关于高速动车组内部照明系统的介绍

高枕

摘要：伴随着动车事业发生了飞跃式的发展后，人们对动车组上配套照明系统的高效控制和功能多样化的需求也在不断的提高。本文是将电子信息技术、通信技术和计算机网络技术结合在一起，提出一种包括LED光源无极调光、照度自动控制和色温自动调节的全新智能照明控制系统来满足此项需求，并从系统组成、功能、原理、及应用情况进行了详细分析。

关键词：高速动车组；智能照明系统；控制技术；LED光源

智能照明控制是绿色照明的基石，是现代照明领域中必不可少的核心技术之一。传统的照明控制方式是在照明回路上加上开关，用若干个开关来控制整个照明，更进一步发展成加入调光功能，通过可控硅或PWM技术来控制灯具的亮度。这些简单的照明控制方法已经不能再满足当今轨道交通事业的发展。事实上列车的客室主照明是整列能源消耗的主要部分，虽然目前动车组上几乎都采用了高效、低能源的LED光源，但是对于高速列车这种特殊环境来说，为达到方便人们生活为目的，即使在阳光充足的地面上行驶，动车组也需要全程开启主照明，除非由司机或乘务员专门去控制照明开关。所以如何在动车组上使用LED光源后再进一步减小主照明的能源消耗，这项课题成为当今动车组照明领域的一项瓶颈技术，本文以实践应用为基础提出了一种全新智能照明控制系统来解决这一瓶颈。

一、高速动车组照明系统的结构

智能照明控制系统主要由环境光采集器、客室照明控制器、智能LED驱动电源和LED光源等四部分构成。环境光采集器：用于收集外界环境的光照度，并将数据发送给客室照明控制器。客室照明控制器：用于接收乘务室控制器的控制指

令，如客室LED光源的色温参数、客室照度参数、时实时间参数等。接收环境光采集器的环境光数据，并进行运算和处理数据。根据当前环境的光值、当前的时间和LED色温参数控制整个客室主照明。智能LED驱动电源：为客室内的LED光源提供电源，并接收客室照明控制器指令对客室内的LED光源进行照度和色温控制。LED光源：为列车客室内部提供照明。

二、高速动车组照明系统的工作原理及功能

2.1控制原理

环境光采集器实时收集外界的光照度，将采集到的数据发送给照明控制器。照明控制器将照度数据与设定值进行比较运算处理后，发送指令给智能LED驱动电源。智能LED驱动电源根据收到的指令调整客室内LED光源的亮度。通过高速的反复过程，运用无级调光技术，最终达到根据外界环境光自动调节客室主照明照度的目的。以便减少主照的能源消耗。

2.2 色温自动控制原理

色温是可见光的一种特性，其在照明等领域中具有重要应用。光源发射光的颜色与在某一温度下辐射相同时，黑体的温度成为该光源的色温。不同的色温对人的情绪或感觉会产生不同的影响。因此，不同的场合需要具有不同色温的灯光照明。光色越偏蓝，色温就越高；光色越偏红，则色温就越低。一天当中光的光色也随时间的变化发生改变。日出后40min光色较黄，色温约为3 000 K；下午阳光雪白，色温上升至4 800～5 800 K；阴天正午时分则约6 500 K；日落前光色偏红，色温又降至约2 200 K。光源色温不同，光色也不同，色温在3 300 K以下有稳重的气氛，温暖的感觉。色温在3 000～5 000 K为中间色温，有爽快的感觉。色温在5 000 K以上有冷的感觉.

色温自动控制功能是通过控制列车辅助照明的LED光源色温模拟自然光色温变化规律。参考时间的变化来改变列车客室的色温。使乘客在列车上即使看不见外面自然光的环境下，也可以根据辅助照明的LED光源色温变化使乘客体验到地面光照环境的感觉。能根据灯光的色温变化来粗略判别当前时间。客室照明控制器中含有实时实钟，也可以通过以太网从列车上获取网络时钟来对本地实钟进行校准。启动色温自动控制功能后，客室照明控制器在不同的时间段自动将辅助照明的LED光源设置为不同的情景色温。智能照明控制系统预设的时间与色温关系.

2.3 LED光源色温调节的实现原理

LED光源实现色温的变化是采用冷暖双色温的LED进行交叉布局，运用PWM调光技术配合实现的。冷光与暖光各采用单独驱动进行调整各自的亮度，利用各自的亮度进行配合改变灯具的整体发光的色温。以辅助照明3000 K、6000 K色温为例，经使用色温自动调节功能后客室照明的色温变化.

三、高速动车组照明系统的应用

在探讨该问题时，该动车组的每节车客室各装有两个亮度的传感器，用于接收列车在地面、隧道白天、晚上不同区间运行时外界的光强度，转化为信号由控制模块接收，通信至各LED驱动器实现了自动调节客室照明的亮度。每节车厢客室照明自适应调光由2个光感传送器、2个天花板灯集中供电电源、1个调光控制模块、若干个照明模块和若干个调光调色温筒灯组成。动车组照明系统由正常1路照明、正常2路照明和应急照明1路、应急照明2路组成，全灯亮情况下，正常1路照明、正常2路照明、应急照明1路、应急照明2路全部通电，车内照度恒定在200lux，灯具亮度随环境光自动调节。1/3灯亮情况下，1路照明、应急照明通电，司机室给照明系统1/3灯亮（DC110V+）信号，车内照度设定为约75lx，灯具亮度随环境光自动调节。为保持旅客舒适愉快的乘车环境，上午6时至10时取色温为3000K，上午10时至14时取色温为3000～4000K，14时至18时，前色温分别递增变化为：4000～5000K～6000K；下午18时至24时，取色温为4000K以下.

结语

綜上所述，可以得出高速动车组车内照明系统是车体部门非常重要的组成部分，不但充分利用室外的自然光，把车内的主照明调节到合适的亮度，更重要的是消耗最少的能源来保证照度是符合技术条件所要求的。有效的降低了主照明的能源消耗，增加了旅客的舒适度，提高动车组的档次。本文为动车组的照明系统设计提出了新的理念，开辟新的思路，同时也为后续照明系统的设计奠定了一定的基础。

参考文献：

[1] 杜世成，刘臻，张建华，等.智能控制系统在照明中的应用[J].电源技术，2013，37（6）：1052-1054.

[2] 平毅锐.智能控制在道路照明及节能中的应用[J].科技致富向导，2014，（3）：173，204.

[3] 路秋生.LED智能调光与调光控制[J].电源世界，2014，（11）：39-42.