福州地鐵1號線車輛客室照明系統(tǒng)設(shè)計與驗證

劉靜　李作良

摘要：軌道交通車輛內(nèi)部照明作為電氣照明系統(tǒng)的一部分，在一定程度上反映了軌道車輛技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程。福州地鐵1號線車輛客室照明系統(tǒng)主要由正常1路、正常2路、應(yīng)急照明交叉排列組成。文章從客室照明方案設(shè)計、模擬仿真分析、試驗驗證三個方面著手，對其車上電氣模塊中的客室照明系統(tǒng)進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：福州地鐵；車輛客室；電氣照明系統(tǒng)；正常照明；應(yīng)急照明 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：U270 文章編號：1009-2374（2016）07-0017-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.07.009

1 概述

福州市軌道交通1號線車輛以最高80km/h的速度運行，是4M2T配置的6輛編組B型鋁合金地鐵，主要由承載結(jié)構(gòu)、內(nèi)裝、設(shè)備、照明系統(tǒng)、列車廣播及顯示器件、空氣調(diào)節(jié)裝置、采暖裝置和車輛聯(lián)掛用的車鉤緩沖裝置等組成。在滿足車輛性能條件下，車輛平均國產(chǎn)化率達(dá)到70%，其中電氣牽引系統(tǒng)國產(chǎn)化率已達(dá)到40%。軌道交通車輛客室照明作為電氣照明的一部分，扮演著重要角色。它伴隨著軌道車輛技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，從外觀和實用性能上都有了很大改進(jìn)。

2 客室照明總體設(shè)計

福州地鐵1號線車輛客室照明系統(tǒng)主要分為正常1路、正常2路和應(yīng)急照明。

2.1 客室照明設(shè)計方案

客室整個長度內(nèi)沿內(nèi)頂板及通風(fēng)格柵兩側(cè)均勻分布兩條照明燈帶，在每個門區(qū)上方布置應(yīng)急照明燈具，應(yīng)急照明裝置與門區(qū)的正常照明裝置采用同一光源，以使車廂內(nèi)光線柔和、均勻，使乘客感覺舒適為原則進(jìn)行方案設(shè)計?？褪艺彰鞣譃檎Ｕ彰骱蛻?yīng)急照明兩部分?？褪覂?nèi)設(shè)三條獨立照明電路，包括兩條主照明和一條應(yīng)急照明。正常照明電路和應(yīng)急照明電路的燈源是交叉排列的。如果一條電路故障，貫穿全車廂的其他電路的照明是均勻分布的，每輛車每條線路都由獨立的斷路器進(jìn)行保護(hù)?？褪艺彰鳠艟卟贾萌鐖D1所示：

主照明電路供電電壓為AC220V，應(yīng)急照明電路的供電電壓為DC110V。正常情況下，主照明和應(yīng)急照明都工作，當(dāng)車內(nèi)正常照明失效時，應(yīng)急照明由蓄電池供電，且能保證在輔助電源斷電情況下使用45min。

客室照明控制選擇開關(guān)位于司機室內(nèi)，由應(yīng)急照明、1路照明、2路照明、全照明、照明關(guān)斷五個檔位組成。在DC110V電供給條件下控制照明開啟情況，經(jīng)電源轉(zhuǎn)換模塊后同時給應(yīng)急照明供電。正常1路照明和正常2路照明分別由不同的斷路器控制給電。正常情況下，司機可以由受控司機室對主照明和應(yīng)急照明的工作狀態(tài)進(jìn)行控制，照明接通的維持不受控于主控制器鑰匙。

2.2 照明燈具選型分析

客室照明選用熒光燈燈具，既能使整體結(jié)構(gòu)美觀大方、線條簡潔流暢，符合車廂設(shè)計風(fēng)格的要求，同時燈具外側(cè)與車廂頂部渾然一體，又體現(xiàn)出自然美感。

（1）選用目前城市軌道交通車輛（地鐵、輕軌、動車）及鐵路客車上最為常用的T8型燈管；（2）選用以聚碳酸脂（PC）為主要材料制成的燈罩，同時在PC材料中加透光劑，使透光率、折射率提高。與傳統(tǒng)的燈罩配料不同，結(jié)合光學(xué)的綜合設(shè)計，使燈罩透光區(qū)的光線均勻度在85%以上，同時將燈罩透光區(qū)表面光亮度控制在5000cd/m2內(nèi)不會有視覺的眩光現(xiàn)象；（3）選用鋁合金內(nèi)置散熱條方式燈體，其重量輕，保證了良好的散熱，使燈具溫升不大于10K；（4）每個燈具一側(cè)與車頂采用鉸接連接，另一側(cè)以拉緊鎖連接在鋁型材上，可方便清潔或更換燈具。

3 模擬照度仿真分析

3.1 客室正常照明仿真模擬

經(jīng)仿真模擬可得出客室開啟全照明時平均照度為497Lx。

3.2 客室應(yīng)急照明仿真模擬

燈具斷面、出光圖與正常照明相同，在每個門區(qū)設(shè)置兩個應(yīng)急照明燈。

經(jīng)仿真模擬可得出客室僅開啟應(yīng)急照明時平均照度為224Lx。

4 照度試驗

根據(jù)鐵道客車電氣照明測試要求要求，試驗時被測列車車內(nèi)整潔，背景照度低于0.1lx；被試列車由額定電壓供電，列車蓄電池充滿；被測照明燈累計點燃時間大于150小時；試驗開始前，打開所有照明設(shè)備，使其工作20分鐘以上。試驗過程中，除測試人員之外，沒有其他人員在車上走動。

在客室內(nèi)選取典型測點，在距離地板0.8m處測量該點的照度。

測量時將照度計的感光元件水平放于規(guī)定位置，待照度計的讀數(shù)趨于穩(wěn)定之后方可讀數(shù)，每一測點連續(xù)讀3個數(shù)值，取其算術(shù)平均值作為該點的照度平均值。

根據(jù)公式：

照明均勻度=照明最差測點處的照度/平均照度

通過計算得到客室正常照明平均照度為506Lx，均勻度為0.834；客室應(yīng)急照明平均照度為230Lx，均勻度為0.852。

5 結(jié)語

文章通過模擬仿真和試驗手段，驗證了福州地鐵1號線車輛客室照明的設(shè)計方案滿足鐵道客車電氣照明技術(shù)要求?？褪艺彰飨到y(tǒng)在應(yīng)急狀態(tài)和正常工作狀態(tài)下，距離地板面高度800mm處測得的客室熒光燈照明平均照度不低于230lx，照明均勻度高于1∶1.3。

本課題的研究擁有廣闊的發(fā)展前景，不僅在地鐵方面有著很大的潛力，而且在動車組方面也會有巨大的發(fā)展空間。眾所周知，動車組中的先進(jìn)技術(shù)以及先進(jìn)設(shè)備都是先搭載在城軌列車中試運行，若效果好、故障率低，則會進(jìn)一步推廣到動車組當(dāng)中去。因此，本課題的重要意義絕非僅僅止步于城軌列車，其深遠(yuǎn)影響是為動車組提供良好的技術(shù)基礎(chǔ)以及數(shù)據(jù)保障。

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作者簡介：劉靜（1986-），女，河北唐山人，供職于中車唐山機車車輛有限公司，研究方向：軌道交通車輛電氣系統(tǒng)研發(fā)設(shè)計和試驗；李作良（1984-），男，甘肅蘭州人，供職于中車唐山機車車輛有限公司，研究方向：軌道交通車輛機械系統(tǒng)研發(fā)設(shè)計和試驗。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）