城轨地铁车辆的照明系统通用控制方案_王雨婷.pdf

年月机电工程技术第卷第期 收 稿 日 期：王 雨 婷，韩 庆 军，王 恩 强城 轨 地 铁 车 辆 的 照 明 系 统 通 用 控 制 方 案 机 电 工 程 技 术，（）：城轨地铁车辆的照明系统通用控制方案王 雨 婷，韩 庆 军，王 恩 强（中 车 青 岛 四 方 机 车 车 辆 股 份 有 限 公 司，山 东 青 岛）摘 要：依 据 城 轨 地 铁 车 辆 照 明 系 统 的 主 要 设 备 组 成、电 气 接 口 及 其 控 制 方 案，在 整 合 既 有 城 轨 地 铁 车 辆 照 明 系 统 设 计 经 验 和 应 用 情况 的 基 础 上，结 合 系 列 化 中 国 标 准 地 铁 列 车 研 制 及 试 验 项 目 统 型，提 出 了 一 种 广 泛 适 用 于 城 轨 地 铁 车 辆 的 较 为 通 用 的 列 车 照 明 系 统控 制 方 案，从 供 电、控 制 逻 辑 和 故 障 反 馈个 方 面 分 别 对 客 室 照 明 和 外 部 照 明 设 备 进 行 了 分 析 和 论 述。系 统 的 整 体 配 置 和 控 制 方 法具 备 通 用 性，仅 需 针 对 不 同 运 营 需 求 对 控 制 逻 辑 相 应 进 行 适 应 性 调 整。可 以 广 泛 适 用 于 常 规 普 通 地 铁 车 辆 和 全 自 动 无 人 驾 驶 车 辆，为 城 轨 地 铁 车 辆 项 目 的 照 明 系 统 设 计 提 供 参 考 借 鉴。关 键 词：城 轨 地 铁；客 室 照 明；外 部 照 明；控 制 方 案中 图 分 类 号：文 献 标 志 码：文 章 编 号：（），（，）：，：；引 言照 明 系 统 是 城 市 轨 道 交 通 车 辆 的 传 统 系 统 之 一，也是 轨 道 交 通 车 辆 完 成 正 常 运 行 全 过 程 的 必 需 系 统。城轨 地 铁 车 辆 的 照 明 系 统 包 括 客 室 照 明 和 外 部 照 明 两 部分。既 有 的 城 轨 地 铁 车 辆 照 明 系 统 设 计 大 多 不 尽 相 同。以 客 室 照 明 为 例，客 室 照 明 包 括 正 常 照 明 和 应 急 照 明 两部 分，从 电 压 制 式 来 说 包 括 和 两 种形 式；从 光 源 种 类 来 说，包 括 传 统 荧 光 灯 和光源；从 供 电 方 式 来 说，早 期 正 常 照 明 和 应 急 照 明 为 独 立的 光 源 和 供 电 回 路，而 近 几 年 多 采 用 集 中 供 电，应 急 工况 下 整 体 降 照 度 的 方 式。对 于 外 部 照 明，主 要 是 指 车 辆 前 照 灯，传 统 的 氙 气灯 虽 然 亮 度 较 高，但 是 寿 命 低，考 虑 到 车 辆 的 使 用 维 护近 几 年 的 轨 道 车 辆 多 采 用光 源，灯 珠 寿 命 通 常 不 低于 ，可 配 合 车 辆 的 架 修、大 修 进 行 维 护 或 更 换。外 部 照 明 的 配 置、结 构 和 控 制 根 据 用 户 的 需 求 有 所 不 同，其 中 配 置 的 不 同 主 要 体 现 在 外 部 各 辅 助 指 示 灯 的 配 置 需求 不 同；外 形 结 构 的 不 同 主 要 取 决 于 车 辆 的 整 体 美 工 设计 方 案；控 制 的 不 同 则 主 要 体 现 在 前 照 灯 和 尾 灯 的 控 制逻 辑，虽 然 各 项 目 控 制 逻 辑 不 完 全 一 致，但 通 常 都 与 车辆 的 激 活 端 和 运 行 方 向 关 联 控 制。综 上，考 虑 到 照 明 系 统 控 制 的 多 样 性，本 文 在 整 合已 有 城 轨 地 铁 车 辆 照 明 系 统 设 计 经 验 和 应 用 情 况 的 基 础上，结 合 系 列 化 中 国 标 准 地 铁 列 车 研 制 及 试 验 项 目 统 型，提 出 一 种 较 为 完 整 且 通 用 的 照 明 系 统 配 置 和 控 制 方 案，分 别 对 客 室 照 明 和 室 外 照 明 两 部 分 设 备 分 析 其 供 电 方 式、控 制 逻 辑 和 故 障 反 馈 方 式，可 作 为 城 轨 地 铁 车 辆 照 明 系统 设 计 的 参 考 基 础。客 室 照 明客 室 照 明 通 常 包 括 客 室 主 照 明、司 机 室 灯、贯 通 道灯 及 各 车 内 各 指 示 灯 等。客 室 主 照 明 包 括 集 中 供 电 和 分 散 供 电 两 种 形 式，近年 来 集 中 供 电 方 式 逐 渐 成 为 城 轨 车 辆 照 明 系 统 的 主 流 形式。客 室 主 照 明 采 用光 源，平 行 纵 向 布 置 于 客 室 中顶 两 侧，应 急 照 明 与 正 常 照 明 采 用 同 一 光 源，均 为 集 中 供 电 方 式。当 列 车 供 电 故 障 时，客 室 照 明能 自 动 转 换 成 由 蓄 电 池 供 电 的 应 急 照 明，应 急 照 明 时 所有 灯 具 亮 度 自 动 降 低，从 而 实 现 车 内 照 度 整 体 降 低。客 室 照 明 系 统 通 常 每 个 客 室 设 有 一 个 控 制 主 机，主机 主 要 由 供 电 单 元、照 明 控 制 单 元、照 明 监 控单 元和 输 入模 块 组 成。客 室 照 明 控 制 主 机 具 有以 下 特 点：（）采 用 冗 余 并 联 均 流 供 电 方 式，故 障电 源 自 动 隔 离；（）支 持网 络 信 息 交 互；（）支持 智 能 感 光、亮 度 控 制、色 温 调 节 等 功 能；（）具 有 系统 故 障 等 级 上 报 功 能；（）具 有 驱 动 输 出 保 护 功 能；（）采 用 风 扇 调 速 强 制 风 冷 散 热 方 式；（）线 性 无 闪 烁调 光。系 统 架 构照 明 控 制 主 机 各 单 元 间 通 过 背 板 连 接 器 连 接，其 架构 如 图所 示。图照 明 控 制 主 机 系 统 组 成 照 明 监 控 单 元照 明 监 控 单 元由 独 立 的 电 子 保 险 丝 组 成，可 以检 测 每 组 输 出 的 状 态。每 组 具 有 独 立 过 载 和 短 路 保 护，在 短 路 或 过 载 解 除 后 都 能 实 现 自 恢 复 供 电 输 出。单 个 电子 保 险 丝 出 现 故 障 不 会 影 响 其 他 组 的 正 常 输 出。照 明 控 制 单 元照 明 控 制 单 元将 实 时 上 报 其 内 部 组 件 的 故 障状 态。如 果 其 中 某 个 电 源 组 件 发 生 故 障、照 明 输 出 通 道发 生 故 障 或 者 环 境 光 传 感 器 发 生 故 障。可 以 立 即获 取 故 障 信 息（可 选），从 而 根 据 故 障 信 息 进 行 检 修。照 明 供 电 单 元每 个 客 室 设 置路 照 明 供 电 输 入，互 为 冗 余 地 给供 电，将 车 辆 的 直 流 转 换 为 的 直流 后 给 客 室 灯 具 供 电。各均 为 独 立 的 隔 离 型 转 换 电源，具 有 负 载 共 享 功 能，保 证 并 联 的个输 出电 流 保 持 基 本 一 致。面 板 设 置 有个 状 态 指 示 灯，通 过 指 示 灯 可 以很 直 观 地 查 看工 作 状 态。故 障 时 会 输 出 故 障 信号 给。如 果 出 现 一 个故 障 时，故 障 的将会 自 动 退 出 工 作，不 影 响 其 他 模 块 正 常 工 作。如 果 出 现个 甚 至个同 时 损 坏 时，系 统 将 调 低 照 明 输出 功 率 至 少 保 证 应 急 照 明 能 有 效 投 入。照 明 控 制客 室 照 明 控 制 主 机 对 外 的 控 制 接 口 包 括 应 急、开 关灯 控 制、照 度 传 感 器、调 光 和 故 障 上 报。各 端 口 的 控 制功 能 说 明 如 表所 示。表各 端 口 功 能 说 明序 号 项 目技 术 要 求备 注应 急 功 能应 急 端 口 接 入 高 电 平，控 制 器接 收 信 号 并 控 制 照 明 灯 具 进 入应 急 模 式，应 急 控 制 为 持 续 控制 信 号。开、关 灯控 制接 入 高 电 平 脉 冲控 制 信 号，控 制 照 明 灯 具 打 开和 关 闭，控 制 信 号 脉 冲 宽 度 要求 大 于。输 入 电 流，参 考 端 为 有 源 数 字量 输 入 公 共 端（负极）照 度 传 感器 接 口电 流 环 控 制：电 压 幅 度：三 路 照 度 传 感 器 信号 可 同 时 使 用，也可 单 独 使 用调 光系 统 调 光 输 出 采 用信 号传 输，光 源 进 行 解 码，支持调 光 设 置，系 统 支持 手 动 调 光 和 自 动 调 光。根 据 程 序 控 制故 障 上 报内 部 设 有 故 障 上 报 继 电 器，正常 时 断 开，故 障 时 闭 合。对 外支 持 最 高 驱 动能 力。见 节 内 容客 室 照 明 可 随 着 列 车 的 激 活 自 动 开 启，并 可 通 过 位于 任 意 一 个 司 机 室 操 纵 台 的 客 室 照 明 控 制 开 关 或控 制 通 断。当 充 电 机 正 常 信 号 丢 失 后，客 室 照 明 将 进 入紧 急 照 明 工 况，整 体 降 低 照 度。对 于 全 自 动 驾 驶 的 车 辆，客 室 照 明 也 可 由根 据 运 营 场 景 需 求 进 行 通 断 控 制，并 自 动 控 制 进 入 或 退 出 应 急 照 明 模 式。详 细 功 能 逻 辑 说明 如 下。客 室 照 明 开 关 控 制客 室 照 明 的 开 关 可 以 通 过 操 纵 台 上 的 自 复 位 开 关 或进 行 控 制，无 人 驾 驶 车 辆 综 合 考 虑 操 纵 台 的 空 间和 布 局，除 用 户 特 殊 需 求 外，建 议 通 过实 现，不王 雨 婷，韩 庆 军，王 恩 强：城 轨 地 铁 车 辆 的 照 明 系 统 通 用 控 制 方 案推 荐 单 独 设 置 物 理 开 关。但 无 论 通 过 物 理 开 关 还 是控 制，照 明 的 开 关 指 令 均 为 高 电 平 脉 冲 控 制 信 号。司 机 室 照 明 开 关 控 制对 于 单 独 司 机 室 的 车 辆，司 机 室 照 明 通 常 采 用 自 复位 开 关 进 行 单 独 控 制。对 于 无 人 驾 驶 车 辆，由 于 无 单 独的 司 机 室，司 机 室 照 明 可 随 客 室 照 明 一 起 由 照 明 控 制 主机 统 一 控 制。此 外 若 考 虑及 以 下 工 况 运 营 时 司 机或 值 守 人 员 的 操 作 权 限，也 可 另 设 司 机 室 灯 控 制 开 关，由 单 独 的 照 明 控 制 断 路 器 供 电，在 司 机 室 灯 随 客 室 照 明整 体 控 制 的 同 时，也 可 通 过 此 开 关 实 现 对 司 机 室 照 明 的干 预 控 制。应 急 照 明 控 制考 虑 设 计 的 冗 余 性，应 急 照 明 可 以 考 虑 由和硬 线（充 电 机 正 常 信 号）并 联 输 出，高 电 平 有 效。应 急照 明 指 令 可 以 采 用 列 车 线 的 形 式 或 单 车 控 制 的 方 式 实 现，具 体 实 现 方 式 取 决 于的端 口 的 数 量。采 用和 硬 线 并 联 输 出，且 高 电 平 应 急 的 好 处 在 于，当车 辆 所 有 充 电 机 均 故 障 时，硬 线 输 出 高 电 平，车 辆 将 自动 切 换 为 应 急 照 明 模 式；而 只 要 任 一 充 电 机 正 常，硬 线均 输 出 低 电 平，此 时 可 以 根 据的 指 令（可 设 置 软按 键）或 运 营 场 景 进 行 正 常应 急 照 明 的 模 式