上海轨道交通2号线东延伸段车站智能照明控制系统设计

上海轨道交通2号线东延伸段车站智能照明控制系统设计

根据目前上海轨道交通的实际运营情况，车站照明系统的总能耗约占车站总能量的25%。在既满足规范设计要求又不降低运营标准的前提下,如何对车站照明系统进行节能设计是一个值得研究的课题。目前,上海轨道交通的车站照明系统一般都处于手动或半自动控制状态,一直未能完全达到照明系统网络化监控,因此,在轨道交通网络化运营管理中,车站照明系统在管理、监控和维护上存在盲点。部分线路的车站照明系统采用了机电设备监控系统(EMCS)控制,但是,由于EMCS在照明控制的硬件和软件上的局限性,使得照明控制的方式及应用实效极为有限。为解决这一问题,同时也为了响应上海申通地铁集团公司节能减排的号召,在上海轨道交通2号线东延伸段设计建设中引入了节能理念,车站均采用上海轨道交通首次使用的智能照明系统,利用感光探头调节出入口照明,分时段控制车站公共区域照明灯的数量,节约能源,减少浪费。1智能能源行业系统的原理和组成1.1线照明控制系统上海轨道交通2号线东延伸段车站智能照明控制系统采用的是日本松下电工的F2-Bus(全2线)技术。F2-Bus是通过2根24V无极性信号线,将事先存入开关内的地址或信息(由区号和负载编号构成)向特定的地址(对应的继电器或模快)传送控制信号;同时,它是利用脉冲信号传送控制信号,抗干扰能力强,系统自身具备防浪涌电流的控制设计。图1为全2线控制系统架构。全2线控制系统在循环传送方式的基础上,加上插入传送方式的新技术(能及时捕捉到开关输入信号),可以快速进行继电器的控制以及显示开或关的状态。全2线照明控制系统工作方式如图2所示。图3为全2线照明控制系统工作原理。按钮、照度开关、程序定时器或智能照明控制终端等设备发出控制指令;控制指令通过系统总线传入传送单元,由传送单元辨识该指令后,将动作信号传送给继电器控制用T/U和荧光灯调光器,并由这些设备来动作20A电磁遥控开关或对荧光灯进行调光。电磁遥控开关动作状态、时刻被反馈至开关,并在开关的LED(发光二级管)指示灯上显示。1.2等设备组成城市轨道交通车站智能照明控制系统主要由照明控制系统终端、时钟模块、CPU传送单元、控制模块、调光模块、照度探测器等设备组成(见图4)。车站智能照明系统的控制范围是车站的站厅、站台、出入口的公共照明区域。在正常情况下,该系统按照预先设定的模式自动运行;在特殊事件情况下,可通过该系统终端(触摸屏)上的手动模式按钮切换到手动状态,通过手动操作控制照明设施;特殊事件恢复后,再通过自动模式按钮切换到自动运行状态,也可通过EMCS系统监控本系统中的照明设施。2车站照明控制系统依据《上海城市轨道交通照明节能设计实施细则》的要求,结合车站公共照明设施的实际情况,上海轨道交通2号线东延伸的11个车站的站厅、站台和出入口的照明设计了不同的开灯模式组合。在车控室设有1个控制终端,对公共区照明、出入口照明等进行自动、手动的集中控制并监测开关动作状态。预留了与车站BAS(设备监控系统)的接口。在车站出入口附近安装1个照度自动开关,采集室外的日光照度,并对出入口灯具进行调光控制。在车站公共区内,以站厅或站台中心线为界,半个站厅或站台为1个控制单元。站厅层共设48个单相照明回路,站台层分为32个单相照明回路。车站出入口设置32个单相照明回路,由4套荧光灯调光器对出入口可调光荧光灯进行调光控制,通过照度感应器分4档自动调节照度。为了便于人工的手动控制,对站厅设置了1～6档照明模式,站台设置了1～4档照明模式,出入口设置了1～2档照明模式或调光模式,可以通过按钮一键式转换照明模式操作。此外,根据城市轨道交通的运营阶段,分高峰、低谷、准运、停运等4个自动运行照明模式,通过时间控制来自动切换照明模式。4种照明模式的划分是按现场照度来区分的:在停运时段,照明灯具全关,只留下了应急照明;在准运阶段,平均照度在40～60lx左右,便于检修人员和清洁人员的工作;低谷阶段,平均照度在100lx左右;在高峰时段,平均照度在150lx左右。由于每个车站的装潢格调、灯具和灯具布置等各不相同,自动运行中的照明模式所对应的照明档位也不相同,因此,须按实际车站具体照度有区别地设置。为了确保系统的正常运行,还制定了《车站照明控制系统应急预案》,在突发事件发生时便于工作人员的操作。车站照明控制系统应急预案操作流程如图5所示。3在车站实现智能照明管理系统的效果分析中3.1该站层照明的实施效果不同运营模式下,站厅层照明实施效果如图6～图9所示。3.2该站层公共照明的实施效果不同运营模式下,站台层照明实施效果如图10、图11所示。3.3控制模式全关由于车站出入口的灯具比较少,采用半开和全开的控制模式。停运时段全关,准运和低谷时段半开,高峰时段全开。具有调光条件的车站,通过照度感知器的测量与运行时段相综合来实现节能调光控制。3.4控制板及监视功能车站的公共区域照明控制集中在车控室内,通过17英寸(43.18cm)触摸屏实施控制,并能以图文形态监视照明情况。通过与EMCS系统的连接,智能照明控制系统被纳入到城市轨道交通综合监控平台上,提高了城市轨道交通综合管理的能力。3.5公共区域照明效果上海轨道交通2号线东延伸段共设有8座地下车站及3座高架站。在车站调试结束后,采用专用的工具,按现场不同的环境条件,对车站的公共区域照明进行了实地测量,通过对实测数据的分析计算可知,节能率可达25%～9%,具有良好的节能效果。4网络化运营管理系统智能照明控制系统为照明系统的人性化管理提供了可能,主要体现在:多样化自动监控、灵活的设计及设定、节能和降低运营成本等