地铁车辆照明系统集中控制设计

地铁车辆照明系统集中控制设计

欧阳武平  何英彪  赵凯  杨贵森  尹逸华  唐文杰

中车株洲电力机车有限公司   湖南省株洲市   412000

摘  要：介绍一种地铁车辆照明系统集中控制的设计方案。车辆客室照明系统由电源模块、控制模块、灯具模块等组成，将车辆所有电源模块和控制模块集成于一体，集中控制。方便检修维护，提高检修效率；功能选择更灵活，可根据需求选择自动调光功能和自动调色温功能；同时提高系统冗余性，系统更可靠。

关键词：地铁车辆；照明系统；集中控制；模块

0.引言

随着城市化进程的不断推进，地铁以其运行平稳、快速、高效率、缓解城市交通压力、减少尾气污染等特点，成为越来越多人出行的交通工具。车厢照明系统一旦故障陷入黑暗，会造成乘客恐慌甚至发生踩踏等事故，因此提高照明系统可靠性显得尤为重要，同时在故障面前快速、高效的处理也显得更重要。

目前照明系统现有方案是由：驱动电源、照明灯具、控制器、感光器等，分别安装在车体的不同位置，这对安装、检修、维护都会有不同程度的影响。

本文介绍一种地铁车辆照明系统集中控制方案，集电源用电模块、照度调节模块、色温调节模块及外界照度数据分析形成的智能化照明控制组，模块可以单独使用或多组配合，也可多组配合减少调节的控制，总之根据设计需求任意的增加模组或使用单独功能模组的设计。

1. 集中控制方案

照明系统主要有以下模块组成：驱动电源模块、照度调节模块、色温调节模块、感光模块、灯具模块。

本技术方案，提供一种地铁车辆照明系统集成控制单元，所述集成控制单元包括1个控制模块、4个驱动电源模块、输入和输出模块。集成控制需搭配2个光感应器和若干照明灯具配合运行。控制器与驱动电源为内部电连接，控制单元通过硬线连接器接口与光感应器、照明灯具连接。

4个驱动电源结构完全相同且可互换，通过照明系统集成控制单元相互整体冗余备份；控制器与驱动电源为电源内部电连接，可控制驱动电源的输出功率；调光控制器面板上含有一个显示屏和4个按钮，可修改控制参数，可设定色温和照度值，根据时间、季节等信息变化。控制器上含有IO控制、故障上传、光感器和以太网接线端口；旁边有连接器面板电源输入端和输出端。

根据定性设计方案参数设定控制数据，集成控制系统内部根据调光控制器传输数据设定计算，电源输出功率、信号传至光源系统调节照度与色温变化。

另外控制器设置一个与车辆控制以太网接线端口，可实时传递照明系统运行状态信息，该信息可在司机室面板显示屏上显示；控制器面板上按钮，可修改控制参数，也可实现色温和照度值的变化。

图1 照明系统集成控制外观示意图

图2 照明系统集成控制组成部分示意图

图3 照明系统集成控制接线示意图

电源模块是独立的隔离型转换电源，它将车辆的110V直流转换为48V的直流供电，4个电源并联均流供电，保证输出的电流都能保持基本一致。驱动电源为功率转换部件，设置有强制散热的风机。驱动电源面板设置有两个状态指示灯，通过指示灯可以很直观地查看电源的工作状态。驱动电源故障时会输出故障信号给控制模块。如果出现一个驱动电源故障时，故障的电源将会自动退出工作，不影响其它模块正常工作。如果出现两个甚至三个电源同时损坏时，控制系统将调低照明的输出功率至少保证应急照明能有效投入。

表1 电源模块故障模式表

控制模块可根据需求对客室的照度和色温进行控制，自动调节客室照明的照度和色温。光感应器采集车厢环境亮度信息将信号传给集中控制器，根据设定控制电源功率输出、及控制信号到光源，达到不同色温LED灯珠的亮度调节，实现灯具亮度和色温在一定范围内变化的效果。所有信息参数均在显示屏上可以查看、修改。

2. 系统控制功能

所述集成控制系统具有应急功能、开关灯控制、调光控制、调色温控制、故障上报等功能。

表2 系统控制功能

3. 集中控制方案优势

（1）采用多组电源模块冗余备份，冗余性更高，更可靠

采用4个电源模块供电，4个电源相互冗余。3个电源模块故障的情况下仍能保证客室照明紧急照明的照度，且照度均匀。故障的驱动电源信息及时上传到车辆控制系统，随时可查看电源状态。

（2）安装位置标准化设计，易安装

模块组全部集成在一块安装板上，安装设计参照地铁标准配电柜体，安装较之前更简单，提高了安装效率；且标准化设计增加通用性，使物料可以统型借用，减少了多个物料编号，也减少了库存。

（3）设备模块化设计，检修、维护效率更高效

多个模块组元能统一安装位置，这使得操作人员安装、检修、维护无需再整个车辆来回跑，彻底告别了查一处看一个问题的单元模式。现集多元与一身，问题可以一起排查，极大地提高了工作效率，真正做到既省时又省力。

（4）照明功能性多元化，更智能、更舒适

集成照明系统自动调光调色温功能。暖光使人安逸，白光使人清醒，照明系统可以根据车辆运行的环境、设定不同的光照亮度、颜色来满足人们在一天不同感受体验，更舒适化、人性化、智能化。

（5）可增加缩减功能控制，设计更便捷高效

提供目前最优化的集成功能控制，也可根据项目需要减少控制功能。直接将不需要的功能去除，单独使用供电功能，或单独使用调光功能，都是可以实现。设计更高效、便捷。

4. 结语

地铁车辆照明系统集中控制的设计，采用标准化、模块化设计，集成度高，让车辆照明更智能、高效、可靠，让乘客更舒适，让维护人员更快捷、方便，可广泛用于轨道交通车辆照明系统。

参考文献：

[1]EN 13272，铁路应用-公共交通系统铁路车辆电气照明[S].2019.

[2]闻兴业，孙利苹，刘永志.LED照明及集中供电方式在轨道车辆上的应用[J].铁道机车车辆，2014，34（1）：34-37.

[3]王多，王琪．轨道交通智能照明控制系统技术研究及其应用[J].科学技术创新，2019（5）：140－141．

[4]张振英．集中供电控制方式的LED照明技术在地铁车辆上的应用[J]．黑龙江科技信息，2014（35）：158－158．

作者简介

欧阳武平（1994-），男，江西吉安人，本科，助理工程师，从事轨道交通车辆设计研究工作。