福州地铁1号线车辆客室照明系统设计与验证

2016-03-11 16:23刘静李作良
中国高新技术企业 2016年7期

刘静 李作良

摘要:轨道交通车辆内部照明作为电气照明系统的一部分,在一定程度上反映了轨道车辆技术的发展进程。福州地铁1号线车辆客室照明系统主要由正常1路、正常2路、应急照明交叉排列组成。文章从客室照明方案设计、模拟仿真分析、试验验证三个方面着手,对其车上电气模块中的客室照明系统进行了研究。

关键词:福州地铁;车辆客室;电气照明系统;正常照明;应急照明 文献标识码:A

中图分类号:U270 文章编号:1009-2374(2016)07-0017-02 DOI:10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.07.009

1 概述

福州市轨道交通1号线车辆以最高80km/h的速度运行,是4M2T配置的6辆编组B型铝合金地铁,主要由承载结构、内装、设备、照明系统、列车广播及显示器件、空气调节装置、采暖装置和车辆联挂用的车钩缓冲装置等组成。在满足车辆性能条件下,车辆平均国产化率达到70%,其中电气牵引系统国产化率已达到40%。轨道交通车辆客室照明作为电气照明的一部分,扮演着重要角色。它伴随着轨道车辆技术的发展而发展,从外观和实用性能上都有了很大改进。

2 客室照明总体设计

福州地铁1号线车辆客室照明系统主要分为正常1路、正常2路和应急照明。

2.1 客室照明设计方案

客室整个长度内沿内顶板及通风格栅两侧均匀分布两条照明灯带,在每个门区上方布置应急照明灯具,应急照明装置与门区的正常照明装置采用同一光源,以使车厢内光线柔和、均匀,使乘客感觉舒适为原则进行方案设计。客室照明分为正常照明和应急照明两部分。客室内设三条独立照明电路,包括两条主照明和一条应急照明。正常照明电路和应急照明电路的灯源是交叉排列的。如果一条电路故障,贯穿全车厢的其他电路的照明是均匀分布的,每辆车每条线路都由独立的断路器进行保护。客室照明灯具布置如图1所示:

主照明电路供电电压为AC220V,应急照明电路的供电电压为DC110V。正常情况下,主照明和应急照明都工作,当车内正常照明失效时,应急照明由蓄电池供电,且能保证在辅助电源断电情况下使用45min。

客室照明控制选择开关位于司机室内,由应急照明、1路照明、2路照明、全照明、照明关断五个档位组成。在DC110V电供给条件下控制照明开启情况,经电源转换模块后同时给应急照明供电。正常1路照明和正常2路照明分别由不同的断路器控制给电。正常情况下,司机可以由受控司机室对主照明和应急照明的工作状态进行控制,照明接通的维持不受控于主控制器钥匙。

2.2 照明灯具选型分析

客室照明选用荧光灯灯具,既能使整体结构美观大方、线条简洁流畅,符合车厢设计风格的要求,同时灯具外侧与车厢顶部浑然一体,又体现出自然美感。

(1)选用目前城市轨道交通车辆(地铁、轻轨、动车)及铁路客车上最为常用的T8型灯管;(2)选用以聚碳酸脂(PC)为主要材料制成的灯罩,同时在PC材料中加透光剂,使透光率、折射率提高。与传统的灯罩配料不同,结合光学的综合设计,使灯罩透光区的光线均匀度在85%以上,同时将灯罩透光区表面光亮度控制在5000cd/m2内不会有视觉的眩光现象;(3)选用铝合金内置散热条方式灯体,其重量轻,保证了良好的散热,使灯具温升不大于10K;(4)每个灯具一侧与车顶采用铰接连接,另一侧以拉紧锁连接在铝型材上,可方便清洁或更换灯具。

3 模拟照度仿真分析

3.1 客室正常照明仿真模拟

经仿真模拟可得出客室开启全照明时平均照度为497Lx。

3.2 客室应急照明仿真模拟

灯具断面、出光图与正常照明相同,在每个门区设置两个应急照明灯。

经仿真模拟可得出客室仅开启应急照明时平均照度为224Lx。

4 照度试验

根据铁道客车电气照明测试要求要求,试验时被测列车车内整洁,背景照度低于0.1lx;被试列车由额定电压供电,列车蓄电池充满;被测照明灯累计点燃时间大于150小时;试验开始前,打开所有照明设备,使其工作20分钟以上。试验过程中,除测试人员之外,没有其他人员在车上走动。

在客室内选取典型测点,在距离地板0.8m处测量该点的照度。

测量时将照度计的感光元件水平放于规定位置,待照度计的读数趋于稳定之后方可读数,每一测点连续读3个数值,取其算术平均值作为该点的照度平均值。

根据公式:

照明均匀度=照明最差测点处的照度/平均照度

通过计算得到客室正常照明平均照度为506Lx,均匀度为0.834;客室应急照明平均照度为230Lx,均匀度为0.852。

5 结语

文章通过模拟仿真和试验手段,验证了福州地铁1号线车辆客室照明的设计方案满足铁道客车电气照明技术要求。客室照明系统在应急状态和正常工作状态下,距离地板面高度800mm处测得的客室荧光灯照明平均照度不低于230lx,照明均匀度高于1∶1.3。

本课题的研究拥有广阔的发展前景,不仅在地铁方面有着很大的潜力,而且在动车组方面也会有巨大的发展空间。众所周知,动车组中的先进技术以及先进设备都是先搭载在城轨列车中试运行,若效果好、故障率低,则会进一步推广到动车组当中去。因此,本课题的重要意义绝非仅仅止步于城轨列车,其深远影响是为动车组提供良好的技术基础以及数据保障。

参考文献

[1] 刘军良,钟碧羿.城轨车辆客室LED照明的特点及灯具设计选型分析[J].电力机车与城轨车辆,2010,(2).

[2] 刘跃群.光源电器原理和应用技术[M].北京:化学工业出版社,2003.

[3] 贾景坊.智能照明系统在广州地铁新线中应用的可行性研究[J].机电工程技术,2010,(5).

[4] 石亮.荧光灯镇流器的火灾隐患检测技术研究[D].北京建筑工程学院,2010.

[5] 铁道客车电气照明技术条件(TB/T 2917-1998)[S].

作者简介:刘静(1986-),女,河北唐山人,供职于中车唐山机车车辆有限公司,研究方向:轨道交通车辆电气系统研发设计和试验;李作良(1984-),男,甘肃兰州人,供职于中车唐山机车车辆有限公司,研究方向:轨道交通车辆机械系统研发设计和试验。

(责任编辑:黄银芳)