關于高速動車組內部照明系統的介紹

高枕

摘要：伴隨著動車事業發生了飛躍式的發展后，人們對動車組上配套照明系統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絡技術結合在一起，提出一種包括LED光源無極調光、照度自動控制和色溫自動調節的全新智能照明控制系統來滿足此項需求，并從系統組成、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；控制技術；LED光源

智能照明控制是綠色照明的基石，是現代照明領域中必不可少的核心技術之一。傳統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，更進一步發展成加入調光功能，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不能再滿足當今軌道交通事業的發展。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來解決這一瓶頸。

一、高速動車組照明系統的結構

智能照明控制系統主要由環境光采集器、客室照明控制器、智能LED驅動電源和LED光源等四部分構成。環境光采集器：用于收集外界環境的光照度，并將數據發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、客室照度參數、時實時間參數等。接收環境光采集器的環境光數據，并進行運算和處理數據。根據當前環境的光值、當前的時間和LED色溫參數控制整個客室主照明。智能LED驅動電源：為客室內的LED光源提供電源，并接收客室照明控制器指令對客室內的LED光源進行照度和色溫控制。LED光源：為列車客室內部提供照明。

二、高速動車組照明系統的工作原理及功能

2.1控制原理

環境光采集器實時收集外界的光照度，將采集到的數據發送給照明控制器。照明控制器將照度數據與設定值進行比較運算處理后，發送指令給智能LED驅動電源。智能LED驅動電源根據收到的指令調整客室內LED光源的亮度。通過高速的反復過程，運用無級調光技術，最終達到根據外界環境光自動調節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境下，也可以根據輔助照明的LED光源色溫變化使乘客體驗到地面光照環境的感覺。能根據燈光的色溫變化來粗略判別當前時間?？褪艺彰骺刂破髦泻袑崟r實鐘，也可以通過以太網從列車上獲取網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。智能照明控制系統預設的時間與色溫關系.

2.3 LED光源色溫調節的實現原理

LED光源實現色溫的變化是采用冷暖雙色溫的LED進行交叉布局，運用PWM調光技術配合實現的。冷光與暖光各采用單獨驅動進行調整各自的亮度，利用各自的亮度進行配合改變燈具的整體發光的色溫。以輔助照明3000 K、6000 K色溫為例，經使用色溫自動調節功能后客室照明的色溫變化.

三、高速動車組照明系統的應用

在探討該問題時，該動車組的每節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、晚上不同區間運行時外界的光強度，轉化為信號由控制模塊接收，通信至各LED驅動器實現了自動調節客室照明的亮度。每節車廂客室照明自適應調光由2個光感傳送器、2個天花板燈集中供電電源、1個調光控制模塊、若干個照明模塊和若干個調光調色溫筒燈組成。動車組照明系統由正常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，車內照度恒定在200lux，燈具亮度隨環境光自動調節。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1/3燈亮（DC110V+）信號，車內照度設定為約75lx，燈具亮度隨環境光自動調節。為保持旅客舒適愉快的乘車環境，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.

結語

綜上所述，可以得出高速動車組車內照明系統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，把車內的主照明調節到合適的亮度，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設計提出了新的理念，開辟新的思路，同時也為后續照明系統的設計奠定了一定的基礎。

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