摘? 要：為了降低高鐵車站的照明能耗，減少大量無效照明帶來的能源浪費，在調研并分析車站既有的客運計劃數(shù)據(jù)特點的基礎上，提出了基于客運計劃數(shù)據(jù)拓展應用的車站照明節(jié)能系統(tǒng)設計方案。通過車站實時的客運計劃和相關區(qū)域的照明計劃形成聯(lián)動機制，實現(xiàn)對照明設備“車來燈亮、車走燈滅”的智能化控制。經在某城市試點高鐵車站驗證，其結果達到了降低照明能耗，節(jié)能減排，減少鐵路運營成本的目的，取得了滿意的效果，可以在國內加以推廣應用。

關鍵詞：客運計劃；列車照明計劃；區(qū)域模式規(guī)則；設備照明計劃

中圖分類號：TP315? 文獻標識碼：A? 文章編號：2096-4706（2023）08-0193-03

Abstract： In order to reduce the lighting energy consumption of high-speed railway stations and reduce the energy waste caused by large amount of invalid lighting， based on the investigation and analysis of the characteristics of the existing passenger transport plan data of the station， a design scheme of the station lighting and energy saving system based on the expanded application of the passenger transport plan data is proposed. The linkage mechanism is formed through the real-time passenger transport plan of the station and the lighting plan of the relevant areas to realize the intelligent control of the lighting equipment “the lights turn on when the trains come and the lights turn off when the trains leave”. Through the verification of a pilot high-speed railway station in a city， the results achieve the goal of reducing lighting energy consumption， energy saving and emission reduction， and reducing railway operating costs. It achieves satisfactory results， which can be promoted and applied in China.

Keywords： passenger transport plan; train lighting plan; regional mode rule; equipment lighting plan

0? 引? 言

國家鐵路局關于印發(fā)《“十四五”鐵路科技創(chuàng)新規(guī)劃》的通知中明確了綠色低碳的要求[1]。通知要求貫徹落實國家碳達峰碳中和部署，充分發(fā)揮鐵路綠色發(fā)展優(yōu)勢，把綠色科技貫穿鐵路技術裝備、工程建造、生產運營全過程，著力降低鐵路綜合能耗方面關鍵技術的研發(fā)與應用，打造更高水平綠色生態(tài)鐵路[2]?；疖囌臼且粋€旅客人流密集的場所，需要照明設備多，每天耗電量大，成為車站的主要能耗部分，因此降低車站照明能耗契合建設綠色生態(tài)鐵路的規(guī)劃要求，本文將著重介紹如何通過技術手段實現(xiàn)車站照明能耗的降低。

1? 系統(tǒng)的實用性及先進性

目前國內大部分車站內照明管理主要依賴人工控制或時間表控制的方式，人工控制是通過工作人員手動控制車站某場區(qū)照明設備的接通與斷開，該方式工作量大，任務煩瑣，缺乏遠程控制手段[3]。傳統(tǒng)人工控制方式造成這些區(qū)域在列車開走或旅客離站的情況下依然燈火通明，產生大量無效照明，增加了鐵路運營成本[4，5]。因此，設計出一種根據(jù)車站列車客運計劃信息，按照“車來燈亮、車走燈滅”的總體應用邏輯對照明設備進行自動控制的智能照明系統(tǒng)。對于實現(xiàn)能源的高效利用，避免無效光照，減少操作人員的工作量，建設綠色低碳鐵路有著極其重要的意義，其相關理念及技術實現(xiàn)具有實用性、創(chuàng)新性和先進性。

2? 系統(tǒng)的基本架構

如圖1所示，本系統(tǒng)軟件主要由四部分組成：基礎設施、數(shù)據(jù)層、業(yè)務服務層和業(yè)務應用層四部分組成，其具體功能如下：

基礎設施層：由系統(tǒng)軟件、服務器、存儲體系和計算機網絡構成，主要為系統(tǒng)的運行提供硬件支撐；

數(shù)據(jù)層：由旅服客運計劃數(shù)據(jù)，照明設備及照明規(guī)則類數(shù)據(jù)，區(qū)域類數(shù)據(jù)（如：站臺、候車廳、進站通道、出站廳等），控制類數(shù)據(jù)構成，主要為系統(tǒng)的運行提供基礎的數(shù)據(jù)支撐；

業(yè)務服務層：它是系統(tǒng)運行的核心，提供了支撐系統(tǒng)正常運行的各項業(yè)務邏輯運算，如區(qū)域的對應及轉換，根據(jù)列車客運計劃及有車時間規(guī)則生成列車照明計劃，根據(jù)列車客運計劃的變更及時調整相關照明計劃，根據(jù)列車照明計劃結合區(qū)域模式規(guī)則生成設備照明計劃，報表所需數(shù)據(jù)的整合統(tǒng)計，然后以服務的形式提供給業(yè)務應用層調用。

業(yè)務應用層：提供瀏覽器B/S接入方式，此外還包含提供業(yè)務應用操作界面的各項框架構成，提供友好的人機交互界面。

3? 業(yè)務流程

首先，系統(tǒng)通過輪巡的方式從外部既有系統(tǒng)獲取本車站的客運計劃數(shù)據(jù)，然后與上次輪巡獲取的客運計劃數(shù)據(jù)進行比對，若比對結果數(shù)據(jù)一致，則流程不向下進行，等待下一個輪巡周期；若比對結果數(shù)據(jù)不一致，則引起已經生成的照明相關計劃的變更，同時把當次取得的客運計劃數(shù)據(jù)緩存下來（系統(tǒng)首次運行時沒有上次緩存的數(shù)據(jù)，這時把當次取得的客運計劃作為基礎去生成照明相關的計劃）。照明相關的計劃生成分為兩步，第一步先根據(jù)變更的客運計劃數(shù)據(jù)和有車時間規(guī)則生成列車照明計劃，即因為列車到發(fā)本站從而影響照明的時間區(qū)間；第二步是根據(jù)列車照明計劃和照明模式及區(qū)域模式規(guī)則生成設備照明計劃，即具體到照明回路開關時間的計劃，照明控制程序可以根據(jù)該計劃直接生成回路的控制命令從而實現(xiàn)對照明回路的控制。車站照明節(jié)能系統(tǒng)業(yè)務流程如圖2所示。

4? 系統(tǒng)主要設計思想

4.1? 實時獲取客運計劃數(shù)據(jù)

車站的智能照明計劃離不開列車實時的客運計劃，需要獲取的列車的詳細信息，如：車次名稱、到點時間、發(fā)點時間、列車類型、列車?？款愋?、檢票口、候車廳、站臺、出站口等列車的客運信息。同時需要系統(tǒng)能夠運算出客運計劃的變更，如檢票口變更、站臺變更、頻繁的到發(fā)點的變更，根據(jù)變更的客運計劃數(shù)據(jù)去生成或調整相關的照明計劃，避免相關照明計劃與列車的實際到發(fā)出現(xiàn)脫節(jié)現(xiàn)象，導致照明系統(tǒng)出現(xiàn)和當前車站業(yè)務不匹配的問題，影響旅客的出行。

根據(jù)實際的照明控制需求，業(yè)務的實時性要求達到分鐘級別即可，因此可以設計采取每隔一分鐘輪巡的方式獲取外部系統(tǒng)的客運計劃數(shù)據(jù)。獲取客運計劃數(shù)據(jù)后，需要進行區(qū)域的對應轉換，比如，外部系統(tǒng)的站臺是邏輯站臺，即“二站臺”和“三站臺”在外部系統(tǒng)中是不同的站臺，在本系統(tǒng)中一個物理站臺才能作為一個站臺，即外部系統(tǒng)的“二站臺”和“三站臺”兩個不同的站臺對應本系統(tǒng)的一個站臺“二、三站臺”，這是由不同的業(yè)務系統(tǒng)針對車次到發(fā)所影響的設備范圍不同，以及設備在物理空間上布置方式不同所決定的。

4.2? 列車照明計劃的生成

有車時間規(guī)則即根據(jù)區(qū)域類型的不同（如站臺、候車廳、進站通道、出站通道，出站廳等），列車類型的不同（如高速、動車、直特、特快、普快、普客、市郊、混合、準高等），列車停靠類型（始發(fā)、途徑、終到）的不同，設置照明設備的開關相對時間，設置相對時間必須選定一個基準時間，基準時間可以根據(jù)不同的列車類型和?？款愋瓦x擇到點、發(fā)點、開檢時間、停檢時間等。比如區(qū)域類型選定“站臺”，列車類型選定“動車”，基準時間選定“到點”，開燈相對時間設定一個數(shù)值為“-5”，則表示站臺上的照明設備在動車到本站之前5分鐘開啟。

根據(jù)上述的有車時間規(guī)則，結合實時獲取的客運計劃數(shù)據(jù)，即可以生成列車照明計劃。因為從外部系統(tǒng)獲取的客運計劃，確定了車次，車次類型，?？款愋?，所影響的具體區(qū)域及區(qū)域類型，而且車次到點、發(fā)點、開檢時間、停檢時間都是絕對時間，從而可以算出某車次影響某具體區(qū)域的照明時間區(qū)間，即在某區(qū)域開燈時間和關燈時間。

4.3? 設備照明計劃的生成

列車照明計劃解決了列車影響某區(qū)域的開關燈時間，但是開關哪些具體的回路設備尚沒有確定，同時，有些區(qū)域的照明設備的開關和車次的到發(fā)沒有關系，比如候車廳的照明回路設備的開關不關心車次的到發(fā)，夜晚某一時段全開，某一時段開一部分，白天只開一部分，而且只開一部分的情況時，為了照明設備的使用均衡而進行部分輪流使用，這就需要考慮這些需求的情況下進一步生成設備照明計劃，即具體到每一回路設備的開關燈計劃。

首先定義照明模式，比如針對和列車到發(fā)有關系的每個站臺，可以定義夜間有車模式、夜間無車南側半開模式、夜間無車北側半開模式、白天模式等；針對和列車的到發(fā)沒有關系的候車廳，可以定義白天模式、前半夜模式、后半夜模式等，這些應該根據(jù)具體車站的實際需求定義。然后把區(qū)域和照明模式以及該模式對應的照明回路設備關聯(lián)起來，從而形成的照明模式定義如：一站臺夜晚有車模式下影響回路一、回路二、回路三、回路四；一站臺夜間無車南側半開模式下影響回路一、回路二；一站臺夜間無車北側半開模式下影響回路三、回路四。

其次，建立區(qū)域模式規(guī)則，主要設定某區(qū)域在不同的時間段被不同的照明模式所影響，比如，一站臺在“18：00—23：59”時間段采用“夜間有車”模式，在“00：00—06：00”時間段采用“夜間無車南側半開”“夜間無車北側半開”兩種模式，即這兩種模式在夜間無車時隔天交替均衡使用。同時需要明確該條規(guī)則和車次的到發(fā)有沒有關系，若沒有關系，則生成設備照明計劃時不需要考慮列車照明計劃。如候車廳在“18：00—06：00”時間段采用“夜間”模式，在“06：01—15：59”時間段采用“白天”模式，當然為了照明設備的均衡使用，也可以設置更多模式，不同的模式對應不同回路設備，同一時間段對應多個模式，當同一時間段對應多個模式時，則每天依次輪流使用不同的模式，即實現(xiàn)照明設備的均衡使用。

生成設備照明計劃時，首先根據(jù)區(qū)域模式規(guī)則判斷該條規(guī)則是否和列車到發(fā)有關，若無關，則看其所應用的照明模式，若有多個模式，可以采用當前日期與某日期的間隔天數(shù)取模的方式確定使用哪個照明模式，如：某條區(qū)域模式規(guī)則使用3個不同模式，當前日期為2022年10月11日，則與1970年01月01日的間隔天數(shù)為19 276天，對3取模值為1，則當天該區(qū)域采用第二個照明模式。若區(qū)域模式規(guī)則和列車的到發(fā)有關，則用到前述已生成的列車照明計劃，列車照明計劃確定了列車影響某區(qū)域的照明時間區(qū)間，根據(jù)區(qū)域模式規(guī)則得到該區(qū)域采用的照明模式，就可以得到該區(qū)域某時間段采用的照明模式，照明模式與回路設備已經建立關系，就可以得到該區(qū)域某時間段哪些回路設備要處于開啟狀態(tài)。

最后，需要對生成的設備照明計劃進行優(yōu)化調整，如某站臺車次到發(fā)頻繁，會導致該區(qū)域照明設備的頻繁開啟和關閉，會增加照明設備的損壞概率，降低設備的使用壽命，因此需要對過于頻繁的模式切換進行優(yōu)化調整。比如間隔時間5分鐘以內的多條設備照明計劃，若都采用了“夜間有車”照明模式，則把多條設備照明計劃合并為一條，其時間區(qū)間采用該多條計劃的最小時間和最大時間，最終生成的設備照明計劃數(shù)據(jù)結構如圖3所示。

4.4? 設備照明計劃的執(zhí)行

車站一般在運行過程中，基本上按上述生成的設備照明計劃進行車站照明設備的控制，如果出現(xiàn)臨時任務，那么就需要進行手動和自動的切換 。如果當前區(qū)域的計劃是自動計劃，則需要停止該區(qū)域的自動照明計劃，通過手動的方式發(fā)送手動命令。如果當前區(qū)域為手動計劃，則不需要停止該區(qū)域的自動照明計劃，直接發(fā)送手動命令，反之亦然。

不管手動計劃命令還是自動計劃，他們對控制終端來說，都是命令的形式，在現(xiàn)場實際環(huán)境中，好多照明設備的控制器都是在一個模塊上，需要對照明設備發(fā)送指令時候，不能影響其他無關照明設備的開關。同時在發(fā)送命令時要注意不能重復持續(xù)對某一個設備發(fā)送同樣的指令，否則容易造成設備損壞。

作為車站照明節(jié)能系統(tǒng)的使用人員不僅僅需要車站照明設備能夠按照系統(tǒng)的要求執(zhí)行設備的開關命令，而且需要能夠實時看到所管轄車站照明設備運轉情況，當前的照明設備是否按照自動或者手動的方式執(zhí)行了開關命令，如果沒有按照計劃進行開關，則需要人員立即進行手動干預，在獲取現(xiàn)場照明設備狀態(tài)時不能影響正常的照明計劃指令對照明設備的控制，這就要求終端控制器具有雙向通信功能，即一方面接收控制指令對照明設備進行控制，另一方面把設備的狀態(tài)上傳上層照明系統(tǒng)。

5? 結? 論

本文介紹了高鐵車站既有客運計劃數(shù)據(jù)所具有的特點，通過充分挖掘和利用其蘊含的業(yè)務規(guī)律，從而轉化為車站節(jié)能方面的應用。其實現(xiàn)途徑就是根據(jù)從外部系統(tǒng)獲取的客運計劃，結合設定的有車時間規(guī)則，區(qū)域模式規(guī)則，從而生成照明相關的計劃，通過對照明計劃的執(zhí)行達到相關區(qū)域“車來燈亮，車走燈滅”的節(jié)能效果，通過對車站既有數(shù)據(jù)進行拓展應用的探索，從節(jié)能的角度體現(xiàn)了“數(shù)據(jù)即是能源”的理念。

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作者簡介：馬一人（1981.11—），男，漢族，河南淮陽人，中級工程師，本科，研究方向：計算機及應用。