對(duì)鐵路站場(chǎng)照明系統(tǒng)智能化改造的探究

顧銘磊

摘要：本系統(tǒng)的目的是為鐵路站場(chǎng)提供可靠的夜間照明，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)感應(yīng)控制。當(dāng)夜間有火車進(jìn)入燈橋燈塔的照明范圍內(nèi)時(shí)，照明自動(dòng)開啟;火車離開照明范圍并經(jīng)過預(yù)設(shè)的延時(shí)時(shí)間后照明自動(dòng)關(guān)閉。本系統(tǒng)旨在精簡(jiǎn)夜間作業(yè)流程，并實(shí)現(xiàn)電力資源的高效利用。

關(guān)鍵詞：技術(shù)改造;智能照明控制;節(jié)能

中圖分類號(hào)：TP271 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）03-0174-01

1 立項(xiàng)背景

鐵運(yùn)公司燈橋燈塔長(zhǎng)期以來一直采用手動(dòng)控制，不但夜間鐵路進(jìn)車流程繁瑣，還造成了電力資源的浪費(fèi)。為踐行節(jié)能減排，我們規(guī)劃設(shè)計(jì)了鐵路照明智能控制系統(tǒng)，本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)感應(yīng)控制和分時(shí)控制，當(dāng)夜間有持卡火車進(jìn)入燈橋或燈塔照明范圍內(nèi)時(shí)照明燈具自動(dòng)開啟，當(dāng)火車離開照明范圍并經(jīng)過預(yù)設(shè)的延時(shí)時(shí)間后照明自動(dòng)關(guān)閉。本系統(tǒng)旨在精簡(jiǎn)工作人員夜間現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)流程，并實(shí)現(xiàn)對(duì)電力資源的高效利用。

2 設(shè)計(jì)要求

照明控制方案要求能夠?qū)崿F(xiàn)：根據(jù)鐵路站場(chǎng)或連接線是否有行車作業(yè)來針對(duì)性地控制現(xiàn)場(chǎng)照明。有行車作業(yè)時(shí)，照明正常點(diǎn)亮，機(jī)車離開一定時(shí)間后照明關(guān)閉?？刂葡到y(tǒng)能夠和現(xiàn)有鐵路調(diào)車系統(tǒng)協(xié)同工作，做到精簡(jiǎn)高效。控制層硬件設(shè)有手動(dòng)開關(guān)，方便有其他需求時(shí)能夠手動(dòng)開啟。根據(jù)上述要求，我們初步選定了以下幾個(gè)控制方案：

方案1：6502聯(lián)鎖信號(hào)控制方案。

通過信號(hào)機(jī)械室內(nèi)6502聯(lián)鎖設(shè)備采集相關(guān)繼電器的進(jìn)路信號(hào)形成控制指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)照明的自動(dòng)控制。手動(dòng)控制開關(guān)設(shè)在控制終端操作面板，由調(diào)度員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)人員具體工作需求進(jìn)行應(yīng)急手動(dòng)控制。

方案優(yōu)點(diǎn)：本控制方案建立在原有聯(lián)鎖系統(tǒng)基礎(chǔ)上，無需在鐵路站場(chǎng)額外安裝控制終端。自動(dòng)照明控制可與機(jī)車運(yùn)行高度同步，無需進(jìn)行額外操作。

方案缺點(diǎn)：需要對(duì)原有設(shè)備進(jìn)行接口改動(dòng)，信號(hào)采集點(diǎn)多、工作量大。樓內(nèi)現(xiàn)有設(shè)備狀態(tài)差別較大，改造過程可能對(duì)信號(hào)及軌道電路控制產(chǎn)生不利影響。

方案2：GPRS集成總控方案。

智能控制集中系統(tǒng)由GPRS定位系統(tǒng)、WES傳輸系統(tǒng)、單燈控制系統(tǒng)組成，智能集控器接收主站下發(fā)的命令，存儲(chǔ)并下發(fā)至終端設(shè)備，接收返回的信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)回路控制器、照明控制器等終端設(shè)備的數(shù)據(jù)、狀態(tài)采集、操作指令下發(fā)及故障上報(bào)等功能。

方案優(yōu)點(diǎn)：可在WES系統(tǒng)內(nèi)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)整個(gè)車場(chǎng)燈具的照明狀態(tài)，控制器還能顯示單燈狀態(tài)，方便進(jìn)行日常維修。

方案缺點(diǎn)：需要建立服務(wù)器總站，現(xiàn)場(chǎng)除集中控制器外還要設(shè)立單燈控制器，總成本較高，各鐵路站場(chǎng)之間作業(yè)相互獨(dú)立，集中控制意義有限。

方案3：藍(lán)牙感應(yīng)智能控制方案。

智能控制系統(tǒng)采用藍(lán)牙無線感應(yīng)控制模式，能夠正確識(shí)別進(jìn)入燈橋、燈塔照明范圍內(nèi)的機(jī)車。藍(lán)牙信號(hào)源位置設(shè)定在機(jī)車駕駛室內(nèi)，使用便攜式天線，由機(jī)車內(nèi)部電源供電。照明控制器具備獨(dú)立的漏電保護(hù)裝置和防水防塵能力，內(nèi)置時(shí)鐘控制器，在白天處于休眠狀態(tài);夜間智能照明控制器自動(dòng)運(yùn)行，照明控制器的內(nèi)置時(shí)鐘和啟動(dòng)/停止工作時(shí)間均可由現(xiàn)場(chǎng)操作人員自行設(shè)定。

列車在站場(chǎng)區(qū)域的運(yùn)行速度約為20Km/h（5m/s），為保證車上作業(yè)人員和戰(zhàn)場(chǎng)內(nèi)行走人員有足夠的反應(yīng)時(shí)間（30s左右），感應(yīng)距離應(yīng)比投光燈照射極限距離遠(yuǎn)150米以上。當(dāng)機(jī)車停留在燈橋燈塔照明范圍內(nèi)時(shí)，燈具持續(xù)開啟，機(jī)車離開感應(yīng)范圍后一段時(shí)間，照明控制器切斷主線路電源，燈橋燈塔照明停止。藍(lán)牙信號(hào)源功率小、效率高，能夠節(jié)約更多電力資源。

經(jīng)研究對(duì)比，最終確定使用藍(lán)牙感應(yīng)智能控制方案更加符合實(shí)際生產(chǎn)要求。

3 藍(lán)牙感應(yīng)智能控制方案設(shè)計(jì)

3.1 照明控制層硬件設(shè)計(jì)方案

3.1.1 照明控制器

控制器模塊采用ControlTech品牌CTD-204型號(hào)，該模塊輸入電壓24V DC，可通過貼膜按鍵和液晶屏查詢信號(hào)狀態(tài)，并可以設(shè)置時(shí)間參數(shù)、延時(shí)參數(shù)和時(shí)鐘控制參數(shù)等。時(shí)鐘控制參數(shù)根據(jù)本市經(jīng)緯度自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，亮燈延時(shí)參數(shù)設(shè)為5分鐘。照明控制器通過接觸器控制照明線路，接觸器、380V、220V斷路器（空氣開關(guān)）均使用Schneider施耐德品牌。

3.1.2 直流電源

照明控制器需要24V直流電供電，電源采用明緯MDR-40-24型號(hào)，輸入電壓為220VAC，輸出24VDC/1.7A直流電，自帶短路/過負(fù)載/過電壓保護(hù)，輸出電流分別供給控制器模塊和手動(dòng)控制端子。

3.1.3 藍(lán)牙信號(hào)接收天線

藍(lán)牙信號(hào)通過外接天線輸出至照明控制器，天線輸入的模擬信號(hào)在控制器內(nèi)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，智能控制器通過I/O端子輸出24V直流電控制接觸器吸合或斷開。

3.2 照明控制層硬件現(xiàn)場(chǎng)布置

3.2.1 藍(lán)牙接收距離和整體布局

燈橋燈塔分布相距較遠(yuǎn)，故采用獨(dú)立藍(lán)牙信號(hào)接收方案，手動(dòng)控制開關(guān)依據(jù)就近原則分別布置。根據(jù)區(qū)域布局和實(shí)際測(cè)距，藍(lán)牙模塊感應(yīng)距離設(shè)定為300-400米，這個(gè)距離可以保證機(jī)車在照明范圍內(nèi)始終處于信號(hào)穩(wěn)定狀態(tài)，列車在進(jìn)入站場(chǎng)時(shí)有一定的初速度，400米的亮燈距離使機(jī)車司機(jī)能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)狀況做出及時(shí)判斷。

3.2.2 藍(lán)牙信號(hào)接收天線垂直布局

由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較為復(fù)雜，藍(lán)牙天線安裝高度均通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試確定。車廂高度約為3米，安裝高度大于3米即可避免被站場(chǎng)停放的列車車廂影響信號(hào)，選擇視野開闊并且周邊無遮擋的位置安裝。

3.3 智能控制系統(tǒng)工作流程

根據(jù)智能照明系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路，現(xiàn)場(chǎng)控制器終端程序主要流程如下：（1）由時(shí)鐘控制器確定當(dāng)前時(shí)間是否處于工作區(qū)間。（2）藍(lán)牙信號(hào)接收模塊開始運(yùn)行。（3）接收到藍(lán)牙信號(hào)后，控制器輸出控制信號(hào)，主線路接觸器吸合。（4）藍(lán)牙信號(hào)消失后，控制器狀態(tài)不變，延時(shí)程序啟動(dòng)。（5）當(dāng)時(shí)間到達(dá)設(shè)定值后，控制器停止輸出信號(hào)，主線路接觸器斷開，照明停止。

現(xiàn)場(chǎng)控制層硬件由總線型智能控制照明器、照明器電源、空氣開關(guān)、接觸器、手動(dòng)開關(guān)等組成，安裝于獨(dú)立配電箱內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)功能如下：（1）智能照明控制器具備數(shù)字輸出和模擬信號(hào)輸出功能，可實(shí)現(xiàn)對(duì)LED照明燈具的智能控制和參數(shù)調(diào)整。（2）智能照明控制系統(tǒng)具備無線信號(hào)接收能力，能夠感應(yīng)藍(lán)牙卡發(fā)射的無線信號(hào)。（3）智能照明控制器應(yīng)具備本地操作面板，并帶有液晶顯示窗口，可本地查看LED燈運(yùn)行狀態(tài)，還可以通過按鍵操作對(duì)照明系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)間調(diào)節(jié)，開啟/關(guān)閉時(shí)間調(diào)節(jié)，延時(shí)時(shí)長(zhǎng)調(diào)節(jié)等功能。（4）現(xiàn)場(chǎng)控制硬件應(yīng)具備可以繞過智能控制器的手動(dòng)控制回路，保證相關(guān)設(shè)備和控制線路故障等緊急情況時(shí)，作業(yè)人員能夠手動(dòng)啟閉照明。（5）智能照明控制箱應(yīng)可靠接地，且現(xiàn)場(chǎng)總線接口具有防雷、防過壓功能?？刂破鲬?yīng)具備IP65防護(hù)等級(jí)，保證在潮濕或者多塵的情況下能保持正常工作。

4 結(jié)語

智能控制是工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展方向，智能照明控制能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電力資源的高效利用，做到低碳環(huán)保，節(jié)能降耗。合理使用智能控制照明可以顯著延長(zhǎng)燈橋/燈塔燈具使用壽命，還能節(jié)約人力資源，有效降低企業(yè)生產(chǎn)成本，具有良好的推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] 廖芳芳.鐵路行業(yè)電氣節(jié)能的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2017，34（08）：98-103+108.

Research on Railway Intelligent Lighting System

GU Ming-lei

（Railway Transportation Branch CO.，Qinhuangdao Port CO.， LTD，Qinhuangdao Hebei? 066000）

Abstract：This system is designed to provide reliable night illumination for the railway field. When the train entering or leave the effective range at night， the lighting can be automatically turned on or off. This system is aimed to optimize the work efficiency and improve the power resource utilization.

Key words：technical transformation; intelligent lighting control; energy saving