铁路站台照明系统的自动控制

孙建军

（北京铁路局天津能源管理监测站 天津 300140）

随着我国高铁时代的来临，铁路客运车站已由单一站房转变为由不同交通方式有机结合的换乘中心，更加注重为旅客提供良好的综合服务和舒适的站内空间。铁路站房建筑标准的提升、站内设施的增加以及旅客对乘车体验要求的提高，使得铁路站房的能耗水平大幅攀升，但是在用能设备的管理、维护和操作上，在节能管理的体系和制度建设上没有得到相应的改进和发展，基本上还停留在粗放型的管理水平，与节能型可持续发展经济的要求相距甚远。

本文以北京北站为例，针对铁路客站站台照明的管理现状，分析存在的节能潜力，制订自动控制的改造方案，并对实施改造后的节能效益进行测试和总结。

1 北京北站站台照明的管理现状

1.1 北京北站的基本概况

北京北站改造工程于2005年动工，2009年主站房正式投入使用。车站呈南北纵向，共有地上六层和地下两层。设有旅客候车、售票、安检等功能设施，并与地铁、公交直接换乘。北京北站建筑面积21467m2，年发送旅客250万人次，日到发列车26对。车站24h内客流量密度不同，其中6:00～24:00间客流量较大，其余时间没有到发车次，仅有少量晚点或其他原因暂时滞留的待发旅客。

北京北站作为北京“四主铁路枢纽”之一，是高铁时代火车站设计理念、建筑结构和客站体量等风格的代表之作。新北京北站已经正式运行多年，各种耗能设备运行状况和数据统计采集已经进入平稳期，因此选择北京北站作为本文的研究对象。

1.2 站台照明的基本情况

北京北站共有11个站台，站台照明由12列灯提供(其中第1站台为两路照明），每列82盏，合计984盏。灯具为金属卤化物灯，单盏功率为150W，总功率为147.6kW。两盏灯纵向间距为8米左右，灯具距地面高12m～15m。

站台照明灯具分布图

1.3 站台照明的控制原理

站台照明分为3个控制箱，分别是AL1、AL2、ALE。其中AL1、AL2为照明配电箱，ALE为应急照明箱。站台照明灯控制原理如下。

1.3.1 下图第一组灯由AL1配电箱的“I1”号断路器的3相和AL2的配电箱“I1”号断路器的3相供电；第二组灯由AL1配电箱的“I2”号断路器的3相和AL2的配电箱“I2”号断路器的3相供电，以此类推，AL1、AL2配电箱中各12组3P断路器分别控制11个站台的12路照明。

配电箱出线图

1.3.2 每个站台的照明灯具分别由AL1、AL2中各1组断路器（共6组单相）供电；柜号、相数间隔开（如下图,图中以11站台和12站台照明为例）。

控制原理图

1.4 站台照明的使用现状

1.4.1 根据列车到达的时间和停靠的站台由人工控制照明灯具的启停，晚上24点后灯具全部关闭，5点开始启动照明。

1.4.2 列车进站前值班员按下配电箱箱体上的按钮；每个按钮启动1个接触器，通过2个断路器引出3相6出线至站台照明灯，使对应两列的照明灯以间隔方式亮起（每列的半数灯点亮）。列车进站时值班员一般会同时启动两个接触器，将相邻站台2列灯全部开启。

2 现有站台照明管理模式存在的问题

2.1 浪费电能

按照GBJ133-90《民用建筑照明设计标准》中铁路照明照度标准的规定，铁路有棚站台的照度标准最低为15Lx。列车进站时两路照明灯全部开启后产生的照度供给是完全超出需求标准的，因此超标部分的电力消耗就是浪费，这一现象在其他高铁车站同样存在。

2.2 影响旅客乘降质量和人身安全

随着铁路客运车站规模的扩大和候车环境的不断提升，能源消耗尤其是电力消耗越来越大，车站的成本压力剧增。有时候车站为了降低成本支出、完成节能任务会采取一些非常规的管理手段，例如晚开、早关站台照明灯，减少使用时间；列车到达时只开一组照明灯；照明器具损坏时不及时更换等等。这些方式虽然能够减少电力消耗，但是降低了旅客的乘降质量，甚至会影响旅客的人身安全。

2.3 增大人工的劳动强度

现有照明系统的控制方式落后，基本上为值班人员的手动操作，劳动强度大，许多值班员工作任务较多，操作时间上不能达到精细化控制。尽管目前有些铁路客站配备了BAS系统（楼宇自动化系统）对设备进行集中管理，但是站台照明只能按照提前设定好的时间表操控，无法根据实时的环境参数和设施功能需求优化运行，缺乏灵活性。

2.4 没有科学的监测手段

旅客流量、站台环境和天气变化等不确定因素都能影响站台照明的电力能耗，由于车站缺少科学的监测手段，不能通过监测设备采集实时数据，无法调整和优化控制方式，因此在目前的管理模式下，很难实现旅客舒适安全出行和车站节能降耗双赢的局面。

3 站台照明自动控制的实施方案

3.1 设计思路

通过照度传感器实时监测站台照度，以国标规定的照度标准为依据调整照明灯具的开启，实现精细化控制，从而达到节能降耗的目的。将站台照明分为有车进站场景和无车进站场景。有车进站时，增开站台灯，保证照度等级到达规范要求；在无车进站场景时，减开或关闭站台灯，照度等级调整为最低保证照度。

3.2 站台照明自动控制的实施方案

3.2.1 对原有的照明配电箱进行改造，将配电箱内控制站台照明的每一相线路上加装继电器，通过通讯线与自动控制系统后台连接，作为远程控制通讯链路。系统后台通过PLC编程逻辑控制，综合分析上述监测数据，控制照明输出。

3.2.2 站台雨棚装设照度传感器，实时监测雨棚下的自然光照度。传感器安装数量根据照度传感器的监测范围和站台雨棚大小确定。照度传感器通过通讯线与自动控制系统后台连接，为站台照明的精细控制提供信息。

3.2.3 在每个站台端设置红外传感器，用于检测是否有列车进站。红外传感器通过通讯线连接到自动控制系统后台，提供列车进站情况，系统后台依据照度传感器提供的照度信息，对当前站台照明控制组件发出自动管理命令。

3.2.4 将每个站台的照明灯具按照间隔分布平均分为6组，每一组均能单独控制灯具的启闭。以站台自然光照度15LX为站台照明的启闭标准。当自然光照度＞15LX时，站台6组照明灯具全部关闭；当自然光照度≤15LX时，随着自然光照度变小分别开启1、2、3、4、5组照明；当自然光照度≤5LX时，6组照明全部开启。

站台照明自动控制系统的操作界面

3.2.5 站台照明自动控制系统包括手动和自动两种模式，自动模式是通过系统后台发出指令，相应的智能操动机构自动完成。在自动模式出现异常时可以切换为手动模式进行控制，手动模式可通过控制柜上原有的控制按钮完成。

4 站台照明自动控制的效益分析及应用展望

4.1 现场测试结果

4.1.1 第一次现场测试。2012年8月17日8:00～8月18日8:00，测试时间为24h，站台照明采用原有的手动控制模式，消耗电力468.2 kW·h。8月19日8:00～8月20日8:00，测试时间为24小时，站台照明采用自动控制模式，消耗电力394.1kW·h。两种控制模式相比较，自动控制比手动控制节约用电74.1kW·h，节电率为15.8%。

4.1.2 第二次现场测试。2012年10月15日10:00～10月16日10:00，测试时间为24h，站台照明采用原有的手动控制模式，消耗电力634.9kW·h。10月16日10:00～10月17日10:00，测试时间为24h，站台照明采用自动控制模式，消耗电力452.9kW·h。两种控制模式相比较，自动控制比手动控制节约用电182kW·h，节电率为28.7%。

4.2 效益分析

4.2.1 第一次测试期日节电74.1kW·h，第二次测试期日节电182 kW·h，综合两次现场测试结果，采用站台照明自动控制后平均日节电128kW·h，节电率为23.2%。全年可节电46720kW·h，以北京地区铁路用电单价0.955元/kW·h计算，节约电力成本支出44618元。两次测试分别处在夏、秋两个季节，从数据上明显看出秋季的节电效果较夏季高出一倍以上，可以预计在冬季照明时间加长的情况下节电效果会更加明显。

4.2.2 北京北站站台照明灯具采用的是金属卤化物灯，单盏功率为150W。尽管金属卤化物灯已经属于技术性能先进、品质优秀的电光源，但是其也有自身的缺陷，如俗称“冷光源”，视觉舒适度欠佳；紫外线放射高；产生频闪效应；单体功率较大等等。如能以LED灯或高效节能灯替代，节电效果更佳。例如青岛法兰克（Frank）微电子有限公司以50W 和60W 的高频率节能灯替代400W的金属卤化物灯，分别用于室内羽毛球场和企业的生产车间，替代后的节电率达到了87%和81%。

4.2.3 站台照明自动化控制属于后期的节能改造项目，需要安装电能监测装置、红外线传感器、照度传感器等设备，还要与铁路的其他行车软件无缝连接，实现信息数据共享，除正常施工成本外会还有一些重复性投资，若能将站台照明自动控制纳入车站的前期设计规划中，与车站同步建成使用，必将减少建设成本，投资回报期会更短。

4.3 应用展望

站台照明自动化控制只是北京北站能源管控系统中的一部分。北京北站能源管控系统针对车站冷热源、空调、通风系统、电梯、照明系统、引导显示和其他系统等七类重点耗能设备，通过对“监测-分析-管控”这一不断循环过程的优化，从技术上和管理上最大程度的实现铁路客站的节能降耗。当前，我国铁路客站正处在大规模建设时期，到2012年底已经建成800多座现代化铁路客站，站台照明自动化控制将会对这些新车站的能源管理与测控提供宝贵的经验。