城市軌道交通（車站）智能照明控制系統

摘  要：隨著我國經濟建設的加速發展，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量、運營安全、運營成本等多個方面，在既要保證運營安全又要滿足國家“節能”要求的背景下，智能照明控制系統應運而生。智能照明以其控制方式靈活多樣、人性化的特點在近十年獲得了飛速地發展。本文根據軌道交通車站的特點，提出了車站對照明控制系統的要求，以對照明控制系統的要求為基線，分別對傳統照明控制系統和智能照明控制系統進行了介紹和對比，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  照明控制  傳統照明控制系統  智能照明控制系統  節能  

軌道交通是以“安全運營為目的，良好服務為宗旨”開展工作，保證乘客安全、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）車站照明控制系統對乘車安全舒適顯得尤為重要。下面以地鐵站為例，對軌道交通車站照明控制系統進行探討。

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，與傳統位于地面之上的建筑物不同（傳統建筑物在考慮照明時必須考慮自然采光的情況），而地鐵車站內部沒有自然采光，燈具需要長時間開啟。因此，在對地鐵站進行照明控制時，必須根據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

根據客流量的不同，地鐵車站大體分為停運、準運、低谷、平谷、高峰時段，各個時段對照度的要求也不盡相同。

1.3地鐵車站照明要求

根據區域的不同，地鐵車站正常照明分為2大區域，設備區照明和公共區照明（含出入口照明）。設備區照明必須滿足地鐵站工作人員工作需求；公共區照明是要給乘客提供安全舒適的照明環境，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足地鐵站的安全運營，使其照明用電達到安全性、經濟性的目的。

1.4地鐵車站照明控制

地鐵車站設備區一般采用傳統照明控制方式進行控制，即通過安裝于房間門口的翹板開關進行控制，房間較大的，可通過增加控制回路來達到節能的效果；地鐵站設備房間只允許有權限的工作人員進入，基本可以做到人來開燈，人走滅燈的省電運行。

對于公共區來說，既要保證一定照度和均勻照度的照明效果，又要控制長明燈數量，因此，合理的控制公共區照明是地鐵照明設計中的重中之重， 下面重點討論地鐵公共區照明控制系統。

2  地鐵公共區傳統照明控制系統

2.1公共區照明概述

地鐵公共區照明屬于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。

而為了滿足照度及照明均勻度，并控制長明燈的數量，達到節能的目的，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。

2.2公共區傳統照明控制系統設計

地鐵站公共區照明包括正常照明和應急照明2部分，正常情況下，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。

在傳統照明控制系統中，車站公共區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，并通過綜合監控系統（BAS）進行控制。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，保證照明的均勻度；在運行結束后，其他燈具全部關閉，只開應急照明作為公共區值班之用。

車站公共區正常照明由照明配電室就地控制，通過設在車站綜合監控室的BAS系統集中控制，由控制中心遠程監控。根據客流量大小控制燈具全亮、部分亮、全部不亮的控制，從而做到相對的節能控制。

3  地鐵公共區智能照明控制系統

3.1系統簡介

智能照明控制系統是一種由現場數據總線構成的分布式控制網絡照明管理系統。所有部件都內置處理器，網上每個部件都有一個地址，通過總線將所有部件解裂組成一個控制網絡。

智能照明控制系統由控制部件、執行部件、監控部件和網絡部件等組成?？刂撇考刂泼姘?、觸摸顯示器、探測器、控制器、智能時鐘、用戶編輯器等；執行部件含調光模塊、開關模塊等；監控部件含通信電纜、網關等。智能照明控制系統可以根據需要，通過各控制器和面板進行編程實現對各燈或回路的亮度控制，從而達到不同的燈光場景和系統控制的效果。智能照明控制系統圖如下：

3.2系統特點

智能照明控制系統具有以下特點：

(1)智能照明控制系統控制方式多樣化?，F場面板手動控制、光感控制、移動感應控制、紅外線遙控、定時控制、場景控制、中央控制。

（2）全分散模塊化結構，元件可分散放置，每個元件均內置微處理器，每個元件可獨立工作，不需要主機控制，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）智能照明控制系統控制模塊的尺寸為標準模數化設計，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器，按照時段設定總的安全照度值，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，已滿足車站安全運營的要求。

（5）具有系統設備監視功能，能夠監視系統內分布于不同地點不同配電箱的設備通訊狀態，一旦發現有設備不能正常通訊，立即在中央控制器顯示屏上顯示，便于運營維護。

（6）可與消防聯動，在消防報警時自動切除廣告照明和正常照明，可設置消防報警控制的優先級別為最高，在消防報警時，現場面板或定時控制將不起作用，提高了安全性能。

3.3地鐵車站智能照明控制系統設計（案例）

智能照明控制系統主要用于車站公共區（含站臺層和站廳層公共區）及出入口道路的正常照明。智能照明控制系統的主機設置于車站控制室，通過通訊線與照明配電箱內控制模塊及設置在現場的控制面板連接，進行控制信號的傳遞。

站臺層公共區：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）。每個照明配電箱內各設置6個回路，并設置一個智能照明系統的控制模塊。在站廳的值班室內設置智能照明控制面板，具有控制模式與站廳層公共區的照明控制模式相同。

站廳層公共區：站廳層公共區正常照明共設置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）。每個照明配電箱內各設置8個回路，并設置一個智能照明控制模塊。在站廳值班室內設置智能控制面板，根據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，供工作人員任意選擇，既方便管理又節約能源。預置控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，站廳層公共區照明進入全開模式；當車站在非高峰運營時，站廳層公共區照明進入省電模式，可以打開整個公共區20%-50%的燈具，這樣大大節省了電能；車站每天停運前需要對公共區進行清掃，此時，公共區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，可以關閉公共區所有的正常照明，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，每個照明配電箱內設置一個智能照明系統控制模塊，并根據出入口的長度不同，每個出入口可設4-6個照明回路，通過時鐘控制模塊進行定時控制，以重慶軌道交通運營時間為例，每天6:30-22:30定時打開所有照明回路，22:30-次日6:30的時段，可設置關閉所有正常照明回路，僅開啟應急照明回路，從而達到節能目的；也可通過智能面板就地控制，在站廳值班室安裝一個智能控制面板，參考站廳層公共區照明控制模式確定開燈的數量。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器（此處考慮利用自然采光的情況），按運營時間段設置合理的照度值，達到智能控制和節能的目的。

4  智能照明控制系統與傳統照明控制系統的比較

4.1控制方式的比較

傳統照明控制系統方案是基于BAS系統進行的對照明設施進行簡單的群組控制、時間控制；而智能照明控制系統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控制的群組控制、時間控制，同時還增加了對照明設施進行場景控制、調光控制及傳感器控制功能。

如果利用BAS系統對每一個照明回路進行控制，需要增加照明配電箱的體積，同時BAS系統的I/O模塊也需要相應的增加；智能照明控制系統采用模塊化，不需要增加照明配電箱體積的基礎上就可到達上述的控制要求。

4.2開關動作原理的比較

BAS系統是通過控制接觸器動作來實現照明控制的，不能采集電流波形曲線，在帶負荷開合接觸器時很容易出現打火和拉弧的現象，接觸器的使用壽命會加速縮短。智能照明控制系統在斷開負荷時，可以根據采集的電流信號，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、拉弧等現象，大大的增強了開關的使用壽命，減少了維護，達到了節能的目的。

4.3與車站BAS接口的比較

傳統照明控制系統通過接觸器與二次控制元件實現BAS系統的自動控制，根據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配電箱內；集中式即在值班室或配電室集中設置一個控制箱，每個照明的二次控制元件集中放置在該控制箱，通過控制電纜將控制信號連接到配電箱的接觸器。傳統照明控制系統與BAS系統的接口界面在照明控制箱的二次端子，接口形式為無源干接點。

智能照明控制系統為內部獨立系統，內部接線通過總線形式，與BAS系統接口界面在智能照明控制系統主機，接口形式為通訊接口，這樣BAS系統便可節省大量的連接線，提高了經濟性。

4.4投資比較

傳統照明控制系統可通過BAS系統對照明進行簡單的節能控制。當采用智能照明系統后，可將回路劃分得更細，對照度的控制更加精確和靈活多樣，因此更加節能。

傳統照明控制系統通過接觸器開合控制照明回路，接觸器由于開合負荷時會出現拉弧現象，因此接觸器的使用壽命會降低，同時也增加了維護工作量和成本。智能照明控制系統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拉弧現象，增長了開關的使用壽命，降低了維護工作量和維護成本。

智能照明控制系統可延長燈具使用壽命，減少整個車站對照明系統的維護成本，節約了勞動力，并減少了安裝布線的開支。

對一個典型地鐵車站采用智能照明控制系統比傳統照明控制系統需增加投資約25萬元。按前文所述的智能照明控制的設計方案，智能照明控制系統可比傳統的照明控制系統節能20%-30%的電能，一個地鐵站照明系統每天使用大約800KWh電能，則每天最高可節約240度電能，按每度電0.85元計費，每月可以節省6120元，運營41個月即可收回一次性投資。

5  結語

通過傳統照明控制系統與智能照明控制系統的比較，智能照明因其控制方式靈活多樣的特點越來越得到廣大用戶的青睞。智能照明控制系統在城市軌道交通車站中的應用，雖然單個車站面積不大，燈具數量也不多，但是作為整條軌道交通線，乃至整個軌道交通網絡，其規模遠遠超過大型建筑物，因此，智能照明在軌道交通中的應用，其智能化控制和節能性是值得推廣使用的。

參考文獻

(1)馬小軍.智能照明控制系統(M).南京：東南大學出版社，2009.