CRH380B系列動車組外部照明系統開發

張海峰

(中國北車集團 長春軌道客車股份有限公司，吉林 長春 130062)*

0 引言

隨著國家軌道車輛事業的長足發展，高速動車組的運行安全備受關注，作為影響行車安全的重要部件，外部照明系統的研發設計及使用的可靠性越來越受到重視.本文通過對現有CRH380B系列動車組照明系統研究和分析，研發出一套新型的外部照明系統，使整體性能有所提高，經過試驗及運用考核驗證，新型外部照明系統具有光學性能高、壽命長、系統穩定可靠、節能環保等優點，為后續動車組照明系統設計提供寶貴的經驗.

1 現狀及問題

CRH380B型系列動車組外部照明包括照明燈、頂部信號燈、標志燈，均采用德國沙爾特寶公司進口產品，三種燈具中均采用鹵素燈泡作為光源，整體設計符合UIC534標準.CRH380B型系列動車組外部照明構成如圖1所示.

圖1 CRH380B型系列動車組外部照明

CRH380B型系列動車組投入使用以來，曾發生照明控制系統故障，照明燈照度不足，標志燈壽命短等問題，影響車輛使用與維護，因此必須開發出新型控制系統及燈具，滿足使用需求.

2 系統研發

2.1 外部照明系統控制原理研究

CRH380B型系列動車組外部照明控制原理如圖2.

圖2 控制原理圖

車輛電源通過操作開關、電源模塊、控制單元驅動各燈具工作，同時，控制部分采用CCM－6161型燈控單元，燈控單元中X3端口為數字邏輯模塊，X4為燈控器的電源端口，X5為輸出端口.通過檢測流經各工作回路的電流來判斷燈具工作是否正常，從而發出故障信號給列車網絡，提示照明系統故障.當檢測到電流約在20～500 mA時，默認其工作正常，當檢測到電流范圍超出額定值外均發出故障信號，故障信號通過MOS管的通斷來輸出故障信號，無法進行軟件更改，不便于維護.

由于燈具處于外露環境，并且車輛運用在東北、華北及東南沿海等地區，風吹日曬雨淋等自然環境加劇硬件老化，尤其是鹵素光源的高發熱特性，導致燈具及配線絕緣性能下降.易造成瞬間短路過流等現象，使故障率增高.因此，燈控單元不適用于中國的運用環境，且造價昂貴.針對以上問題，采用繼電器搭載硬線電路實現照明控制系統，控制原理如圖3.

圖3 控制原理圖

繼電器控制系統經試驗證明，工作狀態穩定可靠，該系統便于維護，避免誤報故障信息問題.

2.2 光源的研究與選擇

在光照性能及使用壽命方面，由于現有車輛采用鹵素光源.其光源隨電壓的變化對光通量及使用壽命的影響如圖4.

從圖中可以看出輸入電壓的變化對光通量產生影響的同時，對光源本身的電氣壽命也會產生顯著的影響:光源的電氣壽命會隨著供電輸入正向偏離其額定值而縮短，隨著負向偏離其額定值而增長，并且加權比例遠大于對光通量的影響，所以從理論上講，對于額定電壓24 V、光通量1 000 lm、平均電氣壽命1 000 h的鹵素光源，在其工作電壓19.2 V時，光通量為450 lm、壽命達20 000 h;當其工作在30 V的電壓時，光通量為2 500 lm，而壽命則降到了50 h.光照性能及使用壽命無法不能滿足使用需求.開發了HID氣體放電光源燈作為照明燈，LED燈作為標志燈替代原有鹵素燈泡。新型照明燈及標志燈如圖5～圖7.

圖4 輸入電壓與光通量及使用壽命曲線

圖5 輔助照明燈

圖6 新型照明燈

圖7 標志燈

2.3 性能對比分析

新燈具符合TB/T 2325要求，大大提高了使用性能，對比兩種燈具參數如附表.

附表 燈具參數對比表燈具

通過對比，新型外部照明系統中，照明燈光照強度提高10倍，標志燈使用壽命提高25倍，完全滿足用戶使用需求.性能提高了，但功耗有所降低，新燈具節能特性凸顯.新燈具完全符合IP67防護等級，機構可靠.新型燈具開發后，于2012年12月27日，在CRH380B－6284動車組進行試裝并通過2個月的正線考核，考核過程中未發生誤報故障信息，工作穩定，各項性能指標均滿足TB/T 2325要求.因此，在CRH380B高寒型動車組中進行批量裝車使用.

3 結論

高速動車組外部照明系統控制電路優先選用性能可靠的繼電器硬線電路控制方案，HID氣體放電光源燈作為照明燈以及LED燈作為標志燈，無論是從光學性能、使用壽命、工作穩定性以及環保等方面均優于鹵素燈，其技術方案成熟可靠，可在高速動車組上廣泛推廣運用.

［1］付福成，師昌緒.機車供電對其外部照明燈具性能影響的分析［J］.城市軌道交通研究，2011(6):27-32.

［2］中華人民共和國鐵道部.TB/T 2325－2006機車、動車組前照燈、輔助照明燈和標志燈技術條件［S］.北京:中國鐵道出版社，2006.

［3］呂曉東.集中式HID電子鎮流器及其供電系統的研究［D］.杭州:浙江大學，2005.

［4］呂曉東.基于MCU控制的機車HID前照燈開發［D］.杭州:杭洲電子科技大學，2000.