中國標準動車組客室照明智能調光調色溫系統研究與設計

陳　晨

（長春軌道客車股份有限公司鐵路客車開發部,長春 130062）

中國標準動車組客室照明智能調光調色溫系統研究與設計

陳晨

（長春軌道客車股份有限公司鐵路客車開發部,長春 130062）

本文闡述了中國標準動車組客室照明智能調光調色溫系統的研究與設計。

中國標準動車組;客室照明;智能;調光;調色溫

1　引言

隨著高速列車技術的飛速發展及多種型號高速列車技術的比拼，旅客界面的設計面臨著越來越大的挑戰，除了滿足實用性要求，更高的要求越來越體現在人性化的設計及結構和功能性創新。中國標準動車組的客室照明在滿足照明的條件下增加了智能調光調色溫系統設計。列車在不同的環境下對車廂燈光的亮度和色溫有著不同的要求，傳統的列車車廂照明往往缺乏亮度和色溫調節功能，即使目前已經出現了可以調節燈具亮度和色溫的裝置，但是這些裝置控制方法較復雜，輸出的控制信號易受外界干擾，抗震動性較差，不適于安裝在高速運行的火車上。

2　系統概述

中國標準動車組車內照明系統可以分為客室照明和其他照明，在每輛車的客室左右行李架上各安裝兩組燈帶。客室中頂板四周安裝一組燈池。行李架下蓋板安裝閱讀燈。其他照明由平頂板筒燈和隱光燈帶組成。中國標準動車組的車內照明系統設計標準為TB/T2917《鐵道客車電氣照明技術條件》，客室照明照度設計理論值為200lx，其中客室照明的行李架燈及頂部燈帶能夠實現智能調光調色溫功能。車內照明系統分別由四個單獨的電路為其供電，考慮到電路的冗余設計，特將電路設置為兩路主照明和兩路應急照明。對于主照明和應急照明,根據EN50155和IEC60571使用DC110V供電電壓。

3　調光調色溫系統研究

系統介紹：

燈具由多種色溫的LED光源組成，通過智能調節這幾種色溫光源的相對亮度來實現調光調色溫的目的。系統由高精度光傳感器、供電電路、信號處理電路（包括光信號檢測電路模擬信號檢測、MCU處理電路）、顯示電路和故障信號輸出電路、PWM信號輸出電路組成。供電電路用于為各單元電路供電；信號處理電路用于采集各種外部信號進行分析處理，并輸出PWM調光信號供給燈具使用；顯示電路是用于顯示相關參數設置；故障信號輸出電路用于向用戶提供系統故障報警提示。調光控制電路由高精度光傳感器、供電電路、光信號檢測電路模擬信號檢測、司機室信號檢測、MCU處理電路、PWM信號輸出電路、顯示電路和故障信號輸出電路組成。調色控制電路由供電電路、司機室信號檢測、時鐘信號、MCU處理電路、PWM信號輸出電路、顯示電路和故障信號輸出電路組成。

供電電路采用DC/DC電源模塊，將DC110V電壓轉換為穩定的DC12V電壓，為各單元電路供電。信號處理電路通過單片機采集高精度光傳感器和司機室控制信號將其處理成微弱的5V電壓的PWM調光信號，放大整形成抗干擾能力較強的12V電壓PWM輸出信號輸出給燈具。顯示電路是用于顯示和設置控制器的相關參數，其特征在于采用的是LCD液晶顯示屏；液晶屏采用串口通訊方式，具有很好的抗干擾能力。故障信號輸出電路用于向用戶提供系統故障報警提示，其特征是采用繼電器的觸點開或關信號作為故障信號，既可以實現信號和信號之間的隔離，又可以承載較大的電流故障信號通過。該調光調色溫控制器抗干擾能力強，耐震動，同時運行穩定、功耗小，特別適用于安裝在高速運行的火車上。

4　實際應用

中國標準動車組的客室照明部件采用了智能調光調色溫系統。該系統由高精度光傳感器、照明控制器、電源模塊、燈具組成。該系統照明控制器將供電電路、信號處理電路（包括光信號檢測電路模擬信號檢測、MCU處理電路）、顯示電路和故障信號輸出電路、PWM信號輸出電路集成為一個部件。可以實現客室照度和色溫多種模式控制。車內照明系統模式構成如表1所示。

表1　車內照明系統模式構成

4.1 自動模式

照明控制器中設定一個客室照度參數平均照度200lx。環境光采集器實時收集外界照度，將采集到的數據發送給照明控制器。照明控制器將照度數據與設定值進行比較運算處理后，發送指令給智能LED驅動電源。智能LED驅動電源根據收到的指令調整客室內所有LED光源的亮度。使地面平均照度在主照明有效照度范圍內恒定在200lx。客室照明在自動模式下設置兩種色溫狀態，色溫的自動控制是通過速度傳感器反饋的速度信號給網絡，網絡發出信號給照明控制器，從而控制客室照明的色溫模式。在車輛速度≥5km/h時，客室色溫為4500k，在車輛速度＜5km/h時，客室色溫為6000k。

4.2 其余模式

除自動模式外，其余模式由乘務人員隨著車輛狀態手動調節。夜間模式可以實現暖色調3000k的色溫，照度達到100%；睡眠模式給旅客提供暗一些的33%照度及3000k暖色溫；另外三種模式均為照度達到100%，可以對客室各部位燈具的開關進行控制。

5　結語

中國標準動車組車內照明系統方案在功能上不但能滿足TB/ T2917《鐵道客車電氣照明技術條件》標準的照度及均勻度要求，在設計時考慮到LED的光衰特性，照度可以在運行5年時間以內均能滿足標準要求，不但如此在功能上加入了人性化的設計和功能性創新，加入了智能調光調色溫功能，更好的實現了實用性與人性化設計的完美結合。中國標準動車組車內照明系統其結構特點為客室照明全部采用隱光源照明方式，光照柔和不刺眼，美工效果具有現代感，簡約大方。終上所述，中國標準動車組車內照明系統特點如下：（1）節約能源：可根據外界亮度自動調節燈具照度；（2）色溫智能調節：可根據晝夜、行駛速度等自動和手動改變客室燈具的色溫；（3）使用壽命長：整車采用LED光源，平均照度值可達到200lx；（4）美工效果簡約大方。

[1]鐵道客車電氣照明技術條件[S].TB/T 2917.

[2]鐵路照明照度標準[S].TB494-97.

[3]普通照明用LED模塊安全要求[S].GB24819-2009

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.125