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城市軌道交通（車站）智能照明控制系統(tǒng)

摘  要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的加速發(fā)展，城市軌道交通越來(lái)越獲得社會(huì)的青睞。車站照明關(guān)系到軌道交通的服務(wù)質(zhì)量、運(yùn)營(yíng)安全、運(yùn)營(yíng)成本等多個(gè)方面，在既要保證運(yùn)營(yíng)安全又要滿足國(guó)家“節(jié)能”要求的背景下，智能照明控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。智能照明以其控制方式靈活多樣、人性化的特點(diǎn)在近十年獲得了飛速地發(fā)展。本文根據(jù)軌道交通車站的特點(diǎn)，提出了車站對(duì)照明控制系統(tǒng)的要求，以對(duì)照明控制系統(tǒng)的要求為基線，分別對(duì)傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)和智能照明控制系統(tǒng)進(jìn)行了介紹和對(duì)比，提出了在當(dāng)前資源短缺的形式下，智能照明應(yīng)廣泛推廣。

關(guān)鍵詞：軌道交通車站照明  照明控制  傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)  智能照明控制系統(tǒng)  節(jié)能  

軌道交通是以“安全運(yùn)營(yíng)為目的，良好服務(wù)為宗旨”開(kāi)展工作，保證乘客安全、舒適、準(zhǔn)點(diǎn)地到達(dá)是軌道交通運(yùn)營(yíng)單位的責(zé)任所在，地鐵（輕軌）車站照明控制系統(tǒng)對(duì)乘車安全舒適顯得尤為重要。下面以地鐵站為例，對(duì)軌道交通車站照明控制系統(tǒng)進(jìn)行探討。

1  地鐵車站照明特點(diǎn)和分類

1.1地鐵車站照明基本特點(diǎn)

地鐵車站是位于地下的獨(dú)立建筑物，與傳統(tǒng)位于地面之上的建筑物不同（傳統(tǒng)建筑物在考慮照明時(shí)必須考慮自然采光的情況），而地鐵車站內(nèi)部沒(méi)有自然采光，燈具需要長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)啟。因此，在對(duì)地鐵站進(jìn)行照明控制時(shí)，必須根據(jù)地鐵站的這一特點(diǎn)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。

1.2地鐵車站運(yùn)行時(shí)段分類

根據(jù)客流量的不同，地鐵車站大體分為停運(yùn)、準(zhǔn)運(yùn)、低谷、平谷、高峰時(shí)段，各個(gè)時(shí)段對(duì)照度的要求也不盡相同。

1.3地鐵車站照明要求

根據(jù)區(qū)域的不同，地鐵車站正常照明分為2大區(qū)域，設(shè)備區(qū)照明和公共區(qū)照明（含出入口照明）。設(shè)備區(qū)照明必須滿足地鐵站工作人員工作需求；公共區(qū)照明是要給乘客提供安全舒適的照明環(huán)境，使照明更加人性化。通過(guò)合理的管理，在不同時(shí)段利用合理照度來(lái)滿足地鐵站的安全運(yùn)營(yíng)，使其照明用電達(dá)到安全性、經(jīng)濟(jì)性的目的。

1.4地鐵車站照明控制

地鐵車站設(shè)備區(qū)一般采用傳統(tǒng)照明控制方式進(jìn)行控制，即通過(guò)安裝于房間門口的翹板開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，房間較大的，可通過(guò)增加控制回路來(lái)達(dá)到節(jié)能的效果；地鐵站設(shè)備房間只允許有權(quán)限的工作人員進(jìn)入，基本可以做到人來(lái)開(kāi)燈，人走滅燈的省電運(yùn)行。

對(duì)于公共區(qū)來(lái)說(shuō)，既要保證一定照度和均勻照度的照明效果，又要控制長(zhǎng)明燈數(shù)量，因此，合理的控制公共區(qū)照明是地鐵照明設(shè)計(jì)中的重中之重， 下面重點(diǎn)討論地鐵公共區(qū)照明控制系統(tǒng)。

2  地鐵公共區(qū)傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)

2.1公共區(qū)照明概述

地鐵公共區(qū)照明屬于2級(jí)負(fù)荷，為了防止電力故障或者突然停電對(duì)運(yùn)營(yíng)造成的影響，在照明設(shè)計(jì)時(shí)，將地鐵車站劃分為站廳和站臺(tái)2個(gè)部分，各個(gè)部分實(shí)行交叉配電的方式，分別來(lái)自于變電所的I、II段母線。

而為了滿足照度及照明均勻度，并控制長(zhǎng)明燈的數(shù)量，達(dá)到節(jié)能的目的，不得不通過(guò)增加變電所低壓柜至照明配電箱和配電箱至燈具的配電回路來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2.2公共區(qū)傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

地鐵站公共區(qū)照明包括正常照明和應(yīng)急照明2部分，正常情況下，應(yīng)急照明作為正常照明的一部分進(jìn)行設(shè)置，應(yīng)急照明為一級(jí)負(fù)荷，從變電所低壓柜饋出2個(gè)不同的回路至EPS柜，再由EPS饋出到各回路的照明燈具。

在傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)中，車站公共區(qū)照明通過(guò)正常照明配電箱和應(yīng)急照明配電箱2種配電箱進(jìn)行配電，并通過(guò)綜合監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）進(jìn)行控制。在運(yùn)行高峰時(shí)段時(shí)，燈具全部打開(kāi)；在高峰時(shí)段后，一般為隔盞亮的方式進(jìn)行照明，保證照明的均勻度；在運(yùn)行結(jié)束后，其他燈具全部關(guān)閉，只開(kāi)應(yīng)急照明作為公共區(qū)值班之用。

車站公共區(qū)正常照明由照明配電室就地控制，通過(guò)設(shè)在車站綜合監(jiān)控室的BAS系統(tǒng)集中控制，由控制中心遠(yuǎn)程監(jiān)控。根據(jù)客流量大小控制燈具全亮、部分亮、全部不亮的控制，從而做到相對(duì)的節(jié)能控制。

3  地鐵公共區(qū)智能照明控制系統(tǒng)

3.1系統(tǒng)簡(jiǎn)介

智能照明控制系統(tǒng)是一種由現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)總線構(gòu)成的分布式控制網(wǎng)絡(luò)照明管理系統(tǒng)。所有部件都內(nèi)置處理器，網(wǎng)上每個(gè)部件都有一個(gè)地址，通過(guò)總線將所有部件解裂組成一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)。

智能照明控制系統(tǒng)由控制部件、執(zhí)行部件、監(jiān)控部件和網(wǎng)絡(luò)部件等組成。控制部件包括控制面板、觸摸顯示器、探測(cè)器、控制器、智能時(shí)鐘、用戶編輯器等；執(zhí)行部件含調(diào)光模塊、開(kāi)關(guān)模塊等；監(jiān)控部件含通信電纜、網(wǎng)關(guān)等。智能照明控制系統(tǒng)可以根據(jù)需要，通過(guò)各控制器和面板進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)對(duì)各燈或回路的亮度控制，從而達(dá)到不同的燈光場(chǎng)景和系統(tǒng)控制的效果。智能照明控制系統(tǒng)圖如下：

3.2系統(tǒng)特點(diǎn)

智能照明控制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

(1)智能照明控制系統(tǒng)控制方式多樣化。現(xiàn)場(chǎng)面板手動(dòng)控制、光感控制、移動(dòng)感應(yīng)控制、紅外線遙控、定時(shí)控制、場(chǎng)景控制、中央控制。

（2）全分散模塊化結(jié)構(gòu)，元件可分散放置，每個(gè)元件均內(nèi)置微處理器，每個(gè)元件可獨(dú)立工作，不需要主機(jī)控制，元件之間為對(duì)等關(guān)系，任何一個(gè)元件受損不影響其他元件的運(yùn)行。

（3）智能照明控制系統(tǒng)控制模塊的尺寸為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)化設(shè)計(jì)，體積小，不需要另外增加控制箱。

（4）地下車站出入口和地上站中可安裝照度感應(yīng)器，按照時(shí)段設(shè)定總的安全照度值，當(dāng)自然光足夠時(shí)，可自動(dòng)關(guān)閉照明燈具，自然光不足時(shí)，自動(dòng)開(kāi)啟全部或部分燈具，已滿足車站安全運(yùn)營(yíng)的要求。

（5）具有系統(tǒng)設(shè)備監(jiān)視功能，能夠監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)分布于不同地點(diǎn)不同配電箱的設(shè)備通訊狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)有設(shè)備不能正常通訊，立即在中央控制器顯示屏上顯示，便于運(yùn)營(yíng)維護(hù)。

（6）可與消防聯(lián)動(dòng)，在消防報(bào)警時(shí)自動(dòng)切除廣告照明和正常照明，可設(shè)置消防報(bào)警控制的優(yōu)先級(jí)別為最高，在消防報(bào)警時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)面板或定時(shí)控制將不起作用，提高了安全性能。

3.3地鐵車站智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（案例）

智能照明控制系統(tǒng)主要用于車站公共區(qū)（含站臺(tái)層和站廳層公共區(qū)）及出入口道路的正常照明。智能照明控制系統(tǒng)的主機(jī)設(shè)置于車站控制室，通過(guò)通訊線與照明配電箱內(nèi)控制模塊及設(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)的控制面板連接，進(jìn)行控制信號(hào)的傳遞。

站臺(tái)層公共區(qū)：設(shè)置4個(gè)照明配電箱（以車站中心里程為界，左右各2個(gè)照明配電箱）。每個(gè)照明配電箱內(nèi)各設(shè)置6個(gè)回路，并設(shè)置一個(gè)智能照明系統(tǒng)的控制模塊。在站廳的值班室內(nèi)設(shè)置智能照明控制面板，具有控制模式與站廳層公共區(qū)的照明控制模式相同。

站廳層公共區(qū)：站廳層公共區(qū)正常照明共設(shè)置4個(gè)照明配電箱（以車站中心里程為界，左右各2個(gè)照明配電箱）。每個(gè)照明配電箱內(nèi)各設(shè)置8個(gè)回路，并設(shè)置一個(gè)智能照明控制模塊。在站廳值班室內(nèi)設(shè)置智能控制面板，根據(jù)客流量的大小可設(shè)置多種燈光場(chǎng)景，以適應(yīng)不同時(shí)段對(duì)燈光的需求，供工作人員任意選擇，既方便管理又節(jié)約能源。預(yù)置控制模式主要有全開(kāi)模式、省電模式、深夜模式和清掃模式。當(dāng)車站在每天的高峰運(yùn)營(yíng)時(shí)，客流量相當(dāng)大，站廳層公共區(qū)照明進(jìn)入全開(kāi)模式；當(dāng)車站在非高峰運(yùn)營(yíng)時(shí)，站廳層公共區(qū)照明進(jìn)入省電模式，可以打開(kāi)整個(gè)公共區(qū)20%-50%的燈具，這樣大大節(jié)省了電能；車站每天停運(yùn)前需要對(duì)公共區(qū)進(jìn)行清掃，此時(shí)，公共區(qū)的照明進(jìn)入清掃模式，只需打開(kāi)20%-30%的燈具；深夜期間，車站進(jìn)入停運(yùn)狀態(tài)，可以關(guān)閉公共區(qū)所有的正常照明，僅應(yīng)急照明開(kāi)啟。

出入口：以車站中心里程為界，左右各設(shè)置1個(gè)照明配電箱給出入口的燈具進(jìn)行配電，每個(gè)照明配電箱內(nèi)設(shè)置一個(gè)智能照明系統(tǒng)控制模塊，并根據(jù)出入口的長(zhǎng)度不同，每個(gè)出入口可設(shè)4-6個(gè)照明回路，通過(guò)時(shí)鐘控制模塊進(jìn)行定時(shí)控制，以重慶軌道交通運(yùn)營(yíng)時(shí)間為例，每天6:30-22:30定時(shí)打開(kāi)所有照明回路，22:30-次日6:30的時(shí)段，可設(shè)置關(guān)閉所有正常照明回路，僅開(kāi)啟應(yīng)急照明回路，從而達(dá)到節(jié)能目的；也可通過(guò)智能面板就地控制，在站廳值班室安裝一個(gè)智能控制面板，參考站廳層公共區(qū)照明控制模式確定開(kāi)燈的數(shù)量。除上述控制方式外，在出入口走道合適位置可安裝照度感應(yīng)器（此處考慮利用自然采光的情況），按運(yùn)營(yíng)時(shí)間段設(shè)置合理的照度值，達(dá)到智能控制和節(jié)能的目的。

4  智能照明控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)的比較

4.1控制方式的比較

傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)方案是基于BAS系統(tǒng)進(jìn)行的對(duì)照明設(shè)施進(jìn)行簡(jiǎn)單的群組控制、時(shí)間控制；而智能照明控制系統(tǒng)是對(duì)車站的照明進(jìn)行智能化管理，達(dá)到用戶對(duì)每一個(gè)回路進(jìn)行控制的群組控制、時(shí)間控制，同時(shí)還增加了對(duì)照明設(shè)施進(jìn)行場(chǎng)景控制、調(diào)光控制及傳感器控制功能。

如果利用BAS系統(tǒng)對(duì)每一個(gè)照明回路進(jìn)行控制，需要增加照明配電箱的體積，同時(shí)BAS系統(tǒng)的I/O模塊也需要相應(yīng)的增加；智能照明控制系統(tǒng)采用模塊化，不需要增加照明配電箱體積的基礎(chǔ)上就可到達(dá)上述的控制要求。

4.2開(kāi)關(guān)動(dòng)作原理的比較

BAS系統(tǒng)是通過(guò)控制接觸器動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)照明控制的，不能采集電流波形曲線，在帶負(fù)荷開(kāi)合接觸器時(shí)很容易出現(xiàn)打火和拉弧的現(xiàn)象，接觸器的使用壽命會(huì)加速縮短。智能照明控制系統(tǒng)在斷開(kāi)負(fù)荷時(shí)，可以根據(jù)采集的電流信號(hào)，使電流在正弦波電流過(guò)零時(shí)斷開(kāi)智能照明的開(kāi)關(guān)，不至于出線打火、拉弧等現(xiàn)象，大大的增強(qiáng)了開(kāi)關(guān)的使用壽命，減少了維護(hù)，達(dá)到了節(jié)能的目的。

4.3與車站BAS接口的比較

傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)通過(guò)接觸器與二次控制元件實(shí)現(xiàn)BAS系統(tǒng)的自動(dòng)控制，根據(jù)二次控制元器件放置的位置不同，可采用集中式和分散式，分散式即控制元器件放置在每一個(gè)配電箱內(nèi)；集中式即在值班室或配電室集中設(shè)置一個(gè)控制箱，每個(gè)照明的二次控制元件集中放置在該控制箱，通過(guò)控制電纜將控制信號(hào)連接到配電箱的接觸器。傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)與BAS系統(tǒng)的接口界面在照明控制箱的二次端子，接口形式為無(wú)源干接點(diǎn)。

智能照明控制系統(tǒng)為內(nèi)部獨(dú)立系統(tǒng)，內(nèi)部接線通過(guò)總線形式，與BAS系統(tǒng)接口界面在智能照明控制系統(tǒng)主機(jī)，接口形式為通訊接口，這樣BAS系統(tǒng)便可節(jié)省大量的連接線，提高了經(jīng)濟(jì)性。

4.4投資比較

傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)可通過(guò)BAS系統(tǒng)對(duì)照明進(jìn)行簡(jiǎn)單的節(jié)能控制。當(dāng)采用智能照明系統(tǒng)后，可將回路劃分得更細(xì)，對(duì)照度的控制更加精確和靈活多樣，因此更加節(jié)能。

傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)通過(guò)接觸器開(kāi)合控制照明回路，接觸器由于開(kāi)合負(fù)荷時(shí)會(huì)出現(xiàn)拉弧現(xiàn)象，因此接觸器的使用壽命會(huì)降低，同時(shí)也增加了維護(hù)工作量和成本。智能照明控制系統(tǒng)開(kāi)關(guān)開(kāi)合照明回路時(shí)是通過(guò)過(guò)零技術(shù)來(lái)采集電流信號(hào)，開(kāi)合回路時(shí)不會(huì)出現(xiàn)拉弧現(xiàn)象，增長(zhǎng)了開(kāi)關(guān)的使用壽命，降低了維護(hù)工作量和維護(hù)成本。

智能照明控制系統(tǒng)可延長(zhǎng)燈具使用壽命，減少整個(gè)車站對(duì)照明系統(tǒng)的維護(hù)成本，節(jié)約了勞動(dòng)力，并減少了安裝布線的開(kāi)支。

對(duì)一個(gè)典型地鐵車站采用智能照明控制系統(tǒng)比傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)需增加投資約25萬(wàn)元。按前文所述的智能照明控制的設(shè)計(jì)方案，智能照明控制系統(tǒng)可比傳統(tǒng)的照明控制系統(tǒng)節(jié)能20%-30%的電能，一個(gè)地鐵站照明系統(tǒng)每天使用大約800KWh電能，則每天最高可節(jié)約240度電能，按每度電0.85元計(jì)費(fèi)，每月可以節(jié)省6120元，運(yùn)營(yíng)41個(gè)月即可收回一次性投資。

5  結(jié)語(yǔ)

通過(guò)傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)與智能照明控制系統(tǒng)的比較，智能照明因其控制方式靈活多樣的特點(diǎn)越來(lái)越得到廣大用戶的青睞。智能照明控制系統(tǒng)在城市軌道交通車站中的應(yīng)用，雖然單個(gè)車站面積不大，燈具數(shù)量也不多，但是作為整條軌道交通線，乃至整個(gè)軌道交通網(wǎng)絡(luò)，其規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)大型建筑物，因此，智能照明在軌道交通中的應(yīng)用，其智能化控制和節(jié)能性是值得推廣使用的。

參考文獻(xiàn)

(1)馬小軍.智能照明控制系統(tǒng)(M).南京：東南大學(xué)出版社，2009.