智能照明控制系統在動車組中的應用

范洪偉

摘要：智能照明控制是綠色照明的基石，是現代照明領域中必不可少的核心技術之一。傳統的照明控制方式是在照明回路上加上開關，用若干個開關來控制整個照明，更進一步發展成加入調光功能，通過可控硅或PWM技術來控制燈具的亮度。這些簡單的照明控制方法已經不能再滿足當今軌道交通事業的發展。事實上列車的客室主照明是整列能源消耗的主要部分，雖然目前動車組上都采用了高效、低能源的LED光源，但是對于高速列車這種特殊環境來說，為達到方便人們生活為目的，即使在陽光充足的地面上行駛，動車組也需要全程開啟主照明，除非由司機或乘務員專門去控制照明開關。所以如何在動車組上使用LED光源后再進一步減小主照明的能源消耗，這項課題成為當今動車組照明領域的一項瓶頸技術。

關鍵詞：動車組;智能照明控制系統;LED 光源

智能照明控制系統的系統結構采用的是全數字化的，而且具有模塊化，分布式的特點，其照明控制網絡的各個控制功能模塊還有部件是通過五類控制線連接而成的。智能照明控制系統不但可以作為一個子系統監控動車運用環境，也可以作為單獨運用系統。該系統具有更專業、更靈活的實現手段，它可以調光控制各種照明燈，也可以開關控制各種照明燈，這樣就有效地實現了舒適照明，也是一種有效的節能措施。照明控制的原則：照明系統的自動化和智能化都是通過智能照明系統實現的;節能的目的是充分利用系統的能源管理功能達到的;工作人員可自行調節這個由統一的的網絡管理和控制的所控區域的照明。

一、智能照明控制系統的組成

智能照明控制系統是一種分布式控制網絡照明管理系統，是由現場數據總線構成的。處理器和地址編碼內置于各個部件，控制網絡是通過總線將所有部件解裂組成的。由控制部件和執行部件還有監控部件以及網絡部件等組成智能照明控制系統。控制部件是由控制面板和觸摸顯示屏以及探測器還有控制器、智能時鐘和用戶編輯器等組成。調光模塊和開關模塊等組成執行部件，通信電纜和網關等組成監控部件。根據系統需要，智能照明控制系統對各燈或回路的亮度控制是通過各控制器和面板采取編程來實現的，這樣可以使燈光的場景達到不同的效果，而且可以達到控制系統的效果。

二、動車運用所中智能照明控制系統功能

系統預先設定了一個客室的照度比如，地面平均照度為200 lx。環境光采集器實時收集外界的光照度，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。光源發射光的顏色與在某一溫度下輻射相同時，黑體的溫度成為該光源的色溫。不同的色溫對人的情緒或感覺會產生不同的影響。因此，不同的場合需要具有不同色溫的燈光照明。光色越偏藍，色溫就越高;光色越偏紅，則色溫就越低。色溫自動控制功能是通過控制列車輔助照明的LED光源色溫模擬自然光色溫變化規律。參考時間的變化來改變列車客室的色溫。使乘客在列車上即使看不見外面自然光的環境下，也可以根據輔助照明的LED光源色溫變化使乘客體驗到地面光照環境的感覺。能根據燈光的色溫變化來粗略判別當前時間。客室照明控制器中含有實時實鐘，也可以通過以太網從列車上獲取網絡時鐘來對本地實鐘進行校準。啟動色溫自動控制功能后，客室照明控制器在不同的時間段自動將輔助照明的LED光源設置為不同的情景色溫。

按常規布置動車燈具還有控制面板，把智能照明控制系統控制單元增加在需要智能控制的部分，進行回路劃分時要根據實際的控制要求。其次，控制面板的布置要合理。單個控制面板，還有群組控制面板以及程序設定器是控制面板的三種類型，我們可以把常規開關用他們來代替，如果有更多的控制要求可以通過其中的傳感器來滿足。單個控制面板設置在人口及間隔較遠處，而且回路數相同。同時由程序設定器設定每個控制面板所控制的照明回路，并能對控制回路進行修改。當然也可以根據需要通過加入控制群組面板以及程序設定器來設定群組控制內容，但是注意一定要用信號線連接控制面板。最后，對系統圖進行編制。我們應該設置具有手動開關的智能控制開關模塊，而且還應該對它設置多種規格可選的各回路控制容量。這樣對線路的檢修來說很方便。我們最適合選擇20A作為開關模塊各回路的控制容量，而且分組以及延時開燈功能應該是智能控制開關模塊應有的，這樣可以防止浪涌電流在燈具集中啟動時發生。同時還應在關閉金鹵燈后，需要通過可編程的延時時間才能再次打開，也就是說必須具有通斷延時保護功能。控制功能應有時序，照明回路可以根據不同負載的智能化順序來延時開關，這樣可以把電流沖擊避免掉。應為每條燈路的通道輸出提供可旁路可控硅電路的旁路開關。此外，我們應采用35毫米標準DIN導軌安裝智能控制開關模塊，可以在方便安裝，對統一管理照明配電系統非常有利，而且方便。

三、智能照明控制系統在動車組上的應用

以目前裝有該系統的動車組為例，該動車組的每節車客室各裝有兩個亮度的傳感器，用于接收列車在地面、晚上不同區間運行時外界的光強度，轉化為信號由控制模塊接收，通信至各LED驅動器實現了自動調節客室照明的亮度。每節車廂客室照明自適應調光由2個光感傳送器、2個天花板燈集中供電電源、1個調光控制模塊、若干個照明模塊和若干個調光調色溫筒燈組成。動車組照明系統由正常l路照明、正常2路照明和應急照明1路、應急照明2路組成，全燈亮情況下，正常1路照明、正常2路照明、應急照明l路、應急照明2路全部通電，車內照度恒定在200lu，燈具亮度隨環境光自動調節。1/3燈亮情況下，l路照明、應急照明通電，司機室給照明系統l/3燈亮（DCll0V+）信號，車內照度設定為約75 k，燈具亮度隨環境光自動調節。為保持旅客舒適愉快的乘車環境，上午6時至10時取色溫為3000K，上午10時至14時取色溫為3000一4000K，14時至18時，前色溫分別遞增變化為：4000～5000K～6000K;下午18時至24時，取色溫為4000K以下。

四、現狀與展望

綜上，動車運用所擁有數量較多的燈具，金鹵燈是主要的光源，各個照明配電回路有較高的電流，一般都是通過空氣開關直接在配電箱處控制，所以現場的實際需求已經不能靠傳統的照明控制方式來滿足了，而且動車運用所設于負荷中心處的配電箱已經給帶來了很多的不便給工作人員的日常操作。所以我們對動車運用所的照明引入了智能照明控制系統來控制，這樣對運營的管理來說非常方便。在任何一個智能開關處，我們通過程序的設置可以按要求對系統內任意一組燈具進行開閉。同時也可以自動開啟和關閉燈具，甚至是對光源發光量進行調整，但這些自動都是基于時間和光照等條件的。這樣一來不但對工作人員來說非常方便，而且能取得很好的效果在照明節能方面。因此在動車運用所的照明設計里十分有必要設置智能照明控制系統。

隨著建成運營了一大批現代化的鐵路客站，這些鐵路客站將為旅客在進出站時提供更加便捷的服務，候車環境更加舒適，服務設施更加人性化，更加和諧地與城市之間的關系，對城市綜合交通乃至經濟社會的發展必將發揮更加重要的作用。因此，要想發展低碳經濟，節約能源，保護環境就得建設低碳環保建筑，所以在動車運用所和動車組運用智能照明控制系統不但事關全民、事關全社會的大事，而且可以推動全社會的進步，可以推動經濟社會的可持續發展。

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