城市軌道交通(車站)智能照明控制系統(tǒng)

城市軌道交通（車站）智能照明限制系統(tǒng)（重慶市軌道交通設計探討院中國重慶400012）摘要：隨著我國經(jīng)濟建設的加速發(fā)展，城市軌道交通越來越獲得社會的青睞。車站照明關系到軌道交通的服務質(zhì)量、運營平安、運營成本等多個方面，在既要保證運營平安又要滿意國家“節(jié)能”要求的背景下，智能照明限制系統(tǒng)應運而生。智能照明以其限制方式敏捷多樣、人性化的特點在近十年獲得了飛速地發(fā)展。本文依據(jù)軌道交通車站的特點，提出了車站比照明限制系統(tǒng)的要求，以比照明限制系統(tǒng)的要求為基線，分別對傳統(tǒng)照明限制系統(tǒng)和智能照明限制系統(tǒng)進行了介紹和對比，提出了在當前資源短缺的形式下，智能照明應廣泛推廣。關鍵詞：軌道交通車站照明照明限制傳統(tǒng)照明限制系統(tǒng)智能照明限制系統(tǒng)節(jié)能軌道交通是以“平安運營為目的，良好服務為宗旨”開展工作，保證乘客平安、舒適、準點地到達是軌道交通運營單位的責任所在，地鐵（輕軌）車站照明限制系統(tǒng)對乘車平安舒適顯得尤為重要。下面以地鐵站為例，對軌道交通車站照明限制系統(tǒng)進行探討。1地鐵車站照明特點和分類1.1地鐵車站照明基本特點地鐵車站是位于地下的獨立建筑物，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必需考慮自然采光的狀況），而地鐵車站內(nèi)部沒有自然采光，燈具須要長時間開啟。因此，在對地鐵站進行照明限制時，必需依據(jù)地鐵站的這一特點進行合理設計。1.2地鐵車站運行時段分類依據(jù)客流量的不同，地鐵車站大體分為停運、準運、低谷、平谷、高峰時段，各個時段比照度的要求也不盡相同。1.3地鐵車站照明要求依據(jù)區(qū)域的不同，地鐵車站正常照明分為2大區(qū)域，設備區(qū)照明和公共區(qū)照明（含出入口照明）。設備區(qū)照明必需滿意地鐵站工作人員工作需求；公共區(qū)照明是要給乘客供應平安舒適的照明環(huán)境，使照明更加人性化。通過合理的管理，在不同時段利用合理照度來滿意地鐵站的平安運營，使其照明用電達到平安性、經(jīng)濟性的目的。1.4地鐵車站照明限制地鐵車站設備區(qū)一般采納傳統(tǒng)照明限制方式進行限制，即通過安裝于房間門口的翹板開關進行限制，房間較大的，可通過增加限制回路來達到節(jié)能的效果；地鐵站設備房間只允許有權(quán)限的工作人員進入，基本可以做到人來開燈，人走滅燈的省電運行。對于公共區(qū)來說，既要保證肯定照度和勻稱照度的照明效果，又要限制長明燈數(shù)量，因此，合理的限制公共區(qū)照明是地鐵照明設計中的重中之重，下面重點探討地鐵公共區(qū)照明限制系統(tǒng)。2地鐵公共區(qū)傳統(tǒng)照明限制系統(tǒng)2.1公共區(qū)照明概述地鐵公共區(qū)照明屬于2級負荷，為了防止電力故障或者突然停電對運營造成的影響，在照明設計時，將地鐵車站劃分為站廳和站臺2個部分，各個部分實行交叉配電的方式，分別來自于變電所的I、II段母線。而為了滿意照度及照明勻稱度，并限制長明燈的數(shù)量，達到節(jié)能的目的，不得不通過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實現(xiàn)。2.2公共區(qū)傳統(tǒng)照明限制系統(tǒng)設計地鐵站公共區(qū)照明包括正常照明和應急照明2部分，正常狀況下，應急照明作為正常照明的一部分進行設置，應急照明為一級負荷，從變電所低壓柜饋出2個不同的回路至EPS柜，再由EPS饋出到各回路的照明燈具。在傳統(tǒng)照明限制系統(tǒng)中，車站公共區(qū)照明通過正常照明配電箱和應急照明配電箱2種配電箱進行配電，并通過綜合監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）進行限制。在運行高峰時段時，燈具全部打開；在高峰時段后，一般為隔盞亮的方式進行照明，保證照明的勻稱度；在運行結(jié)束后，其他燈具全部關閉，只開應急照明作為公共區(qū)值班之用。車站公共區(qū)正常照明由照明配電室就地限制，通過設在車站綜合監(jiān)控室的BAS系統(tǒng)集中限制，由限制中心遠程監(jiān)控。依據(jù)客流量大小限制燈具全亮、部分亮、全部不亮的限制，從而做到相對的節(jié)能限制。3地鐵公共區(qū)智能照明限制系統(tǒng)3.1系統(tǒng)簡介智能照明限制系統(tǒng)是一種由現(xiàn)場數(shù)據(jù)總線構(gòu)成的分布式限制網(wǎng)絡照明管理系統(tǒng)。全部部件都內(nèi)置處理器，網(wǎng)上每個部件都有一個地址，通過總線將全部部件解裂組成一個限制網(wǎng)絡。智能照明限制系統(tǒng)由限制部件、執(zhí)行部件、監(jiān)控部件和網(wǎng)絡部件等組成。限制部件包括限制面板、觸摸顯示器、探測器、限制器、智能時鐘、用戶編輯器等；執(zhí)行部件含調(diào)光模塊、開關模塊等；監(jiān)控部件含通信電纜、網(wǎng)關等。智能照明限制系統(tǒng)可以依據(jù)須要，通過各限制器和面板進行編程實現(xiàn)對各燈或回路的亮度限制，從而達到不同的燈光場景和系統(tǒng)限制的效果。智能照明限制系統(tǒng)圖如下：3.2系統(tǒng)特點智能照明限制系統(tǒng)具有以下特點：(1)智能照明限制系統(tǒng)限制方式多樣化?，F(xiàn)場面板手動限制、光感限制、移動感應限制、紅外線遙控、定時限制、場景限制、中心限制。（2）全分散模塊化結(jié)構(gòu)，元件可分散放置，每個元件均內(nèi)置微處理器，每個元件可獨立工作，不須要主機限制，元件之間為對等關系，任何一個元件受損不影響其他元件的運行。（3）智能照明限制系統(tǒng)限制模塊的尺寸為標準模數(shù)化設計，體積小，不須要另外增加限制箱。（4）地下車站出入口和地上站中可安裝照度感應器，依據(jù)時段設定總的平安照度值，當自然光足夠時，可自動關閉照明燈具，自然光不足時，自動開啟全部或部分燈具，已滿意車站平安運營的要求。（5）具有系統(tǒng)設備監(jiān)視功能，能夠監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)分布于不同地點不同配電箱的設備通訊狀態(tài)，一旦發(fā)覺有設備不能正常通訊，馬上在中心限制器顯示屏上顯示，便于運營維護。（6）可與消防聯(lián)動，在消防報警時自動切除廣告照明和正常照明，可設置消防報警限制的優(yōu)先級別為最高，在消防報警時，現(xiàn)場面板或定時限制將不起作用，提高了平安性能。3.3地鐵車站智能照明限制系統(tǒng)設計智能照明限制系統(tǒng)主要用于車站公共區(qū)（含站臺層和站廳層公共區(qū)）及出入口道路的正常照明。智能照明限制系統(tǒng)的主機設置于車站限制室，通過通訊線與照明配電箱內(nèi)限制模塊及設置在現(xiàn)場的限制面板連接，進行限制信號的傳遞。站臺層公共區(qū)：設置4個照明配電箱（以車站中心里程為界，左右各2個照明配電箱）。每個照明配電箱內(nèi)各設置6個回路，并設置一個智能照明系統(tǒng)的限制模塊。在站廳的值班室內(nèi)設置智能照明限制面板，具有限制模式與站廳層公共區(qū)的照明限制模式相同。站廳層公共區(qū)：站廳層公共區(qū)正常照明共設置4個照明配電箱（以車站中心里程為界，左右各2個照明配電箱）。每個照明配電箱內(nèi)各設置8個回路，并設置一個智能照明限制模塊。在站廳值班室內(nèi)設置智能限制面板，依據(jù)客流量的大小可設置多種燈光場景，以適應不同時段對燈光的需求，供工作人員隨意選擇，既便利管理又節(jié)約能源。預置限制模式主要有全開模式、省電模式、深夜模式和清掃模式。當車站在每天的高峰運營時，客流量相當大，站廳層公共區(qū)照明進入全開模式；當車站在非高峰運營時，站廳層公共區(qū)照明進入省電模式，可以打開整個公共區(qū)20%-50%的燈具，這樣大大節(jié)約了電能；車站每天停運前須要對公共區(qū)進行清掃，此時，公共區(qū)的照明進入清掃模式，只需打開20%-30%的燈具；深夜期間，車站進入停運狀態(tài)，可以關閉公共區(qū)全部的正常照明，僅應急照明開啟。出入口：以車站中心里程為界，左右各設置1個照明配電箱給出入口的燈具進行配電，每個照明配電箱內(nèi)設置一個智能照明系統(tǒng)限制模塊，并依據(jù)出入口的長度不同，每個出入口可設4-6個照明回路，通過時鐘限制模塊進行定時限制，以重慶軌道交通運營時間為例，每天6:30-22:30定時打開全部照明回路，22:30-次日6:30的時段，可設置關閉全部正常照明回路，僅開啟應急照明回路，從而達到節(jié)能目的；也可通過智能面板就地限制，在站廳值班室安裝一個智能限制面板，參考站廳層公共區(qū)照明限制模式確定開燈的數(shù)量。除上述限制方式外，在出入口走道合適位置可安裝照度感應器（此處考慮利用自然采光的狀況），按運營時間段設置合理的照度值，達到智能限制和節(jié)能的目的。4智能照明限制系統(tǒng)與傳統(tǒng)照明限制系統(tǒng)的比較4.1限制方式的比較傳統(tǒng)照明限制系統(tǒng)方案是基于BAS系統(tǒng)進行的比照明設施進行簡潔的群組限制、時間限制；而智能照明限制系統(tǒng)是對車站的照明進行智能化管理，達到用戶對每一個回路進行限制的群組限制、時間限制，同時還增加了比照明設施進行場景限制、調(diào)光限制及傳感器限制功能。假如利用BAS系統(tǒng)對每一個照明回路進行限制，須要增加照明配電箱的體積，同時BAS系統(tǒng)的I/O模塊也須要相應的增加；智能照明限制系統(tǒng)采納模塊化，不須要增加照明配電箱體積的基礎上就可到達上述的限制要求。4.2開關動作原理的比較BAS系統(tǒng)是通過限制接觸器動作來實現(xiàn)照明限制的，不能采集電流波形曲線，在帶負荷開合接觸器時很簡潔出現(xiàn)打火和拉弧的現(xiàn)象，接觸器的運用壽命會加速縮短。智能照明限制系統(tǒng)在斷開負荷時，可以依據(jù)采集的電流信號，使電流在正弦波電流過零時斷開智能照明的開關，不至于出線打火、拉弧等現(xiàn)象，大大的增加了開關的運用壽命，削減了維護，達到了節(jié)能的目的。4.3與車站BAS接口的比較傳統(tǒng)照明限制系統(tǒng)通過接觸器與二次限制元件實現(xiàn)BAS系統(tǒng)的自動限制，依據(jù)二次限制元器件放置的位置不同，可采納集中式和分散式，分散式即限制元器件放置在每一個配電箱內(nèi)；集中式即在值班室或配電室集中設置一個限制箱，每個照明的二次限制元件集中放置在該限制箱，通過限制電纜將限制信號連接到配電箱的接觸器。傳統(tǒng)照明限制系統(tǒng)與BAS系統(tǒng)的接口界面在照明限制箱的二次端子，接口形式為無源干接點。智能照明限制系統(tǒng)為內(nèi)部獨立系統(tǒng)，內(nèi)部接線通過總線形式，與BAS系統(tǒng)接口界面在智能照明限制系統(tǒng)主機，接口形式為通訊接口，這樣BAS系統(tǒng)便可節(jié)約大量的連接線，提高了經(jīng)濟性。4.4投資比較傳統(tǒng)照明限制系統(tǒng)可通過BAS系統(tǒng)比照明進行簡潔的節(jié)能限制。當采納智能照明系統(tǒng)后，可將回路劃分得更細，比照度的限制更加精確和敏捷多樣，因此更加節(jié)能。傳統(tǒng)照明限制系統(tǒng)通過接觸器開合限制照明回路，接觸器由于開合負荷時會出現(xiàn)拉弧現(xiàn)象，因此接觸器的運用壽命會降低，同時也增加了維護工作量和成本。智能照明限制系統(tǒng)開關開合照明回路時是通過過零技術來采集電流信號，開合回路時不會出現(xiàn)拉弧現(xiàn)象，增長了開關的運用壽命，降低了維護工作量和維護成本。智能照明限制系統(tǒng)可延長燈具運用壽命，削減整個車站比照明系統(tǒng)的維護成本，節(jié)約了勞動力，并削減了安裝布線的開支。對一個典型地鐵車站采納智能照明限制系統(tǒng)比傳統(tǒng)照明限制系統(tǒng)需增加投資約25萬元。按前文所述的智能照明限制的設計方案，智能照明限制系統(tǒng)可比傳統(tǒng)的照明限制系統(tǒng)節(jié)能20%-30%的電能，一個地鐵站照明系統(tǒng)每天運用大約800KWh電能，則每天最高可節(jié)約240度電能，按每度電0.85元計費，每月可以節(jié)約6120元，