對鐵路站場照明系統智能化改造的探究
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摘要：本系統的目的是為鐵路站場提供可靠的夜間照明，實現自動感應控制。當夜間有火車進入燈橋燈塔的照明范圍內時，照明自動開啟;火車離開照明范圍并經過預設的延時時間后照明自動關閉。本系統旨在精簡夜間作業流程，并實現電力資源的高效利用。
關鍵詞：技術改造;智能照明控制;節能
中圖分類號：TP271 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）03-0174-01
1 立項背景
鐵運公司燈橋燈塔長期以來一直采用手動控制，不但夜間鐵路進車流程繁瑣，還造成了電力資源的浪費。為踐行節能減排，我們規劃設計了鐵路照明智能控制系統，本系統能夠實現自動感應控制和分時控制，當夜間有持卡火車進入燈橋或燈塔照明范圍內時照明燈具自動開啟，當火車離開照明范圍并經過預設的延時時間后照明自動關閉。本系統旨在精簡工作人員夜間現場作業流程，并實現對電力資源的高效利用。
2 設計要求
照明控制方案要求能夠實現：根據鐵路站場或連接線是否有行車作業來針對性地控制現場照明。有行車作業時，照明正常點亮，機車離開一定時間后照明關閉?？刂葡到y能夠和現有鐵路調車系統協同工作，做到精簡高效?？刂茖佑布O有手動開關，方便有其他需求時能夠手動開啟。根據上述要求，我們初步選定了以下幾個控制方案：
方案1：6502聯鎖信號控制方案。
通過信號機械室內6502聯鎖設備采集相關繼電器的進路信號形成控制指令，實現對照明的自動控制。手動控制開關設在控制終端操作面板，由調度員根據現場人員具體工作需求進行應急手動控制。
方案優點：本控制方案建立在原有聯鎖系統基礎上，無需在鐵路站場額外安裝控制終端。自動照明控制可與機車運行高度同步，無需進行額外操作。
方案缺點：需要對原有設備進行接口改動，信號采集點多、工作量大。樓內現有設備狀態差別較大，改造過程可能對信號及軌道電路控制產生不利影響。
方案2：GPRS集成總控方案。
智能控制集中系統由GPRS定位系統、WES傳輸系統、單燈控制系統組成，智能集控器接收主站下發的命令，存儲并下發至終端設備，接收返回的信息，實現對回路控制器、照明控制器等終端設備的數據、狀態采集、操作指令下發及故障上報等功能。
方案優點：可在WES系統內實時監測整個車場燈具的照明狀態，控制器還能顯示單燈狀態，方便進行日常維修。
方案缺點：需要建立服務器總站，現場除集中控制器外還要設立單燈控制器，總成本較高，各鐵路站場之間作業相互獨立，集中控制意義有限。
方案3：藍牙感應智能控制方案。
智能控制系統采用藍牙無線感應控制模式，能夠正確識別進入燈橋、燈塔照明范圍內的機車。藍牙信號源位置設定在機車駕駛室內，使用便攜式天線，由機車內部電源供電。照明控制器具備獨立的漏電保護裝置和防水防塵能力，內置時鐘控制器，在白天處于休眠狀態;夜間智能照明控制器自動運行，照明控制器的內置時鐘和啟動/停止工作時間均可由現場操作人員自行設定。
列車在站場區域的運行速度約為20Km/h（5m/s），為保證車上作業人員和戰場內行走人員有足夠的反應時間（30s左右），感應距離應比投光燈照射極限距離遠150米以上。當機車停留在燈橋燈塔照明范圍內時，燈具持續開啟，機車離開感應范圍后一段時間，照明控制器切斷主線路電源，燈橋燈塔照明停止。藍牙信號源功率小、效率高，能夠節約更多電力資源。
經研究對比，最終確定使用藍牙感應智能控制方案更加符合實際生產要求。
3 藍牙感應智能控制方案設計
3.1 照明控制層硬件設計方案
3.1.1 照明控制器
控制器模塊采用ControlTech品牌CTD-204型號，該模塊輸入電壓24V DC，可通過貼膜按鍵和液晶屏查詢信號狀態，并可以設置時間參數、延時參數和時鐘控制參數等。時鐘控制參數根據本市經緯度自動進行調節，亮燈延時參數設為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）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，輸入電壓為220VAC，輸出24VDC/1.7A直流電，自帶短路/過負載/過電壓保護，輸出電流分別供給控制器模塊和手動控制端子。
3.1.3 藍牙信號接收天線
藍牙信號通過外接天線輸出至照明控制器，天線輸入的模擬信號在控制器內轉換為數字信號，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 照明控制層硬件現場布置
3.2.1 藍牙接收距離和整體布局
燈橋燈塔分布相距較遠，故采用獨立藍牙信號接收方案，手動控制開關依據就近原則分別布置。根據區域布局和實際測距，藍牙模塊感應距離設定為300-400米，這個距離可以保證機車在照明范圍內始終處于信號穩定狀態，列車在進入站場時有一定的初速度，400米的亮燈距離使機車司機能夠對現場狀況做出及時判斷。
3.2.2 藍牙信號接收天線垂直布局
由于現場環境較為復雜，藍牙天線安裝高度均通過現場調試確定。車廂高度約為3米，安裝高度大于3米即可避免被站場停放的列車車廂影響信號，選擇視野開闊并且周邊無遮擋的位置安裝。
3.3 智能控制系統工作流程
根據智能照明系統總體設計思路，現場控制器終端程序主要流程如下：（1）由時鐘控制器確定當前時間是否處于工作區間。（2）藍牙信號接收模塊開始運行。（3）接收到藍牙信號后，控制器輸出控制信號，主線路接觸器吸合。（4）藍牙信號消失后，控制器狀態不變，延時程序啟動。（5）當時間到達設定值后，控制器停止輸出信號，主線路接觸器斷開，照明停止。 現場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、接觸器、手動開關等組成，安裝于獨立配電箱內，可實現功能如下：（1）智能照明控制器具備數字輸出和模擬信號輸出功能，可實現對LED照明燈具的智能控制和參數調整。（2）智能照明控制系統具備無線信號接收能力，能夠感應藍牙卡發射的無線信號。（3）智能照明控制器應具備本地操作面板，并帶有液晶顯示窗口，可本地查看LED燈運行狀態，還可以通過按鍵操作對照明系統進行時間調節，開啟/關閉時間調節，延時時長調節等功能。（4）現場控制硬件應具備可以繞過智能控制器的手動控制回路，保證相關設備和控制線路故障等緊急情況時，作業人員能夠手動啟閉照明。（5）智能照明控制箱應可靠接地，且現場總線接口具有防雷、防過壓功能?？刂破鲬邆銲P65防護等級，保證在潮濕或者多塵的情況下能保持正常工作。
4 結語
智能控制是工業生產的發展方向，智能照明控制能夠實現對電力資源的高效利用，做到低碳環保，節能降耗。合理使用智能控制照明可以顯著延長燈橋/燈塔燈具使用壽命，還能節約人力資源，有效降低企業生產成本，具有良好的推廣價值。
參考文獻
[1] 廖芳芳.鐵路行業電氣節能的設計與應用[J].鐵道工程學報，2017，34（08）：98-103+108.
Research on Railway Intelligent Lighting System
GU Ming-lei
?。≧ailway 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
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