關于高速動車組內(nèi)部照明系統(tǒng)的介紹

高枕

摘要：伴隨著動車事業(yè)發(fā)生了飛躍式的發(fā)展后，人們對動車組上配套照明系統(tǒng)的高效控制和功能多樣化的需求也在不斷的提高。本文是將電子信息技術、通信技術和計算機網(wǎng)絡技術結(jié)合在一起，提出一種包括LED光源無極調(diào)光、照度自動控制和色溫自動調(diào)節(jié)的全新智能照明控制系統(tǒng)來滿足此項需求，并從系統(tǒng)組成、功能、原理、及應用情況進行了詳細分析。

關鍵詞：高速動車組；智能照明系統(tǒng)；控制技術；LED光源

智能照明控制是綠色照明的基石，是現(xiàn)代照明領域中必不可少的核心技術之一。傳統(tǒng)的照明控制方式是在照明回路上加上開關，用若干個開關來控制整個照明，更進一步發(fā)展成加入調(diào)光功能，通過可控硅或PWM技術來控制燈具的亮度。這些簡單的照明控制方法已經(jīng)不能再滿足當今軌道交通事業(yè)的發(fā)展。事實上列車的客室主照明是整列能源消耗的主要部分，雖然目前動車組上幾乎都采用了高效、低能源的LED光源，但是對于高速列車這種特殊環(huán)境來說，為達到方便人們生活為目的，即使在陽光充足的地面上行駛，動車組也需要全程開啟主照明，除非由司機或乘務員專門去控制照明開關。所以如何在動車組上使用LED光源后再進一步減小主照明的能源消耗，這項課題成為當今動車組照明領域的一項瓶頸技術，本文以實踐應用為基礎提出了一種全新智能照明控制系統(tǒng)來解決這一瓶頸。

一、高速動車組照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

智能照明控制系統(tǒng)主要由環(huán)境光采集器、客室照明控制器、智能LED驅(qū)動電源和LED光源等四部分構(gòu)成。環(huán)境光采集器：用于收集外界環(huán)境的光照度，并將數(shù)據(jù)發(fā)送給客室照明控制器?？褪艺彰骺刂破鳎河糜诮邮粘藙帐铱刂破鞯目刂浦?/p>

令，如客室LED光源的色溫參數(shù)、客室照度參數(shù)、時實時間參數(shù)等。接收環(huán)境光采集器的環(huán)境光數(shù)據(jù)，并進行運算和處理數(shù)據(jù)。根據(jù)當前環(huán)境的光值、當前的時間和LED色溫參數(shù)控制整個客室主照明。智能LED驅(qū)動電源：為客室內(nèi)的LED光源提供電源，并接收客室照明控制器指令對客室內(nèi)的LED光源進行照度和色溫控制。LED光源：為列車客室內(nèi)部提供照明。

二、高速動車組照明系統(tǒng)的工作原理及功能

2.1控制原理

環(huán)境光采集器實時收集外界的光照度，將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給照明控制器。照明控制器將照度數(shù)據(jù)與設定值進行比較運算處理后，發(fā)送指令給智能LED驅(qū)動電源。智能LED驅(qū)動電源根據(jù)收到的指令調(diào)整客室內(nèi)LED光源的亮度。通過高速的反復過程，運用無級調(diào)光技術，最終達到根據(jù)外界環(huán)境光自動調(diào)節(jié)客室主照明照度的目的。以便減少主照的能源消耗。

2.2 色溫自動控制原理

色溫是可見光的一種特性，其在照明等領域中具有重要應用。光源發(fā)射光的顏色與在某一溫度下輻射相同時，黑體的溫度成為該光源的色溫。不同的色溫對人的情緒或感覺會產(chǎn)生不同的影響。因此，不同的場合需要具有不同色溫的燈光照明。光色越偏藍，色溫就越高；光色越偏紅，則色溫就越低。一天當中光的光色也隨時間的變化發(fā)生改變。日出后40min光色較黃，色溫約為3 000 K；下午陽光雪白，色溫上升至4 800～5 800 K；陰天正午時分則約6 500 K；日落前光色偏紅，色溫又降至約2 200 K。光源色溫不同，光色也不同，色溫在3 300 K以下有穩(wěn)重的氣氛，溫暖的感覺。色溫在3 000～5 000 K為中間色溫，有爽快的感覺。色溫在5 000 K以上有冷的感覺.

色溫自動控制功能是通過控制列車輔助照明的LED光源色溫模擬自然光色溫變化規(guī)律。參考時間的變化來改變列車客室的色溫。使乘客在列車上即使看不見外面自然光的環(huán)境下，也可以根據(jù)輔助照明的LED光源色溫變化使乘客體驗到地面光照環(huán)境的感覺。能根據(jù)燈光的色溫變化來粗略判別當前時間。客室照明控制器中含有實時實鐘，也可以通過以太網(wǎng)從列車上獲取網(wǎng)絡時鐘來對本地實鐘進行校準。啟動色溫自動控制功能后，客室照明控制器在不同的時間段自動將輔助照明的LED光源設置為不同的情景色溫。智能照明控制系統(tǒng)預設的時間與色溫關系.

2.3 LED光源色溫調(diào)節(jié)的實現(xiàn)原理

LED光源實現(xiàn)色溫的變化是采用冷暖雙色溫的LED進行交叉布局，運用PWM調(diào)光技術配合實現(xiàn)的。冷光與暖光各采用單獨驅(qū)動進行調(diào)整各自的亮度，利用各自的亮度進行配合改變燈具的整體發(fā)光的色溫。以輔助照明3000 K、6000 K色溫為例，經(jīng)使用色溫自動調(diào)節(jié)功能后客室照明的色溫變化.

三、高速動車組照明系統(tǒng)的應用

在探討該問題時，該動車組的每節(jié)車客室各裝有兩個亮度的傳感器，用于接收列車在地面、隧道白天、晚上不同區(qū)間運行時外界的光強度，轉(zhuǎn)化為信號由控制模塊接收，通信至各LED驅(qū)動器實現(xiàn)了自動調(diào)節(jié)客室照明的亮度。每節(jié)車廂客室照明自適應調(diào)光由2個光感傳送器、2個天花板燈集中供電電源、1個調(diào)光控制模塊、若干個照明模塊和若干個調(diào)光調(diào)色溫筒燈組成。動車組照明系統(tǒng)由正常1路照明、正常2路照明和應急照明1路、應急照明2路組成，全燈亮情況下，正常1路照明、正常2路照明、應急照明1路、應急照明2路全部通電，車內(nèi)照度恒定在200lux，燈具亮度隨環(huán)境光自動調(diào)節(jié)。1/3燈亮情況下，1路照明、應急照明通電，司機室給照明系統(tǒng)1/3燈亮（DC110V+）信號，車內(nèi)照度設定為約75lx，燈具亮度隨環(huán)境光自動調(diào)節(jié)。為保持旅客舒適愉快的乘車環(huán)境，上午6時至10時取色溫為3000K，上午10時至14時取色溫為3000～4000K，14時至18時，前色溫分別遞增變化為：4000～5000K～6000K；下午18時至24時，取色溫為4000K以下.

結(jié)語

綜上所述，可以得出高速動車組車內(nèi)照明系統(tǒng)是車體部門非常重要的組成部分，不但充分利用室外的自然光，把車內(nèi)的主照明調(diào)節(jié)到合適的亮度，更重要的是消耗最少的能源來保證照度是符合技術條件所要求的。有效的降低了主照明的能源消耗，增加了旅客的舒適度，提高動車組的檔次。本文為動車組的照明系統(tǒng)設計提出了新的理念，開辟新的思路，同時也為后續(xù)照明系統(tǒng)的設計奠定了一定的基礎。

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