陳　晨

（長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司鐵路客車開(kāi)發(fā)部,長(zhǎng)春 130062）

中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組客室照明智能調(diào)光調(diào)色溫系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)

陳晨

（長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司鐵路客車開(kāi)發(fā)部,長(zhǎng)春 130062）

本文闡述了中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組客室照明智能調(diào)光調(diào)色溫系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)。

中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組;客室照明;智能;調(diào)光;調(diào)色溫

1　引言

隨著高速列車技術(shù)的飛速發(fā)展及多種型號(hào)高速列車技術(shù)的比拼，旅客界面的設(shè)計(jì)面臨著越來(lái)越大的挑戰(zhàn)，除了滿足實(shí)用性要求，更高的要求越來(lái)越體現(xiàn)在人性化的設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)和功能性創(chuàng)新。中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組的客室照明在滿足照明的條件下增加了智能調(diào)光調(diào)色溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)。列車在不同的環(huán)境下對(duì)車廂燈光的亮度和色溫有著不同的要求，傳統(tǒng)的列車車廂照明往往缺乏亮度和色溫調(diào)節(jié)功能，即使目前已經(jīng)出現(xiàn)了可以調(diào)節(jié)燈具亮度和色溫的裝置，但是這些裝置控制方法較復(fù)雜，輸出的控制信號(hào)易受外界干擾，抗震動(dòng)性較差，不適于安裝在高速運(yùn)行的火車上。

2　系統(tǒng)概述

中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組車內(nèi)照明系統(tǒng)可以分為客室照明和其他照明，在每輛車的客室左右行李架上各安裝兩組燈帶?？褪抑许敯逅闹馨惭b一組燈池。行李架下蓋板安裝閱讀燈。其他照明由平頂板筒燈和隱光燈帶組成。中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組的車內(nèi)照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為TB/T2917《鐵道客車電氣照明技術(shù)條件》，客室照明照度設(shè)計(jì)理論值為200lx，其中客室照明的行李架燈及頂部燈帶能夠?qū)崿F(xiàn)智能調(diào)光調(diào)色溫功能。車內(nèi)照明系統(tǒng)分別由四個(gè)單獨(dú)的電路為其供電，考慮到電路的冗余設(shè)計(jì)，特將電路設(shè)置為兩路主照明和兩路應(yīng)急照明。對(duì)于主照明和應(yīng)急照明,根據(jù)EN50155和IEC60571使用DC110V供電電壓。

3　調(diào)光調(diào)色溫系統(tǒng)研究

系統(tǒng)介紹：

燈具由多種色溫的LED光源組成，通過(guò)智能調(diào)節(jié)這幾種色溫光源的相對(duì)亮度來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)光調(diào)色溫的目的。系統(tǒng)由高精度光傳感器、供電電路、信號(hào)處理電路（包括光信號(hào)檢測(cè)電路模擬信號(hào)檢測(cè)、MCU處理電路）、顯示電路和故障信號(hào)輸出電路、PWM信號(hào)輸出電路組成。供電電路用于為各單元電路供電；信號(hào)處理電路用于采集各種外部信號(hào)進(jìn)行分析處理，并輸出PWM調(diào)光信號(hào)供給燈具使用；顯示電路是用于顯示相關(guān)參數(shù)設(shè)置；故障信號(hào)輸出電路用于向用戶提供系統(tǒng)故障報(bào)警提示。調(diào)光控制電路由高精度光傳感器、供電電路、光信號(hào)檢測(cè)電路模擬信號(hào)檢測(cè)、司機(jī)室信號(hào)檢測(cè)、MCU處理電路、PWM信號(hào)輸出電路、顯示電路和故障信號(hào)輸出電路組成。調(diào)色控制電路由供電電路、司機(jī)室信號(hào)檢測(cè)、時(shí)鐘信號(hào)、MCU處理電路、PWM信號(hào)輸出電路、顯示電路和故障信號(hào)輸出電路組成。

供電電路采用DC/DC電源模塊，將DC110V電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的DC12V電壓，為各單元電路供電。信號(hào)處理電路通過(guò)單片機(jī)采集高精度光傳感器和司機(jī)室控制信號(hào)將其處理成微弱的5V電壓的PWM調(diào)光信號(hào)，放大整形成抗干擾能力較強(qiáng)的12V電壓PWM輸出信號(hào)輸出給燈具。顯示電路是用于顯示和設(shè)置控制器的相關(guān)參數(shù)，其特征在于采用的是LCD液晶顯示屏；液晶屏采用串口通訊方式，具有很好的抗干擾能力。故障信號(hào)輸出電路用于向用戶提供系統(tǒng)故障報(bào)警提示，其特征是采用繼電器的觸點(diǎn)開(kāi)或關(guān)信號(hào)作為故障信號(hào)，既可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)和信號(hào)之間的隔離，又可以承載較大的電流故障信號(hào)通過(guò)。該調(diào)光調(diào)色溫控制器抗干擾能力強(qiáng)，耐震動(dòng)，同時(shí)運(yùn)行穩(wěn)定、功耗小，特別適用于安裝在高速運(yùn)行的火車上。

4　實(shí)際應(yīng)用

中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組的客室照明部件采用了智能調(diào)光調(diào)色溫系統(tǒng)。該系統(tǒng)由高精度光傳感器、照明控制器、電源模塊、燈具組成。該系統(tǒng)照明控制器將供電電路、信號(hào)處理電路（包括光信號(hào)檢測(cè)電路模擬信號(hào)檢測(cè)、MCU處理電路）、顯示電路和故障信號(hào)輸出電路、PWM信號(hào)輸出電路集成為一個(gè)部件?？梢詫?shí)現(xiàn)客室照度和色溫多種模式控制。車內(nèi)照明系統(tǒng)模式構(gòu)成如表1所示。

表1　車內(nèi)照明系統(tǒng)模式構(gòu)成

4.1 自動(dòng)模式

照明控制器中設(shè)定一個(gè)客室照度參數(shù)平均照度200lx。環(huán)境光采集器實(shí)時(shí)收集外界照度，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(shè)定值進(jìn)行比較運(yùn)算處理后，發(fā)送指令給智能LED驅(qū)動(dòng)電源。智能LED驅(qū)動(dòng)電源根據(jù)收到的指令調(diào)整客室內(nèi)所有LED光源的亮度。使地面平均照度在主照明有效照度范圍內(nèi)恒定在200lx?？褪艺彰髟谧詣?dòng)模式下設(shè)置兩種色溫狀態(tài)，色溫的自動(dòng)控制是通過(guò)速度傳感器反饋的速度信號(hào)給網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)發(fā)出信號(hào)給照明控制器，從而控制客室照明的色溫模式。在車輛速度≥5km/h時(shí)，客室色溫為4500k，在車輛速度＜5km/h時(shí)，客室色溫為6000k。

4.2 其余模式

除自動(dòng)模式外，其余模式由乘務(wù)人員隨著車輛狀態(tài)手動(dòng)調(diào)節(jié)。夜間模式可以實(shí)現(xiàn)暖色調(diào)3000k的色溫，照度達(dá)到100%；睡眠模式給旅客提供暗一些的33%照度及3000k暖色溫；另外三種模式均為照度達(dá)到100%，可以對(duì)客室各部位燈具的開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制。

5　結(jié)語(yǔ)

中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組車內(nèi)照明系統(tǒng)方案在功能上不但能滿足TB/ T2917《鐵道客車電氣照明技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)的照度及均勻度要求，在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到LED的光衰特性，照度可以在運(yùn)行5年時(shí)間以內(nèi)均能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，不但如此在功能上加入了人性化的設(shè)計(jì)和功能性創(chuàng)新，加入了智能調(diào)光調(diào)色溫功能，更好的實(shí)現(xiàn)了實(shí)用性與人性化設(shè)計(jì)的完美結(jié)合。中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組車內(nèi)照明系統(tǒng)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為客室照明全部采用隱光源照明方式，光照柔和不刺眼，美工效果具有現(xiàn)代感，簡(jiǎn)約大方。終上所述，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組車內(nèi)照明系統(tǒng)特點(diǎn)如下：（1）節(jié)約能源：可根據(jù)外界亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)燈具照度；（2）色溫智能調(diào)節(jié)：可根據(jù)晝夜、行駛速度等自動(dòng)和手動(dòng)改變客室燈具的色溫；（3）使用壽命長(zhǎng)：整車采用LED光源，平均照度值可達(dá)到200lx；（4）美工效果簡(jiǎn)約大方。

[1]鐵道客車電氣照明技術(shù)條件[S].TB/T 2917.

[2]鐵路照明照度標(biāo)準(zhǔn)[S].TB494-97.

[3]普通照明用LED模塊安全要求[S].GB24819-2009

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.125