高速动车组内部照明设计分析

张 莉 颜 平 苏文煜 赵金星 徐 可

(1.唐山轨道客车有限责任公司，河北唐山 063035;2.西安开天铁路电气股份有限公司，陕西西安 710065)

1 引言

随着我国高速铁路事业的蓬勃发展，人们对乘坐品质的要求也越来越高。列车照明系统作为旅客列车设计中的一部分，是重要的旅客界面，直接关系到旅客列车车内品质的改善和提高、旅客生理和心理舒适度。良好的照明环境不仅给人以舒适的享受，而且也是车辆设计旅客界面设计的核心。

本文以CRH3G高速动车组内部照明设计为例，简述高速动车组内部照明设计需要注意事项，并对今后的发展方向进行了简要的介绍。

2 内部照明系统的设计

“车内照明”系统作为一个整体，由客室照明及其他区域 (司机室、乘务员室、卫生间、过道等)照明组成。

2.1 供电系统的设计

高速动车组内部照明系统由四个单独的电路为其供电，分别为两路主照明和两路应急照明。对于主照明和应急照明，根据EN 50155和IEC 60571将使用DC 110V供电电压。在每列车内的左右各安装一组灯带。这两组灯带的每一个模块的供电将根据要求在每节车的中间分开。这个结构符合整车安全性要求。

2.2 光源灯具的选择

随着近几年我国倡导的“绿色照明工程”，CRH3G高速动车组整列车全部采用LED平面光源照明。LED平面光源照明灯具在照明领域的应用，是半导体发光材料技术高速发展及绿色照明理念逐步推广应用的产物。LED平面光源照明灯具具有节能、长寿命的众多优点。

在实际设计中，为保证光线柔和舒适，且车厢内部照明效果一致，我们选用的LED灯珠均采用人眼感觉较舒适的3985K±275K的色温区域，令乘客在车厢内不会因为灯光的原因导致不适现象。

2.3 结构设计

由于高速动车组车内有效空间狭小，CRH3G采用了行李架下盖板照明和边顶隐形光源照明。如图1所示，此结构是在原有CRH3、CRH5型车车内照明系统结构的基础上进行了优化。此结构便于照明系统的快速组装和后续的维护。

图1 内部照明Fig.1 Interior lighting

行李架下盖板灯为集成结构，包括:下盖板灯和灯罩板，安装在行李架下方的罩板内，作为第三方物流件发到行李架下盖板的供应商处，与行李架下盖板组成一个模块，在盖板供应商处完成组装工作。到厂后，只需要将行李架下盖板安装在车体上，而不需要单独组装灯具，大大缩短了动车组的组装生产周期。

行李架下盖板灯作为车厢乘客区的主照明使用，根据组件功能要求连接在主照明或应急照明供电回路上。为保证车体的整体外观一致性，行李架下盖板灯的灯体整体藏在车厢的内饰件内，仅出光处外露。考虑到该处灯光会直射到乘客座椅区和走廊区，为避免LED灯珠产生的灯珠群炫目效果对乘客视觉的损伤，同时最大限度的将光线均匀的分布在车厢内部，令车厢内照度均匀，光效柔和，在灯具上采用具有光线扩散效果的扩散PC/ABS板料作为透光板材料，该板料能够有效的扩散光线，令光线在有效照明空间内均匀分布，且有遮挡光源的效果，应用在动车组室内照明上，能更好的满足车厢内照明的视觉效果。

隐形灯带为集成结构，包括:不同长度的隐形灯和卡座组成，安装在边顶板上，作为第三方物流件发到客室边顶板的供应商处，与客室边顶板组成一个模块，在供应商处完成组装工作。到厂后，不需要单独进行组装，大大缩短了动车组的组装生产周期。

隐形灯带利用车体空间的有效遮挡，令乘客无法直接目视到灯带，但仍能够照亮车体顶部和行李放置区，既作为车厢行李架上方的主照明使用，也通过反射原理，将灯光与车顶部完美自然的融合，令乘客仰望或取行李时，既不会造成炫目效果，又给人以舒适的视觉效果。

平顶区使用5W的LED射灯作为主照明。LED射灯安装在平顶板上，此LED射灯的电子器件也是与灯体集成在一起的。

司机室射灯 (集成式)需要与司机室顶板插入总成相配，采用压力螺钉紧固的方式。

为了保证整车照明的可替换性及可维护性，在设计初期就进行了规划，整车均采用长度为1410mm的行李架下盖板灯、四种长度 (1990mm、1945mm、1890mm、1843mm)的隐形灯带、平板区采用LED射灯、司机室选用司机室射灯;为了避免同种灯有不同的机械、电气接口，在接插件上全部选用WAGO公司生产的接插式连接器，这样大大提高了整套系统的可替换性和可维护性。

出于防火的要求，设计中选用的所有非金属材料防火性能均执行标准DIN 5510-2可燃烧等级S3、烟雾扩散等级SR2、低落性等级ST2;接插式连接器首选WAGO公司制造;对于电缆的选择，应该坚持选用无卤单芯线材。

2.4 光学模拟

为验证这种车厢照明系统的照明效果，利用车厢与灯具的三维模拟图，我们将车厢光效进行了模拟，见图2、图3。

图2 3D效果Fig.2 3D effect drawing

从照度分析上可以看出，除车厢两端因为挡板的遮挡导致两端照度低于150lx外，车厢整体照度均达到150lx的照明要求，平均照度为162lx，最大照度为221lx，照度均匀，无明显的亮区暗区，符合UIC555和TB/T 2917要求。

综上所述，通过分析CRH3G高速动车组内部照明系统这个实例，我们可以得出高速动车组内部照明系统的设计理念:

(1)标准化、模块化、集成化，具有整体及部件的可替换性及可维护性;

(2)具有灵活的机械和电气接口，便于快速生产和装配，符合RAMS的设计原则;

(3)客室内平均照度不低于150lx，符合标准UIC 555和TB/T 2917要求，光线柔和舒适，照度均匀。

3 结论

本文以CRH3G动车室内照明为实例进行了设计上的验证和分析，包括对电路的设计、光源的选择、结构上的集成化等，为不断完善我国高速列车的室内照明设计提供参考性意见和建议，使乘客在旅行过程中感受到良好的车厢环境与高品质的服务质量。

通过这次设计的实施，也解决了LED平面光源照明灯具设计中的一些问题:

(1)进一步提高了 LED光源模块的可靠性设计;

(2)将照明技术与艺术审美结合在一起，创造了符合人们生理、心理需求的客室照明环境。

我们坚信随着LED照明技术的不断发展，其将在铁路、高铁车辆照明中会有更广阔的发展空间。

［1］李文华编.室内照明设计 ［M］.北京:中国水利水电出版社，2008.

［2］黄艳，吴爱莉.照明设计［M］.北京:中国青年出版社，2005.

［3］王声学，吴广宁，蒋伟，等.LED原理及照明应用［J］.灯与照明，2006(12):32～35.