上海軌道交通2號線東延伸段車站智能照明控制系統設計

根據目前上海軌道交通的實際運營情況，車站照明系統的總能耗約占車站總能量的25%。在既滿足規范設計要求又不降低運營標準的前提下,如何對車站照明系統進行節能設計是一個值得研究的課題。目前,上海軌道交通的車站照明系統一般都處于手動或半自動控制狀態,一直未能完全達到照明系統網絡化監控,因此,在軌道交通網絡化運營管理中,車站照明系統在管理、監控和維護上存在盲點。部分線路的車站照明系統采用了機電設備監控系統(EMCS)控制,但是,由于EMCS在照明控制的硬件和軟件上的局限性,使得照明控制的方式及應用實效極為有限。為解決這一問題,同時也為了響應上海申通地鐵集團公司節能減排的號召,在上海軌道交通2號線東延伸段設計建設中引入了節能理念,車站均采用上海軌道交通首次使用的智能照明系統,利用感光探頭調節出入口照明,分時段控制車站公共區域照明燈的數量,節約能源,減少浪費。1智能能源行業系統的原理和組成1.1線照明控制系統上海軌道交通2號線東延伸段車站智能照明控制系統采用的是日本松下電工的F2-Bus(全2線)技術。F2-Bus是通過2根24V無極性信號線,將事先存入開關內的地址或信息(由區號和負載編號構成)向特定的地址(對應的繼電器或模快)傳送控制信號;同時,它是利用脈沖信號傳送控制信號,抗干擾能力強,系統自身具備防浪涌電流的控制設計。圖1為全2線控制系統架構。全2線控制系統在循環傳送方式的基礎上,加上插入傳送方式的新技術(能及時捕捉到開關輸入信號),可以快速進行繼電器的控制以及顯示開或關的狀態。全2線照明控制系統工作方式如圖2所示。圖3為全2線照明控制系統工作原理。按鈕、照度開關、程序定時器或智能照明控制終端等設備發出控制指令;控制指令通過系統總線傳入傳送單元,由傳送單元辨識該指令后,將動作信號傳送給繼電器控制用T/U和熒光燈調光器,并由這些設備來動作20A電磁遙控開關或對熒光燈進行調光。電磁遙控開關動作狀態、時刻被反饋至開關,并在開關的LED(發光二級管)指示燈上顯示。1.2等設備組成城市軌道交通車站智能照明控制系統主要由照明控制系統終端、時鐘模塊、CPU傳送單元、控制模塊、調光模塊、照度探測器等設備組成(見圖4)。車站智能照明系統的控制范圍是車站的站廳、站臺、出入口的公共照明區域。在正常情況下,該系統按照預先設定的模式自動運行;在特殊事件情況下,可通過該系統終端(觸摸屏)上的手動模式按鈕切換到手動狀態,通過手動操作控制照明設施;特殊事件恢復后,再通過自動模式按鈕切換到自動運行狀態,也可通過EMCS系統監控本系統中的照明設施。2車站照明控制系統依據《上海城市軌道交通照明節能設計實施細則》的要求,結合車站公共照明設施的實際情況,上海軌道交通2號線東延伸的11個車站的站廳、站臺和出入口的照明設計了不同的開燈模式組合。在車控室設有1個控制終端,對公共區照明、出入口照明等進行自動、手動的集中控制并監測開關動作狀態。預留了與車站BAS(設備監控系統)的接口。在車站出入口附近安裝1個照度自動開關,采集室外的日光照度,并對出入口燈具進行調光控制。在車站公共區內,以站廳或站臺中心線為界,半個站廳或站臺為1個控制單元。站廳層共設48個單相照明回路,站臺層分為32個單相照明回路。車站出入口設置32個單相照明回路,由4套熒光燈調光器對出入口可調光熒光燈進行調光控制,通過照度感應器分4檔自動調節照度。為了便于人工的手動控制,對站廳設置了1～6檔照明模式,站臺設置了1～4檔照明模式,出入口設置了1～2檔照明模式或調光模式,可以通過按鈕一鍵式轉換照明模式操作。此外,根據城市軌道交通的運營階段,分高峰、低谷、準運、停運等4個自動運行照明模式,通過時間控制來自動切換照明模式。4種照明模式的劃分是按現場照度來區分的:在停運時段,照明燈具全關,只留下了應急照明;在準運階段,平均照度在40～60lx左右,便于檢修人員和清潔人員的工作;低谷階段,平均照度在100lx左右;在高峰時段,平均照度在150lx左右。由于每個車站的裝潢格調、燈具和燈具布置等各不相同,自動運行中的照明模式所對應的照明檔位也不相同,因此,須按實際車站具體照度有區別地設置。為了確保系統的正常運行,還制定了《車站照明控制系統應急預案》,在突發事件發生時便于工作人員的操作。車站照明控制系統應急預案操作流程如圖5所示。3在車站實現智能照明管理系統的效果分析中3.1該站層照明的實施效果不同運營模式下,站廳層照明實施效果如圖6～圖9所示。3.2該站層公共照明的實施效果不同運營模式下,站臺層照明實施效果如圖10、圖11所示。3.3控制模式全關由于車站出入口的燈具比較少,采用半開和全開的控制模式。停運時段全關,準運和低谷時段半開,高峰時段全開。具有調光條件的車站,通過照度感知器的測量與運行時段相綜合來實現節能調光控制。3.4控制板及監視功能車站的公共區域照明控制集中在車控室內,通過17英寸(43.18cm)觸摸屏實施控制,并能以圖文形態監視照明情況。通過與EMCS系統的連接,智能照明控制系統被納入到城市軌道交通綜合監控平臺上,提高了城市軌道交通綜合管理的能力。3.5公共區域照明效果上海軌道交通2號線東延伸段共設有8座地下車站及3座高架站。在車站調試結束后,采用專用的工具,按現場不同的環境條件,對車站的公共區域照明進行了實地測量,通過對實測數據的分析計算可知,節能率可達25%～9%,具有良好的節能效果。4網絡化運營管理系統智能照明控制系統為照明系統的人性化管理提供了可能,主要體現在:多樣化自動監控、靈活的設計及設定、節能和降低運營成本等