站臺風(fēng)格統(tǒng)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(fēng)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(shù)效果。如紅嶺站站廳和站臺以紅色為主色調(diào)；蓮花村站以綠色為主色調(diào)配以蓮花圖案。
龍崗線各地鐵站站廳和站臺區(qū)域均采用格柵熒光燈進(jìn)行照明，由于熒光燈只能條形分布，故而裝飾風(fēng)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(qū)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(nèi)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(huán)境較好，具有良好的舒適性。
地鐵站空間視覺環(huán)境主觀調(diào)研
地鐵站空間視覺環(huán)境評價體系
為對地鐵站空間視覺環(huán)境進(jìn)行主觀評價，作者通過對專業(yè)領(lǐng)域相關(guān)理論的分析研究構(gòu)建出地鐵站空間視覺環(huán)境評價體系，主要包括評價指標(biāo)和指標(biāo)權(quán)重兩部分：
對評價指標(biāo)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(biāo)對評價目的意義的重要程度進(jìn)行評分，通過得分的高低篩選出適用于地鐵站空間視覺環(huán)境評價的評價指標(biāo)；
評價權(quán)重的計算，則是利用層次分析法建立遞階層次結(jié)構(gòu)模型并構(gòu)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(quán)重向量，最終建立起地鐵站空間視覺環(huán)境綜合評價模型，如圖1所示。經(jīng)粒子群算法求解得到的各指標(biāo)權(quán)重為W=［0.09010.07290.10150.11840.06200.08810.02190.07430.10240.01990.01390.01240.04540.05030.07550.0511］。
主觀調(diào)研問卷設(shè)置
對于視覺環(huán)境各指標(biāo)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(jì)50年代后美國心理學(xué)家Osgood發(fā)展的一種態(tài)度測量技術(shù)，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(shè)計出一系列雙向形容詞量表，請被測者根據(jù)對詞或概念的感受、理解，在量表上選定相應(yīng)的位置。例如評價一個環(huán)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(fù)號表示不滿意，數(shù)字越大，表示不滿意程度越大;往右正號表示滿意，數(shù)字越大，表示滿意程度越大。關(guān)于語義差別量表法的分級，根據(jù)本文研究內(nèi)容“地鐵站空間照明視覺環(huán)境主觀評價與現(xiàn)場調(diào)研”，定義7級語義差別量表，并制定出相應(yīng)的調(diào)查問卷。
主觀調(diào)研結(jié)果
制作好調(diào)研問卷后，需要到選定的地鐵站發(fā)放問卷，每個站發(fā)放100份問卷，站廳和站臺各50份。在問卷調(diào)研過程中，對參與問卷調(diào)查的乘客進(jìn)行調(diào)研目的的解釋，并對調(diào)研過程中乘客所遇問卷理解性問題進(jìn)行詳細(xì)說明。主觀調(diào)研結(jié)果匯總?cè)绫?、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(fù)測量時所得結(jié)果的一致性程度。信度用信度系數(shù)進(jìn)行度量。對問卷的信度檢驗，采用克倫巴赫α系數(shù)評定量表和態(tài)度量表進(jìn)行內(nèi)部一致性檢測。α系數(shù)評價的是量表中各項得分間的一致性，屬于內(nèi)在一致性系數(shù)。α系數(shù)值介于0與1之間，企業(yè)資訊，α值越大相關(guān)性越好，內(nèi)部一致性可信度較高。通常，測驗的信度α系數(shù)值達(dá)到0.8以上時，綠色照明，表示內(nèi)部一致性極好，是一個信度相當(dāng)高的測驗。信度α系數(shù)值達(dá)0.7以上時，為較好的測驗，內(nèi)部一致性較好。信度α系數(shù)值達(dá)0.6以上為可接受的信度。
利用spass軟件進(jìn)行信度檢驗，發(fā)現(xiàn)大部分地鐵站空間視覺環(huán)境調(diào)研問卷的信度α系數(shù)值達(dá)到0.8以上，內(nèi)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(shù)值為0.641和0.765，均為可接受的內(nèi)部一致性，因此，本次問卷調(diào)查結(jié)果可接受，可用于后續(xù)研究。
視覺環(huán)境優(yōu)劣排序
將所得的問卷結(jié)果取平均值應(yīng)用于地鐵站空間視覺環(huán)境評價體系模型中，對應(yīng)于模型中各評價指標(biāo)值。再與模型中各評價指標(biāo)的權(quán)重對應(yīng)加權(quán)求和得到對應(yīng)地鐵站空間視覺環(huán)境綜合評分見表4，并得出地鐵站空間視覺環(huán)境優(yōu)劣排序如下：
1)LED站廳:福田站＞深康站＞華強(qiáng)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(qiáng)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(huán)境指標(biāo)現(xiàn)場測量
在進(jìn)行詳細(xì)的主觀調(diào)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(jìn)行照明的5個地下地鐵站空間進(jìn)行光環(huán)境物理特性的現(xiàn)場實測，現(xiàn)場測量內(nèi)容包括光環(huán)境中的可測量值:照度、色溫等。現(xiàn)場測量的目的在于分析地鐵站空間中光環(huán)境參數(shù)是否滿足國家標(biāo)準(zhǔn)，在滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，利用主觀調(diào)研和現(xiàn)場實測相結(jié)合的方法，得到綜合評價值相對應(yīng)的光環(huán)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(qū)域進(jìn)行照度、色溫測量，選取測量區(qū)域中15個測量點，每個測量點測試3組數(shù)據(jù)，匯總數(shù)據(jù)求平均值并進(jìn)行分析。所測量地鐵站站廳和站臺區(qū)域照度、色溫平均值見表5。
地鐵站空間照明視覺環(huán)境主觀調(diào)研與現(xiàn)場測量對應(yīng)分析
對視覺環(huán)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(diào)研，客觀即現(xiàn)場測量。主觀問卷調(diào)研是利用語義差別量表法結(jié)合模糊綜合評價方法，從人的主觀感受出發(fā)，對所處的視覺環(huán)境進(jìn)行整體評價，給出各單項的主觀評分和整體滿意度，結(jié)合單項評價指標(biāo)的權(quán)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(yōu)劣排序，照明方案，故而證明了所構(gòu)建理論模型的有效性。再通過對視覺環(huán)境中可測量的光環(huán)境物理參數(shù)，照度、色溫等進(jìn)行測量，從數(shù)據(jù)上對所處光環(huán)境有直觀和客觀的認(rèn)識，照明方案，得到主觀最優(yōu)視覺環(huán)境所對應(yīng)的光環(huán)境物理特性。
照度水平
不同地鐵站站廳和站臺區(qū)域平均照度及對應(yīng)的主觀調(diào)研中的單項評價(照度均勻度、視覺誘導(dǎo)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(jìn)行照明的5個地鐵站站廳空間平均照度達(dá)到GB/T16275—2008《城市軌道交通照明》中規(guī)定的站廳(地下)照度標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)的200lx；站臺空間照度均滿足照度標(biāo)準(zhǔn)值150lx。整體滿意度和主觀評價值與平均照度呈線性關(guān)系，而視覺誘導(dǎo)性與照度的高低無直接關(guān)系，而是指照度的分布對使用者在站廳和站臺區(qū)域所起到的引導(dǎo)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(jìn)行照明的地鐵2號線站廳和站臺區(qū)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(jìn)行照明的地鐵3號線站廳和站臺區(qū)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(biāo)準(zhǔn)站中的面板燈，為非標(biāo)準(zhǔn)燈具，色溫也較標(biāo)準(zhǔn)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(jié)與展望
經(jīng)主客觀兩方面得出：對于利用半導(dǎo)體進(jìn)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(yōu)的視覺環(huán)境；利用熒光燈進(jìn)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(yōu)的視覺環(huán)境，電工照明，主觀調(diào)研整體滿意度和綜合評分值較其他站高。
結(jié)合視覺環(huán)境滿意度調(diào)研與現(xiàn)場光環(huán)境物理特性的測量得出最優(yōu)視覺環(huán)境對應(yīng)的光環(huán)境參數(shù)照度、色溫等的取值范圍，見表6，即光環(huán)境參數(shù)在表6所示范圍中時，地鐵站空間視覺環(huán)境較舒適。
本文利用所構(gòu)建的地鐵站空間視覺環(huán)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(huán)境的優(yōu)劣，利用現(xiàn)場測量將基于模型的主觀評價與基于數(shù)據(jù)的客觀測量相結(jié)合，利用客觀測量彌補主觀評價的缺陷，主客觀調(diào)研方法結(jié)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(jié)果趨于科學(xué)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(diào)研地鐵站空間視覺環(huán)境優(yōu)劣排序一致，即模型與調(diào)研結(jié)果吻合，說明構(gòu)建模型的指標(biāo)及權(quán)重的合理性，即該理論模型具有普遍適用性。理論評價與現(xiàn)場測量結(jié)合，為照明設(shè)計提供理論依據(jù)，進(jìn)一步推進(jìn)LED在包括地鐵站在內(nèi)的大型地下空間的應(yīng)用。
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