浅谈某项目地铁照明设计

浅谈某地铁项目LED照电路明设计-1-浅谈某地铁项目LED照明电路设计徐永江1.概述此地铁项目，全线设于地下，车辆为4节编组,并将采用无人驾驶列车运行。根据,合同要求，项目将采取LED照明技术，针对项目要求，如何做到维持客室内正常照明和紧急照明强度和可靠性的前提下，控制成本，并尽可能的节约能源，是本文中将着重讨论的。2.客室照明系统电路设计目前地铁LED照明的电压为24V，而地铁照明线路电压一般为直流110V，这就意味这对于LED灯具本身，必然需要一个电源驱动。根据灯具电源驱动的不同，设计两种方案：分布式驱动电源方案和集中驱动电源方案。2.1分布式驱动电源方案分布式驱动电源方案应用较广，以老式传统荧光灯为代表，而新型的LED光源也可采用此方案。分布式驱动方案是指在每个灯具都配有一个电源驱动，驱动电源模块可安装在灯具背部或灯体内，也可集成在LED灯管管角处。在此次项目中，考虑到灯具空间限制，采用LED灯带式设计，电源模块集成于灯具背部。照明电路整体方案与传统荧光灯照明如出一辙，采用电源环路设置，单个灯具故障不会影响其它灯具供电和照明【1】，具体电路图如下：图1分布式驱动照明电路2.2集中驱动电源方案相对分布式驱动电源方案，新型LED光源照明系统更多的趋向于集中驱动方案，具体的优缺点将在下文进行详细讨论。就项目本身而言，对于客室照明设置三路控制电路，两路正常照明灯带，一路紧急照明灯带，左右两路正常照明灯具，间隔分布，只需在每路灯带设置二个电源即可保证正常照明工作，同时也可有效提高照明线路的可靠性，单个电源失效不会造成整体照明失效。与分布式驱动电源电路方案一样，单个灯具故障不会影响其它灯具供电和照明。因紧急照明灯为门区上方光源，所以紧急照明回路仅需一个电源即可。紧急情况下，紧急照明信号将由正常的低电平切换为高电平，客室照明自动切换为紧急照明模式，通过蓄电池供电，紧急照明电路备用电源启用，紧急照明灯点亮。具体电路图如图2浅谈某地铁项目LED照电路明设计-2-图2集中式驱动照明电路2.3设计方案分析针对以上两种照明系统电路设计方案，从不同角度进行比较和分析。详见下表1:表1分散驱动电源盒集中驱动电源方案对比项点分布式供电方案集中式供电方案电源数量每个灯具一个电源一节车需26个电源一节车4个电源资源利用率利用率低利用率高散热温升高，电源多，散热存在问题，影响灯具寿命电源和灯体分开布置，不存在散热问题电磁干扰电源多，干扰大电源少，干扰小，易于控制可靠性可靠性较高电源少，需特殊设计增强可靠性安装空间较大最小电气配线配线复杂配线简单成本电源多，成本略高电源少，成本略低从以上分析可以看出，集中驱动电源方案有明显优势，也有明显略势。下文将就增强集中电源的方案的可靠性进行讨论。2.4可靠性对于分布式驱动方案，由于每个灯都配有一个电源，单个电源故障，仅影响单个灯,可靠性较高，过在此不做过多讨论。对于集中驱动方案，由于电源数量的减少，虽然当这一路中的一个灯具或多个灯具不亮时，是不会影响其他灯具正常工作的。但当驱动电源故障时，其控制的一路所有灯具不亮，导致可靠性的下降，故设计出两种加强可靠性方案。2.4.1方案一采用双备份电源。同一电路上的灯具均由两个驱动电源控制，一个电源正常工作，另一个电源处于备份状态，一旦一个电源出现故障，将自动切换到另一个电源工作。电源供电系统服从指数分布，假设单个电源故障率为λ，那么单独使用一个电源的MTF为1/λ，而采取本方案后，MTBF提高为1/λ+1/2λ,由此可见，可靠性得到了显著提高。具体可参考附图2，集中式驱动照明电路电源部分。2.4.2方案二采用智能检测电路。在地铁运行时，照明电路电源一旦损坏或者输出异常，智能检测电路检测到异常电源则立即切换到备用电源，也即是电源冗余系统。电源冗余系统采用4+1+1结构，4个AC220V供电电源，1个备份AC220V电源，及1个浅谈某地铁项目LED照电路明设计-3-紧急照明电源。通过电源冗余检测系统将备份电源切换到故障电源电路上，保证正常照明不受影响。电路原理图如下图3。DC110V输入AC220V输入或DC110V输入联动切换电路备用电源正常照明供电电源LED灯模组故障检测系统信号检测切换控制图3智能检测电路电路图3.结束语本文介绍了某地铁项目车辆照明系统的两种电路设计方案，并从多个角度比较了两种照明设计方法的特点，同时针对集中控制式照明系统可靠性较低这一特点，设计出两套对应方案以增强其可靠性。多种方案的设计为日后项目设计阶段打好了基础，以便找到最适合本项目的设计方案，在成本，可靠性，乘客舒适度等多方面找到一个合理的平衡点。参考文献【1】柳晓峰，上海轨道交通11号线南段工程车辆照明系统设计与研究