淺談軌道交通智能照明係統的研究

hth下载地址 陳聰

【摘要】：軌道交通智能照明控製係統可提高運行效率、節約能源、減少汙染，文章介紹了該係統的概念、特點及在節能、安全、智能化方麵的作用，闡述了其在車站、隧道、軌行區的應用，探討了該係統的關(guan) 鍵技術，並分析了其發展趨勢和麵臨(lin) 的挑戰。

【關(guan) 鍵字】：軌道交通；智能照明控製係統；感知技術；控製算法；無線通信技術

0引言

城市化加速，軌道交通係統在緩解擁堵、節能減排方麵發揮重要作用。但其照明係統能耗占比較大，提高能效對降低運營成本、實現可持續發展意義(yi) 重大。基於(yu) 此，智能照明控製係統應運而生，通過靈活控製策略和感知技術，可根據實際需求動態調光，大幅降低能源消耗，是解決(jue) 這一問題的有效途徑。

1軌道交通智能照明控製係統的重要性

軌道交通作為(wei) 現代城市重要基礎設施，其運營效率和服務質量事關(guan) 城市競爭(zheng) 力和緩解交通壓力。照明係統不僅(jin) 關(guan) 乎運營安全，也影響能耗和成本。傳(chuan) 統照明係統存在弊端，無法適應節能環保和智能化需求。智能照明控製係統通過技術和靈活策略，實現了智能化管理和精細調控，可根據實際需求動態調光，大限度節能，同時提升照明質量、運營安全性和出行舒適度，是實現軌道交通可持續智能綠色發展的重要手段^[1]。

2軌道交通智能照明控製係統的應用現狀

2.1車站照明控製應用

（1）照明控製策略。車站照明控製是軌道交通智能照明控製係統的重要應用場景。照明控製策略通常根據車站客流量、時間段等因素進行動態調整。在夜間或客流量較低的時段可適當降低照明亮度，減少能源消耗；在日間或客流量較大時，則提高照明水平，確保良好的視覺舒適度和安全性。一些照明控製係統還采用分區控製的策略，將車站區域劃分為(wei) 不同的照明控製區域，根據各區域的實際情況單獨調節亮度，避免了提高或降低照明水平帶來的能源浪費。

（2）節能效果分析。車站照明控製應用顯著提升了軌道交通係統的能源利用效率。采用智能照明控製係統後，不同車站的節能效果如表1所示。

以A市地鐵樞紐站為(wei) 例，每年照明用電約700×10⁴kW·h，采用智能控製係統後節能率達35%，年節電量高達245×10⁴kW·h，節約成本122.5萬(wan) 元。節能效果不僅(jin) 來自降低亮度，更多源於(yu) 係統對照明設備狀態的實時監控和高效管理。傳(chuan) 統照明控製方式由於(yu) 缺乏狀態監測，部分設備長期處於(yu) 全亮狀態浪費能源。智能係統通過無線傳(chuan) 感技術實時監測發現異常，及時報警並遠程控製，消除了能源浪費，進一步提升能效。該係統的應用不僅(jin) 大幅節省運營成本，還體(ti) 現了軌道交通事業(ye) 對可持續發展的承諾。

2.2隧道照明控製應用

（1）照明控製方法。隧道照明控製是智能照明控製係統在軌道交通領域的另一重要應用場景。由於(yu) 隧道環境封閉、視線受限，照明質量對行車安全和乘客舒適度至關(guan) 重要。智能照明控製係統通常采用分段控製和自適應調光的方法，根據列車位置、行駛狀態以及隧道內(nei) 外光照條件動態調節照明亮度，實現精細化照明控製。當列車駛入隧道時，係統可提前適當距離打開隧道照明，為(wei) 車頭照明提供補充；當列車行駛至隧道內(nei) 時，沿線區域的照明燈具亮度隨之提升，確保車廂兩(liang) 側(ce) 有足夠的照明；列車通過後，各區域照明則可逐步降低亮度，避免資源的無謂浪費^[2]。該控製方法不僅(jin) 保證了隧道照明質量，充分考慮駕駛和乘客視覺需求，還大限度節約了能源，顯著提高了運營效率。

（2）安全性和舒適性評估。隧道智能照明控製係統不僅(jin) 提高了能源利用效率，還為(wei) 乘客和駕駛員提供了更好的安全性和舒適性。根據多條隧道的實測數據，該係統不僅(jin) 確保了安全和舒適度，還顯著降低了能源消耗。傳(chuan) 統照明與(yu) 智能照明控製係統安全性和舒適性評估結果如表2所示。

從(cong) 表中可以看出，智能照明控製係統在保證足夠照度水平的前提下，將年平均能耗從(cong) 280×104kW·h降至168×104kW·h，節省率高達40%。同時，由於(yu) 靈活的分段控製策略，駕駛員和乘客的視覺舒適度評分也分別提高到4.5和4.3，遠高於(yu) 傳(chuan) 統照明係統。這些數據充分證明，智能照明控製係統在隧道照明領域的性能。該係統既滿足了隧道行車安全和乘客舒適的照明需求，又大幅降低了能源消耗，是軌道交通綠色低碳發展的有力保證。

2.3軌行區照明控製應用

（1）區域劃分控製。軌行區照明控製是智能照明係統在軌道交通領域另一重要應用。軌行區是指鐵路線路兩(liang) 側(ce) 的區域，包括站台、路基、橋隧等。傳(chuan) 統照明控製方式下，這些區域的照明通常一視同仁，無法根據不同區域的實際需求調節亮度，導致能源的低效利用。智能照明控製係統則采用區域劃分控製的策略，根據區域特點和重要性將軌行區劃分為(wei) 不同的照明控製分區，實現分區獨立控製。通過精細化的分區控製，智能係統大限度滿足了不同區域的照明需求，既保證了運營安全，又實現了能源的節約利用。

（2）智能化管理。智能照明控製係統在軌行區的應用不僅(jin) 體(ti) 現在靈活的分區控製策略上，還體(ti) 現在係統智能化管理能力。通過部署無線傳(chuan) 感網絡，係統可實時采集軌行區的各種狀態數據，如環境亮度、設備工作狀態、列車位置等，並將這些數據傳(chuan) 輸至控製^[3]。控製內(nei) 的決(jue) 策算法可基於(yu) 這些數據，自動生成*優(you) 的照明控製策略，並將控製指令下發至現場執行設備。

3軌道交通智能照明控製係統的關(guan) 鍵技術

3.1感知技術

（1）車流量檢測技術。車流量檢測技術是智能照明控製係統獲取交通狀態信息的重要手段。該技術通過對路麵車輛進行實時監測和統計，輸出包括車流量、車速、車型等數據，為(wei) 照明控製策略製訂提供關(guan) 鍵依據。目前，常用的車流量檢測技術主要有視頻檢測技術和微波雷達檢測技術兩(liang) 大類。視頻檢測技術利用視頻圖像處理算法對道路監控畫麵進行分析，識別並跟蹤車輛運動軌跡，獲取車流參數；微波雷達檢測技術通過對車輛反射的微波信號進行分析，根據多普勒頻移原理計算車速，並結合其他特征提取車流量等數據。

（2）環境亮度檢測技術。環境亮度檢測技術是智能照明控製係統中另一項關(guan) 鍵的感知技術。該技術通過部署光傳(chuan) 感器網絡，實時監測軌道交通場景下的自然光照條件變化，為(wei) 控製係統製訂合理的照明亮度調節策略提供依據。典型的環境亮度檢測方案是在隧道入口、出口、車站外部等區域布設光傳(chuan) 感器陣列，感知外界自然光線的強弱變化。同時，在隧道內(nei) 部、站廳等封閉區域也需布設傳(chuan) 感器，監測該區域的實際亮度水平。

（3）其他感知技術。其他常用的感知技術及應用情況如表3所示。

通過多種感知技術的融合應用，係統可以感知列車運行狀態、人員分布、障礙物位置、設備運行狀態等多維度信息，為(wei) 製訂精細化的照明控製策略奠定基礎，這些的感知技術是智能照明控製係統實現智能化管理的重要支撐。

3.2控製算法

（1）時間控製算法。基於(yu) 時間的控製算法根據曆史數據分析得出不同時間段的交通規律，預先將照明亮度設定為(wei) 固定等級。例如，發現高峰時段車流量大，則高峰時段亮度等級較高。這種算法簡單可靠、成本低，適用於(yu) 非關(guan) 鍵線路，缺點是響應性差、無法與(yu) 實時交通匹配，以及存在能源浪費。盡管有缺陷，該算法依然是智能控製的基礎，在各線路中廣泛應用。

（2）需求控製算法。基於(yu) 需求的控製算法根據實時采集的車流量、環境亮度等數據，動態評估當前照明需求，並立即調整照明亮度以準確匹配。該算法綜合考慮能耗、舒適度等多種因素，通過算法量化和權衡，生成*優(you) 控製方案。相比固定的時間控製策略，該算法具有更強適應性和靈活性，能充分滿足不同場景需求，提升了節能環保性能。

（3）預測控製算法。預測控製算法是智能照明控製中一種策略。該算法借助大數據分析和機器學習(xi) 技術，建立交通流量預測模型，能夠預判未來一段時間內(nei) 的交通變化趨勢。係統據此提前調整照明亮度，主動應對需求變化，增強了係統的前瞻性和適應能力。相比被動響應的需求控製，預測控製算法更有利於(yu) 節省能源，是實現軌道交通綠色智能發展的重要手段。

3.3無線通信技術

（1）無線傳(chuan) 感網絡。無線傳(chuan) 感網絡是實現智能照明控製係統的重要技術支撐。該網絡由大量低功耗無線傳(chuan) 感節點組成，分布部署在軌道交通沿線的各個(ge) 關(guan) 鍵區域，負責采集車流量、環境亮度等現場信息，並將這些數據通過多跳自組織網絡傳(chuan) 輸至控製。無線傳(chuan) 感網絡具有靈活部署、自主組網和可擴展等優(you) 點，能夠有效降低布線成本，適應軌道交通環境的複雜性和長程線性特征。目前，基於(yu) ZigBee、LoRa等技術的無線傳(chuan) 感網絡已在多個(ge) 軌道線路成功應用於(yu) 智能照明控製係統。

（2）遠程監控和控製。無線通信技術為(wei) 智能照明控製係統提供了遠程監控和控製的能力。控製可以通過移動通信網絡實時監視沿線各區域的運行狀態，包括車流量、環境亮度、照明設備工作狀況等，並遠程向每個(ge) 照明節點下發控製指令，對亮度等參數進行調節。這種集中式的遠程控製模式，不僅(jin) 提高了管理效率，還實現了彈性化調度，能夠根據實際情況隨時對控製策略進行優(you) 化和調整，充分發揮智能化係統的優(you) 勢。同時，遠程監控功能也為(wei) 後期維護保養(yang) 帶來便利，可及時發現故障點，指導現場作業(ye) 。

4軌道交通智能照明控製係統的發展趨勢與(yu) 麵臨(lin) 的挑戰

軌道交通智能照明控製係統未來將朝著更加智能化、綠色化、一體(ti) 化的方向發展。

（1）智能化。係統算法水平將不斷提高，利用大數據分析、機器學習(xi) 等技術係統能夠自主學習(xi) 交通規律，持續優(you) 化控製策略。

（2）綠色化。係統將進一步降低能源消耗，實現可持續發展。

（3）一體(ti) 化。係統將與(yu) 其他軌道運營係統深度融合，形成智能化綜合管理平台，提升整體(ti) 運營效率。

盡管前景廣闊，但智能照明控製係統在發展過程中也麵臨(lin) 著一些挑戰。

（1）由於(yu) 影響數據質量的因素複雜，很難獲取*準確的交通流量等預測數據，將直接影響控製策略的效果。

（2）係統的複雜度不斷提高，對算法的實時性、魯棒性等提出了更高要求。

（3）新技術的融合將帶來技術兼容性挑戰，需要製定統一的技術標準。

5hth下载地址智能照明控製係統

5.1概述

ALIBUS智能照明產(chan) 品采用RS485總線技術，技術成熟可靠，安全穩定。開關(guan) 驅動器具備獨立工作的能力，適用於(yu) 一些中小型的項目；模塊化設計，可以任意拚接擴展，同時預留I/O口以及Modbus接口，還可以滿足與(yu) AcrelEMS企業(ye) 微電網管理雲(yun) 平台進行數據交換。

5.2應用場所

適合於(yu) 各類智能小區、醫院、學校、酒店，以及體(ti) 育場所、機場、隧道、車站等大型公建項目的照明控製需求。

5.3係統結構

5.4係統功能

1）實時檢測並顯示各個(ge) 模塊的在線狀態，反饋現場受控回路的開關(guan) 狀態，監控界麵按照樓層各分區的布局和回路列表來瀏覽。

2）當發生模塊離線、網關(guan) 設備掉線或者狀態反饋和下發控製命令不一致時會(hui) 發生故障報警，並將故障報警信息記錄並顯示在界麵中。

3）可以對單個(ge) 照明回路實現開關(guan) 控製；每個(ge) 模塊、樓層都有相應的模塊控製開關(guan) 和樓層控製開關(guan) ，也可以一個(ge) 模塊或者整個(ge) 樓層實現開關(guan) 控製。

4）開關(guan) 驅動器支持過零觸發功能，負載（燈具）的分合操作僅(jin) 在交流電過零時進行；可有效減少電磁幹擾以及對電網的衝(chong) 擊，延長燈具與(yu) 控製裝置的壽命。

5）對每個(ge) 照明回路可以預設掉電狀態，當照明電源掉電時，開關(guan) 驅動器會(hui) 自動切換到預設的掉電狀態；確保重新上電時燈具的開關(guan) 狀態是確定與(yu) 可控的。

6）拖動調光控件，照明設備從(cong) 0%到100%進行調光，可以對單個(ge) 照明回路實現調光控製，調光總控可以對一個(ge) 模塊的照明回路實現調光控製，也可以對多個(ge) 照明回路實現調光控製，通過圖標的亮滅狀態反饋現場開關(guan) 的狀態。

7）點擊場景控件，打開或者關(guan) 閉對應場景設置，軟件界麵上顯示不同的場景模式和場景功能，通過圖標的亮滅顯示對應的場景狀態是打開還是關(guan) 閉。

8）設置定時時間，確認時間點後，對該事件點執行的動作進行設置，設置燈在設定的時間點亮或者滅。

9）係統可以通過預設的當地經緯度信息，自動計算每天的日升日落時間；根據天文時鍾控製照明開關(guan) ，實現日落開燈、日出關(guan) 燈的功能。

10）所有定時控製計劃均可下發保存至驅動模塊；當上位機係統故障或模塊離線時，驅動模塊可以利用自帶的RTC時鍾維持定時控製計劃的正常執行，不影響日常的照明控製效果。

11）係統結構是分布式總線結構；係統內(nei) 各元件不依賴於(yu) 其他元件而能夠獨立工作；係統內(nei) 各元件可以通過程序的設定實現功能的多樣性。

12）預留BA或三方集成平台接口，采用modbus、opc等方式。

5.5設備選型

6結束語

智能照明控製係統在軌道交通領域大有可為(wei) 。該係統可顯著降低照明能耗、減少運營成本、提高照明質量和交通安全性，實現了智能化自動化管理。未來，可持續發展理念和物聯網技術將進一步推動其在軌道交通中廣泛應用，但投資成本和技術創新也是製約因素。因此，持續加大研發投入、加快技術進步，是推動其在該領域取得更大發展的關(guan) 鍵。

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