李強(qiáng)

中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 湖北武漢 430063

摘要：地鐵車站照明控制方式的選擇和研究對(duì)照明節(jié)能具有重要意義。本文介紹了地鐵車站傳統(tǒng)BAS照明控制的方式及構(gòu)成、BAS控制網(wǎng)及控制策略。提出了地鐵智能照明控制的建議方案。并從控制方式及系統(tǒng)功能、控制靈活性、經(jīng)濟(jì)性、兼容性、可靠性、節(jié)能效果等方面詳細(xì)比較了二者在地鐵照明控制中的優(yōu)缺點(diǎn)。最后給出了地鐵照明控制的選擇建議和結(jié)論。本文工作對(duì)地鐵照明節(jié)能研究和照明控制方式選擇具有重要參考和借鑒意義。

關(guān)鍵詞：地鐵車站；BAS照明控制；智能照明

0序言

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，“十三五”期間，全球預(yù)計(jì)有25個(gè)國家和地區(qū)的77個(gè)城市281條線路約7057公里城軌交通在建。其中，中國大陸（主要是地鐵，含部分輕軌）40個(gè)城市210條線路共5444公里在建。境外24個(gè)國家和地區(qū)37個(gè)城市71條線路共1613公里在建[1]。截止到2014年，我國累計(jì)有22個(gè)城市建成投運(yùn)城市軌道交通線路101條，運(yùn)營線路長度達(dá)3173公里[2～3]，其中地鐵2361公里，占74.4%?？梢姡罔F建設(shè)是未來基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重中之重。

地鐵照明負(fù)荷作為車站低壓用電負(fù)荷的重要組成部分[4]，約占車站總用電負(fù)荷的20%，每座車站約在220kW。因此，照明控制方式的選擇和研究對(duì)車站照明節(jié)能具有重要意義。

1傳統(tǒng)BAS照明控制方式及構(gòu)成

地鐵照明中的BAS控制是整個(gè)車站BAS系統(tǒng)的一部分，一般通過在照明配電箱的照明回路中串聯(lián)接觸器，利用接觸器觸點(diǎn)的開、閉實(shí)現(xiàn)區(qū)域控制、定時(shí)開關(guān)、中央控制等功能。

1.1控制網(wǎng)組成

BAS系統(tǒng)通過現(xiàn)場I/O控制箱，經(jīng)過控制電纜與照明配電箱內(nèi)預(yù)留的照明控制端子排進(jìn)行連接，I/0控制箱再通過現(xiàn)場總線（或以太網(wǎng)）與設(shè)置在車控室的BAS工作站相連。則BAS工作站下發(fā)的照明控制模式通過以上網(wǎng)絡(luò)可直接通過現(xiàn)場I/O對(duì)照明進(jìn)行控制。

1.2 BAS控制策略

BAS監(jiān)控點(diǎn)位：照明啟?？刂疲―O）、照明運(yùn)行狀態(tài)（DI）、照明手/自動(dòng)狀態(tài)（DI）（即轉(zhuǎn)換開關(guān)狀態(tài)）。

BAS控制策略：操作人員可在操作站上手動(dòng)開啟照明回路；也可根據(jù)不同區(qū)域照明需要，編制照明日程表，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)根據(jù)日程表的時(shí)間控制照明開關(guān)。

2智能照明控制

智能照明系統(tǒng)作為獨(dú)立的控制系統(tǒng)，通常由調(diào)光模塊、開關(guān)模塊、控制面板、液晶顯示觸摸屏、智能傳感器、PC接口、監(jiān)控計(jì)算機(jī)、時(shí)鐘管理器、手持式編程器等部件組成。

一般地鐵車站智能照明控制的范圍如下：出入口、售票廳、進(jìn)出站大廳、換乘通道、站廳、站臺(tái)公共區(qū)等。各照明區(qū)域的智能控制原則均采用時(shí)鐘控制、場景控制、彩色觸摸屏控制。

2.1智能照明控制建議方案

以站廳層照明控制為例，介紹智能照明控制系統(tǒng)方案如下[5～6]：

站廳內(nèi)導(dǎo)向牌在地鐵運(yùn)營時(shí)段必須全部開啟，故采取時(shí)通過時(shí)鐘控制模塊定時(shí)控制：

運(yùn)營時(shí)段（06：00—22：00）—燈光開；

非運(yùn)營時(shí)段（22：30—05：30）—燈光關(guān)。

站廳公共區(qū)照明通過時(shí)鐘控制模塊定時(shí)控制：

高峰（06：00—9：00，18：00——20：00）—燈光全部開啟；

低谷（9：00—18：00，20：00——23：00）—燈光開啟1/2；

停運(yùn)（23：00—06：00）—只保留應(yīng)急燈。

其它如出入口、地下通道、站臺(tái)等區(qū)域，可根據(jù)照明控制特點(diǎn)，制定適宜的智能照明控制系統(tǒng)模式。

3傳統(tǒng)BAS照明控制與智能照明控制優(yōu)缺點(diǎn)分析與比較

地鐵照明中的智能照明控制和BAS控制均是在滿足地鐵照明控制需求基礎(chǔ)上為實(shí)現(xiàn)照明節(jié)能而出現(xiàn)的有效控制手段。二者的優(yōu)缺點(diǎn)分析比較如下：

1）控制方式及系統(tǒng)功能[7]

（1）BAS控制的控制功能簡單，只能實(shí)現(xiàn)定時(shí)、開關(guān)的功能；若要實(shí)現(xiàn)感應(yīng)控制、場景預(yù)設(shè)、亮度調(diào)節(jié)、軟啟動(dòng)關(guān)斷功能，不僅技術(shù)難度大，且工程投資高。

（2）BAS控制只能通過回路控制來實(shí)現(xiàn)區(qū)域照明控制，區(qū)域分割越細(xì)回路數(shù)增加越多，導(dǎo)致布線更加復(fù)雜，造價(jià)昂貴。

而智能照明除具有傳統(tǒng)BAS控制擁有的功能外，還具有以下功能：

（1）具有場景預(yù)設(shè)、亮度調(diào)節(jié)、時(shí)序控制、軟啟動(dòng)、軟關(guān)斷功能。

（2）可以為每套燈具設(shè)置唯一地址，實(shí)現(xiàn)單燈的開關(guān)、調(diào)光，并能監(jiān)測其狀態(tài)。

（3）具有利用控制面板或手持遙控器進(jìn)行現(xiàn)場控制的功能。

（4）具有燈具異常啟動(dòng)和自動(dòng)保護(hù)功能。

（5）具有統(tǒng)計(jì)功能，能對(duì)燈具啟動(dòng)時(shí)間和使用壽命進(jìn)行記錄。

2）控制靈活性

從控制方案的靈活性來看，對(duì)于一個(gè)已經(jīng)安裝完畢的照明系統(tǒng)，若要改變其控制方案，由傳統(tǒng)BAS控制必然會(huì)涉及到設(shè)備的增減和布線的改變；而智能照明控制只需要利用軟件進(jìn)行簡單設(shè)定即可，不涉及到任何硬件的改變，靈活性優(yōu)于BAS控制。

3）經(jīng)濟(jì)性

據(jù)估算，智能照明系統(tǒng)與BAS控制相比較而言，平均單點(diǎn)的造價(jià)約為BAS的60%，但由于是獨(dú)立的系統(tǒng)，增加了控制設(shè)備，所以每座地鐵車站的投資將比采用BAS控制多出10～15萬左右。經(jīng)濟(jì)性會(huì)比BAS控制要略差。

4）兼容性

BAS系統(tǒng)控制所基于的核心器件PLC和I/O產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一旦設(shè)備出現(xiàn)故障需要維護(hù)和更換時(shí)，須找相關(guān)原廠家進(jìn)行故障查找和更換、調(diào)試。

智能照明系統(tǒng)通常采用開放的協(xié)議，全世界有眾多廠商的產(chǎn)品滿足要求。當(dāng)系統(tǒng)（設(shè)備）出現(xiàn)故障需要維護(hù)和更換時(shí)，可以有眾多符合此協(xié)議的廠家供選擇。

5）可靠性

BAS系統(tǒng)的PLC模塊并不直接接入照明負(fù)載，而是通過控制接觸器線圈的方式間接控制照明負(fù)載，頻繁的開關(guān)會(huì)使接觸器觸點(diǎn)老化或損壞。

智能照明系統(tǒng)的每個(gè)設(shè)備都內(nèi)置CPU，可被獨(dú)立編程，可靈活設(shè)置控制關(guān)系。每個(gè)設(shè)備都可獨(dú)立運(yùn)行，這意味著某個(gè)設(shè)備的損壞不會(huì)影響到其它設(shè)備的使用。

6）節(jié)能效果

BAS控制的應(yīng)用在一定程度上能節(jié)約能源，而智能照明系統(tǒng)具有更大的節(jié)能優(yōu)勢(shì)：

（1）智能照明系統(tǒng)可根據(jù)運(yùn)營現(xiàn)場實(shí)際需求，實(shí)時(shí)在線調(diào)控輸出最佳照明工作電壓，并能將其穩(wěn)定在±2%以內(nèi)，可提高電能質(zhì)量，達(dá)到節(jié)電10%～30%的效果。

（2）智能照明系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)燈具的低壓軟啟動(dòng)和調(diào)壓、穩(wěn)壓的過程中的慢斜坡控制過程。從而降低電光源損壞，延長使用壽命。

（3）智能照明系統(tǒng)感應(yīng)控制、調(diào)光控制等控制模式的多樣化，能改善燈具不必要的點(diǎn)亮及照度過高，均衡各燈具的照明時(shí)間，延長燈具使用壽命。

4結(jié)論及建議

（1）據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全國已有16個(gè)城市、30多條軌道交通線路采用了智能照明。相對(duì)于BAS控制，智能照明成熟可靠、投資較小，，具有眾多優(yōu)點(diǎn)。

（2）與傳統(tǒng)BAS控制比較，智能照明控制具有控制方式靈活、功能