智能照明控制系统在动车组中的应用

范洪伟

摘要：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，更進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。

关键词：动车组;智能照明控制系统;LED 光源

智能照明控制系统的系统结构采用的是全数字化的，而且具有模块化，分布式的特点，其照明控制网络的各个控制功能模块还有部件是通过五类控制线连接而成的。智能照明控制系统不但可以作为一个子系统监控动车运用环境，也可以作为单独运用系统。该系统具有更专业、更灵活的实现手段，它可以调光控制各种照明灯，也可以开关控制各种照明灯，这样就有效地实现了舒适照明，也是一种有效的节能措施。照明控制的原则：照明系统的自动化和智能化都是通过智能照明系统实现的;节能的目的是充分利用系统的能源管理功能达到的;工作人员可自行调节这个由统一的的网络管理和控制的所控区域的照明。

一、智能照明控制系统的组成

智能照明控制系统是一种分布式控制网络照明管理系统，是由现场数据总线构成的。处理器和地址编码内置于各个部件，控制网络是通过总线将所有部件解裂组成的。由控制部件和执行部件还有监控部件以及网络部件等组成智能照明控制系统。控制部件是由控制面板和触摸显示屏以及探测器还有控制器、智能时钟和用户编辑器等组成。调光模块和开关模块等组成执行部件，通信电缆和网关等组成监控部件。根据系统需要，智能照明控制系统对各灯或回路的亮度控制是通过各控制器和面板采取编程来实现的，这样可以使灯光的场景达到不同的效果，而且可以达到控制系统的效果。

二、动车运用所中智能照明控制系统功能

系统预先设定了一个客室的照度比如，地面平均照度为200 lx。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。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。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。

按常规布置动车灯具还有控制面板，把智能照明控制系统控制单元增加在需要智能控制的部分，进行回路划分时要根据实际的控制要求。其次，控制面板的布置要合理。单个控制面板，还有群组控制面板以及程序设定器是控制面板的三种类型，我们可以把常规开关用他们来代替，如果有更多的控制要求可以通过其中的传感器来满足。单个控制面板设置在人口及间隔较远处，而且回路数相同。同时由程序设定器设定每个控制面板所控制的照明回路，并能对控制回路进行修改。当然也可以根据需要通过加入控制群组面板以及程序设定器来设定群组控制内容，但是注意一定要用信号线连接控制面板。最后，对系统图进行编制。我们应该设置具有手动开关的智能控制开关模块，而且还应该对它设置多种规格可选的各回路控制容量。这样对线路的检修来说很方便。我们最适合选择20A作为开关模块各回路的控制容量，而且分组以及延时开灯功能应该是智能控制开关模块应有的，这样可以防止浪涌电流在灯具集中启动时发生。同时还应在关闭金卤灯后，需要通过可编程的延时时间才能再次打开，也就是说必须具有通断延时保护功能。控制功能应有时序，照明回路可以根据不同负载的智能化顺序来延时开关，这样可以把电流冲击避免掉。应为每条灯路的通道输出提供可旁路可控硅电路的旁路开关。此外，我们应采用35毫米标准DIN导轨安装智能控制开关模块，可以在方便安装，对统一管理照明配电系统非常有利，而且方便。

三、智能照明控制系统在动车组上的应用

以目前装有该系统的动车组为例，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、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l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l路、应急照明2路全部通电，车内照度恒定在200lu，灯具亮度随环境光自动调节。1/3灯亮情况下，l路照明、应急照明通电，司机室给照明系统l/3灯亮（DCll0V+）信号，车内照度设定为约75 k，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3000一4000K，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。

四、现状与展望

综上，动车运用所拥有数量较多的灯具，金卤灯是主要的光源，各个照明配电回路有较高的电流，一般都是通过空气开关直接在配电箱处控制，所以现场的实际需求已经不能靠传统的照明控制方式来满足了，而且动车运用所设于负荷中心处的配电箱已经给带来了很多的不便给工作人员的日常操作。所以我们对动车运用所的照明引入了智能照明控制系统来控制，这样对运营的管理来说非常方便。在任何一个智能开关处，我们通过程序的设置可以按要求对系统内任意一组灯具进行开闭。同时也可以自动开启和关闭灯具，甚至是对光源发光量进行调整，但这些自动都是基于时间和光照等条件的。这样一来不但对工作人员来说非常方便，而且能取得很好的效果在照明节能方面。因此在动车运用所的照明设计里十分有必要设置智能照明控制系统。

随着建成运营了一大批现代化的铁路客站，这些铁路客站将为旅客在进出站时提供更加便捷的服务，候车环境更加舒适，服务设施更加人性化，更加和谐地与城市之间的关系，对城市综合交通乃至经济社会的发展必将发挥更加重要的作用。因此，要想发展低碳经济，节约能源，保护环境就得建设低碳环保建筑，所以在动车运用所和动车组运用智能照明控制系统不但事关全民、事关全社会的大事，而且可以推动全社会的进步，可以推动经济社会的可持续发展。

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