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城市軌道交通（車站）智能照明控制系統(tǒng)
摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)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(guān)系到軌道交通的服務(wù)質(zhì)量、運(yùn)營安全、運(yùn)營成本等多個方面，在既要保證運(yùn)營安全又要滿足國家“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)，提出了車站對照明控制系統(tǒng)的要求，以對照明控制系統(tǒng)的要求為基線，分別對傳統(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)營為目的，良好服務(wù)為宗旨”開展工作，保證乘客安全、舒適、準(zhǔn)點(diǎn)地到達(dá)是軌道交通運(yùn)營單位的責(zé)任所在，地鐵（輕軌）車站照明控制系統(tǒng)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(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)部沒有自然采光，燈具需要長時(shí)間開啟。因此，在對地鐵站進(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，各個時(shí)段對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。通過合理的管理，在不同時(shí)段利用合理照度來滿足地鐵站的安全運(yùn)營，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，即通過安裝于房間門口的翹板開關(guān)進(jìn)行控制，房間較大的，可通過增加控制回路來達(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，基本可以做到人來開燈，人走滅燈的省電運(yùn)行。
對于公共區(qū)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(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級負(fù)荷，為了防止電力故障或者突然停電對運(yùn)營造成的影響，在照明設(shè)計(jì)時(shí)，將地鐵車站劃分為站廳和站臺2個部分，各個部分實(shí)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(shù)量，達(dá)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(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)急照明為一級負(fù)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)照明控制系統(tǒng)中，車站公共區(qū)照明通過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；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)簡介
智能照明控制系統(tǒng)是一種由現(xiàn)場數(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(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，通過各控制器和面板進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)對各燈或回路的亮度控制，從而達(dá)到不同的燈光場景和系統(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)場面板手動控制、光感控制、移動感應(yīng)控制、紅外線遙控、定時(shí)控制、場景控制、中央控制。
（2）全分散模塊化結(jié)構(gòu)，元件可分散放置，每個元件均內(nèi)置微處理器，每個元件可獨(dú)立工作，不需要主機(jī)控制，元件之間為對等關(guān)系，任何一個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)，可自動關(guān)閉照明燈具，自然光不足時(shí)，自動開啟全部或部分燈具，已滿足車站安全運(yùn)營的要求。
（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)營維護(hù)。
（6）可與消防聯(lián)動，在消防報(bào)警時(shí)自動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)先級別為最高，在消防報(bào)警時(shí)，現(xiàn)場面板或定時(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，通過通訊線與照明配電箱內(nèi)控制模塊及設(shè)置在現(xiàn)場的控制面板連接，進(jìn)行控制信號的傳遞。
站臺層公共區(qū)：設(shè)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(shè)置6個回路，并設(shè)置一個智能照明系統(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(shè)置8個回路，并設(shè)置一個智能照明控制模塊。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)置多種燈光場景，以適應(yīng)不同時(shí)段對燈光的需求，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)營時(shí)，客流量相當(dāng)大，站廳層公共區(qū)照明進(jìn)入全開模式；當(dāng)車站在非高峰運(yùn)營時(shí)，站廳層公共區(qū)照明進(jìn)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)省了電能；車站每天停運(yùn)前需要對公共區(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)急照明開啟。
出入口：以車站中心里程為界，左右各設(shè)置1個照明配電箱給出入口的燈具進(jìn)行配電，每個照明配電箱內(nèi)設(shè)置一個智能照明系統(tǒng)控制模塊，并根據(jù)出入口的長度不同，每個出入口可設(shè)4-6個照明回路，通過時(shí)鐘控制模塊進(jìn)行定時(shí)控制，以重慶軌道交通運(yùn)營時(shí)間為例，每天6:30-22:30定時(shí)打開所有照明回路，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，僅開啟應(yīng)急照明回路，從而達(dá)到節(jié)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(qū)照明控制模式確定開燈的數(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)行的對照明設(shè)施進(jìn)行簡單的群組控制、時(shí)間控制；而智能照明控制系統(tǒng)是對車站的照明進(jìn)行智能化管理，達(dá)到用戶對每一個回路進(jìn)行控制的群組控制、時(shí)間控制，同時(shí)還增加了對照明設(shè)施進(jìn)行場景控制、調(diào)光控制及傳感器控制功能。
如果利用BAS系統(tǒng)對每一個照明回路進(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開關(guān)動作原理的比較
BAS系統(tǒng)是通過控制接觸器動作來實(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加速縮短。智能照明控制系統(tǒng)在斷開負(fù)荷時(shí)，可以根據(jù)采集的電流信號，使電流在正弦波電流過零時(shí)斷開智能照明的開關(guān)，不至于出線打火、拉弧等現(xiàn)象，大大的增強(qiáng)了開關(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)通過接觸器與二次控制元件實(shí)現(xiàn)BAS系統(tǒng)的自動控制，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配電箱內(nèi)；集中式即在值班室或配電室集中設(shè)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(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BAS系統(tǒng)對照明進(jìn)行簡單的節(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)通過接觸器開合控制照明回路，接觸器由于開合負(fù)荷時(shí)會出現(xiàn)拉弧現(xiàn)象，因此接觸器的使用壽命會降低，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)開關(guān)開合照明回路時(shí)是通過過零技術(shù)來采集電流信號，開合回路時(shí)不會出現(xiàn)拉弧現(xiàn)象，增長了開關(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)可延長燈具使用壽命，減少整個車站對照明系統(tǒng)的維護(hù)成本，節(jié)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(tǒng)比傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)需增加投資約25萬元。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41個月即可收回一次性投資。
5 結(jié)語
通過傳統(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，乃至整個軌道交通網(wǎng)絡(luò)，其規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過大型建筑物，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.