城市轨道交通（车站）智能照明控制系统

摘  要：随着我国经济建设的加速发展，城市轨道交通越来越获得社会的青睐。车站照明关系到轨道交通的服务质量、运营安全、运营成本等多个方面，在既要保证运营安全又要满足国家“节能”要求的背景下，智能照明控制系统应运而生。智能照明以其控制方式灵活多样、人性化的特点在近十年获得了飞速地发展。本文根据轨道交通车站的特点，提出了车站对照明控制系统的要求，以对照明控制系统的要求为基线，分别对传统照明控制系统和智能照明控制系统进行了介绍和对比，提出了在当前资源短缺的形式下，智能照明应广泛推广。

关键词：轨道交通车站照明  照明控制  传统照明控制系统  智能照明控制系统  节能  

轨道交通是以“安全运营为目的，良好服务为宗旨”开展工作，保证乘客安全、舒适、准点地到达是轨道交通运营单位的责任所在，地铁（轻轨）车站照明控制系统对乘车安全舒适显得尤为重要。下面以地铁站为例，对轨道交通车站照明控制系统进行探讨。

1  地铁车站照明特点和分类

1.1地铁车站照明基本特点

地铁车站是位于地下的独立建筑物，与传统位于地面之上的建筑物不同（传统建筑物在考虑照明时必须考虑自然采光的情况），而地铁车站内部没有自然采光，灯具需要长时间开启。因此，在对地铁站进行照明控制时，必须根据地铁站的这一特点进行合理设计。

1.2地铁车站运行时段分类

根据客流量的不同，地铁车站大体分为停运、准运、低谷、平谷、高峰时段，各个时段对照度的要求也不尽相同。

1.3地铁车站照明要求

根据区域的不同，地铁车站正常照明分为2大区域，设备区照明和公共区照明（含出入口照明）。设备区照明必须满足地铁站工作人员工作需求；公共区照明是要给乘客提供安全舒适的照明环境，使照明更加人性化。通过合理的管理，在不同时段利用合理照度来满足地铁站的安全运营，使其照明用电达到安全性、经济性的目的。

1.4地铁车站照明控制

地铁车站设备区一般采用传统照明控制方式进行控制，即通过安装于房间门口的翘板开关进行控制，房间较大的，可通过增加控制回路来达到节能的效果；地铁站设备房间只允许有权限的工作人员进入，基本可以做到人来开灯，人走灭灯的省电运行。

对于公共区来说，既要保证一定照度和均匀照度的照明效果，又要控制长明灯数量，因此，合理的控制公共区照明是地铁照明设计中的重中之重， 下面重点讨论地铁公共区照明控制系统。

2  地铁公共区传统照明控制系统

2.1公共区照明概述

地铁公共区照明属于2级负荷，为了防止电力故障或者突然停电对运营造成的影响，在照明设计时，将地铁车站划分为站厅和站台2个部分，各个部分实行交叉配电的方式，分别来自于变电所的I、II段母线。

而为了满足照度及照明均匀度，并控制长明灯的数量，达到节能的目的，不得不通过增加变电所低压柜至照明配电箱和配电箱至灯具的配电回路来实现。

2.2公共区传统照明控制系统设计

地铁站公共区照明包括正常照明和应急照明2部分，正常情况下，应急照明作为正常照明的一部分进行设置，应急照明为一级负荷，从变电所低压柜馈出2个不同的回路至EPS柜，再由EPS馈出到各回路的照明灯具。

在传统照明控制系统中，车站公共区照明通过正常照明配电箱和应急照明配电箱2种配电箱进行配电，并通过综合监控系统（BAS）进行控制。在运行高峰时段时，灯具全部打开；在高峰时段后，一般为隔盏亮的方式进行照明，保证照明的均匀度；在运行结束后，其他灯具全部关闭，只开应急照明作为公共区值班之用。

车站公共区正常照明由照明配电室就地控制，通过设在车站综合监控室的BAS系统集中控制，由控制中心远程监控。根据客流量大小控制灯具全亮、部分亮、全部不亮的控制，从而做到相对的节能控制。

3  地铁公共区智能照明控制系统

3.1系统简介

智能照明控制系统是一种由现场数据总线构成的分布式控制网络照明管理系统。所有部件都内置处理器，网上每个部件都有一个地址，通过总线将所有部件解裂组成一个控制网络。

智能照明控制系统由控制部件、执行部件、监控部件和网络部件等组成。控制部件包括控制面板、触摸显示器、探测器、控制器、智能时钟、用户编辑器等；执行部件含调光模块、开关模块等；监控部件含通信电缆、网关等。智能照明控制系统可以根据需要，通过各控制器和面板进行编程实现对各灯或回路的亮度控制，从而达到不同的灯光场景和系统控制的效果。智能照明控制系统图如下：

3.2系统特点

智能照明控制系统具有以下特点：

(1)智能照明控制系统控制方式多样化。现场面板手动控制、光感控制、移动感应控制、红外线遥控、定时控制、场景控制、中央控制。

（2）全分散模块化结构，元件可分散放置，每个元件均内置微处理器，每个元件可独立工作，不需要主机控制，元件之间为对等关系，任何一个元件受损不影响其他元件的运行。

（3）智能照明控制系统控制模块的尺寸为标准模数化设计，体积小，不需要另外增加控制箱。

（4）地下车站出入口和地上站中可安装照度感应器，按照时段设定总的安全照度值，当自然光足够时，可自动关闭照明灯具，自然光不足时，自动开启全部或部分灯具，已满足车站安全运营的要求。

（5）具有系统设备监视功能，能够监视系统内分布于不同地点不同配电箱的设备通讯状态，一旦发现有设备不能正常通讯，立即在中央控制器显示屏上显示，便于运营维护。

（6）可与消防联动，在消防报警时自动切除广告照明和正常照明，可设置消防报警控制的优先级别为最高，在消防报警时，现场面板或定时控制将不起作用，提高了安全性能。

3.3地铁车站智能照明控制系统设计（案例）

智能照明控制系统主要用于车站公共区（含站台层和站厅层公共区）及出入口道路的正常照明。智能照明控制系统的主机设置于车站控制室，通过通讯线与照明配电箱内控制模块及设置在现场的控制面板连接，进行控制信号的传递。

站台层公共区：设置4个照明配电箱（以车站中心里程为界，左右各2个照明配电箱）。每个照明配电箱内各设置6个回路，并设置一个智能照明系统的控制模块。在站厅的值班室内设置智能照明控制面板，具有控制模式与站厅层公共区的照明控制模式相同。

站厅层公共区：站厅层公共区正常照明共设置4个照明配电箱（以车站中心里程为界，左右各2个照明配电箱）。每个照明配电箱内各设置8个回路，并设置一个智能照明控制模块。在站厅值班室内设置智能控制面板，根据客流量的大小可设置多种灯光场景，以适应不同时段对灯光的需求，供工作人员任意选择，既方便管理又节约能源。预置控制模式主要有全开模式、省电模式、深夜模式和清扫模式。当车站在每天的高峰运营时，客流量相当大，站厅层公共区照明进入全开模式；当车站在非高峰运营时，站厅层公共区照明进入省电模式，可以打开整个公共区20%-50%的灯具，这样大大节省了电能；车站每天停运前需要对公共区进行清扫，此时，公共区的照明进入清扫模式，只需打开20%-30%的灯具；深夜期间，车站进入停运状态，可以关闭公共区所有的正常照明，仅应急照明开启。

出入口：以车站中心里程为界，左右各设置1个照明配电箱给出入口的灯具进行配电，每个照明配电箱内设置一个智能照明系统控制模块，并根据出入口的长度不同，每个出入口可设4-6个照明回路，通过时钟控制模块进行定时控制，以重庆轨道交通运营时间为例，每天6:30-22:30定时打开所有照明回路，22:30-次日6:30的时段，可设置关闭所有正常照明回路，仅开启应急照明回路，从而达到节能目的；也可通过智能面板就地控制，在站厅值班室安装一个智能控制面板，参考站厅层公共区照明控制模式确定开灯的数量。除上述控制方式外，在出入口走道合适位置可安装照度感应器（此处考虑利用自然采光的情况），按运营时间段设置合理的照度值，达到智能控制和节能的目的。

4  智能照明控制系统与传统照明控制系统的比较

4.1控制方式的比较

传统照明控制系统方案是基于BAS系统进行的对照明设施进行简单的群组控制、时间控制；而智能照明控制系统是对车站的照明进行智能化管理，达到用户对每一个回路进行控制的群组控制、时间控制，同时还增加了对照明设施进行场景控制、调光控制及传感器控制功能。

如果利用BAS系统对每一个照明回路进行控制，需要增加照明配电箱的体积，同时BAS系统的I/O模块也需要相应的增加；智能照明控制系统采用模块化，不需要增加照明配电箱体积的基础上就可到达上述的控制要求。

4.2开关动作原理的比较

BAS系统是通过控制接触器动作来实现照明控制的，不能采集电流波形曲线，在带负荷开合接触器时很容易出现打火和拉弧的现象，接触器的使用寿命会加速缩短。智能照明控制系统在断开负荷时，可以根据采集的电流信号，使电流在正弦波电流过零时断开智能照明的开关，不至于出线打火、拉弧等现象，大大的增强了开关的使用寿命，减少了维护，达到了节能的目的。

4.3与车站BAS接口的比较

传统照明控制系统通过接触器与二次控制元件实现BAS系统的自动控制，根据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个配电箱内；集中式即在值班室或配电室集中设置一个控制箱，每个照明的二次控制元件集中放置在该控制箱，通过控制电缆将控制信号连接到配电箱的接触器。传统照明控制系统与BAS系统的接口界面在照明控制箱的二次端子，接口形式为无源干接点。

智能照明控制系统为内部独立系统，内部接线通过总线形式，与BAS系统接口界面在智能照明控制系统主机，接口形式为通讯接口，这样BAS系统便可节省大量的连接线，提高了经济性。

4.4投资比较

传统照明控制系统可通过BAS系统对照明进行简单的节能控制。当采用智能照明系统后，可将回路划分得更细，对照度的控制更加精确和灵活多样，因此更加节能。

传统照明控制系统通过接触器开合控制照明回路，接触器由于开合负荷时会出现拉弧现象，因此接触器的使用寿命会降低，同时也增加了维护工作量和成本。智能照明控制系统开关开合照明回路时是通过过零技术来采集电流信号，开合回路时不会出现拉弧现象，增长了开关的使用寿命，降低了维护工作量和维护成本。

智能照明控制系统可延长灯具使用寿命，减少整个车站对照明系统的维护成本，节约了劳动力，并减少了安装布线的开支。

对一个典型地铁车站采用智能照明控制系统比传统照明控制系统需增加投资约25万元。按前文所述的智能照明控制的设计方案，智能照明控制系统可比传统的照明控制系统节能20%-30%的电能，一个地铁站照明系统每天使用大约800KWh电能，则每天最高可节约240度电能，按每度电0.85元计费，每月可以节省6120元，运营41个月即可收回一次性投资。

5  结语

通过传统照明控制系统与智能照明控制系统的比较，智能照明因其控制方式灵活多样的特点越来越得到广大用户的青睐。智能照明控制系统在城市轨道交通车站中的应用，虽然单个车站面积不大，灯具数量也不多，但是作为整条轨道交通线，乃至整个轨道交通网络，其规模远远超过大型建筑物，因此，智能照明在轨道交通中的应用，其智能化控制和节能性是值得推广使用的。

参考文献

(1)马小军.智能照明控制系统(M).南京：东南大学出版社，2009.