对铁路站场照明系统智能化改造的探究
来源:用户上传
作者:
摘要：本系统的目的是为铁路站场提供可靠的夜间照明，实现自动感应控制。当夜间有火车进入灯桥灯塔的照明范围内时，照明自动开启;火车离开照明范围并经过预设的延时时间后照明自动关闭。本系统旨在精简夜间作业流程，并实现电力资源的高效利用。
关键词：技术改造;智能照明控制;节能
中图分类号：TP271 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）03-0174-01
1 立项背景
铁运公司灯桥灯塔长期以来一直采用手动控制，不但夜间铁路进车流程繁琐，还造成了电力资源的浪费。为践行节能减排，我们规划设计了铁路照明智能控制系统，本系统能够实现自动感应控制和分时控制，当夜间有持卡火车进入灯桥或灯塔照明范围内时照明灯具自动开启，当火车离开照明范围并经过预设的延时时间后照明自动关闭。本系统旨在精简工作人员夜间现场作业流程，并实现对电力资源的高效利用。
2 设计要求
照明控制方案要求能够实现：根据铁路站场或连接线是否有行车作业来针对性地控制现场照明。有行车作业时，照明正常点亮，机车离开一定时间后照明关闭。控制系统能够和现有铁路调车系统协同工作，做到精简高效。控制层硬件设有手动开关，方便有其他需求时能够手动开启。根据上述要求，我们初步选定了以下几个控制方案：
方案1：6502联锁信号控制方案。
通过信号机械室内6502联锁设备采集相关继电器的进路信号形成控制指令，实现对照明的自动控制。手动控制开关设在控制终端操作面板，由调度员根据现场人员具体工作需求进行应急手动控制。
方案优点：本控制方案建立在原有联锁系统基础上，无需在铁路站场额外安装控制终端。自动照明控制可与机车运行高度同步，无需进行额外操作。
方案缺点：需要对原有设备进行接口改动，信号采集点多、工作量大。楼内现有设备状态差别较大，改造过程可能对信号及轨道电路控制产生不利影响。
方案2：GPRS集成总控方案。
智能控制集中系统由GPRS定位系统、WES传输系统、单灯控制系统组成，智能集控器接收主站下发的命令，存储并下发至终端设备，接收返回的信息，实现对回路控制器、照明控制器等终端设备的数据、状态采集、操作指令下发及故障上报等功能。
方案优点：可在WES系统内实时监测整个车场灯具的照明状态，控制器还能显示单灯状态，方便进行日常维修。
方案缺点：需要建立服务器总站，现场除集中控制器外还要设立单灯控制器，总成本较高，各铁路站场之间作业相互独立，集中控制意义有限。
方案3：蓝牙感应智能控制方案。
智能控制系统采用蓝牙无线感应控制模式，能够正确识别进入灯桥、灯塔照明范围内的机车。蓝牙信号源位置设定在机车驾驶室内，使用便携式天线，由机车内部电源供电。照明控制器具备独立的漏电保护装置和防水防尘能力，内置时钟控制器，在白天处于休眠状态;夜间智能照明控制器自动运行，照明控制器的内置时钟和启动/停止工作时间均可由现场操作人员自行设定。
列车在站场区域的运行速度约为20Km/h（5m/s），为保证车上作业人员和战场内行走人员有足够的反应时间（30s左右），感应距离应比投光灯照射极限距离远150米以上。当机车停留在灯桥灯塔照明范围内时，灯具持续开启，机车离开感应范围后一段时间，照明控制器切断主线路电源，灯桥灯塔照明停止。蓝牙信号源功率小、效率高，能够节约更多电力资源。
经研究对比，最终确定使用蓝牙感应智能控制方案更加符合实际生产要求。
3 蓝牙感应智能控制方案设计
3.1 照明控制层硬件设计方案
3.1.1 照明控制器
控制器模块采用ControlTech品牌CTD-204型号，该模块输入电压24V DC，可通过贴膜按键和液晶屏查询信号状态，并可以设置时间参数、延时参数和时钟控制参数等。时钟控制参数根据本市经纬度自动进行调节，亮灯延时参数设为5分钟。照明控制器通过接触器控制照明线路，接触器、380V、220V断路器（空气开关）均使用Schneider施耐德品牌。
3.1.2 直流电源
照明控制器需要24V直流電供电，电源采用明纬MDR-40-24型号，输入电压为220VAC，输出24VDC/1.7A直流电，自带短路/过负载/过电压保护，输出电流分别供给控制器模块和手动控制端子。
3.1.3 蓝牙信号接收天线
蓝牙信号通过外接天线输出至照明控制器，天线输入的模拟信号在控制器内转换为数字信号，智能控制器通过I/O端子输出24V直流电控制接触器吸合或断开。
3.2 照明控制层硬件现场布置
3.2.1 蓝牙接收距离和整体布局
灯桥灯塔分布相距较远，故采用独立蓝牙信号接收方案，手动控制开关依据就近原则分别布置。根据区域布局和实际测距，蓝牙模块感应距离设定为300-400米，这个距离可以保证机车在照明范围内始终处于信号稳定状态，列车在进入站场时有一定的初速度，400米的亮灯距离使机车司机能够对现场状况做出及时判断。
3.2.2 蓝牙信号接收天线垂直布局
由于现场环境较为复杂，蓝牙天线安装高度均通过现场调试确定。车厢高度约为3米，安装高度大于3米即可避免被站场停放的列车车厢影响信号，选择视野开阔并且周边无遮挡的位置安装。
3.3 智能控制系统工作流程
根据智能照明系统总体设计思路，现场控制器终端程序主要流程如下：（1）由时钟控制器确定当前时间是否处于工作区间。（2）蓝牙信号接收模块开始运行。（3）接收到蓝牙信号后，控制器输出控制信号，主线路接触器吸合。（4）蓝牙信号消失后，控制器状态不变，延时程序启动。（5）当时间到达设定值后，控制器停止输出信号，主线路接触器断开，照明停止。 现场控制层硬件由总线型智能控制照明器、照明器电源、空气开关、接触器、手动开关等组成，安装于独立配电箱内，可实现功能如下：（1）智能照明控制器具备数字输出和模拟信号输出功能，可实现对LED照明灯具的智能控制和参数调整。（2）智能照明控制系统具备无线信号接收能力，能够感应蓝牙卡发射的无线信号。（3）智能照明控制器应具备本地操作面板，并带有液晶显示窗口，可本地查看LED灯运行状态，还可以通过按键操作对照明系统进行时间调节，开启/关闭时间调节，延时时长调节等功能。（4）现场控制硬件应具备可以绕过智能控制器的手动控制回路，保证相关设备和控制线路故障等紧急情况时，作业人员能够手动启闭照明。（5）智能照明控制箱应可靠接地，且现场总线接口具有防雷、防过压功能。控制器应具备IP65防护等级，保证在潮湿或者多尘的情况下能保持正常工作。
4 结语
智能控制是工业生产的发展方向，智能照明控制能够实现对電力资源的高效利用，做到低碳环保，节能降耗。合理使用智能控制照明可以显著延长灯桥/灯塔灯具使用寿命，还能节约人力资源，有效降低企业生产成本，具有良好的推广价值。
参考文献
[1] 廖芳芳.铁路行业电气节能的设计与应用[J].铁道工程学报，2017，34（08）：98-103+108.
Research on Railway Intelligent Lighting System
GU Ming-lei
（Railway Transportation Branch CO.，Qinhuangdao Port CO.， LTD，Qinhuangdao Hebei 066000）
Abstract：This system is designed to provide reliable night illumination for the railway field. When the train entering or leave the effective range at night， the lighting can be automatically turned on or off. This system is aimed to optimize the work efficiency and improve the power resource utilization.
Key words：technical transformation; intelligent lighting control; energy saving
转载注明来源:https://www.xzbu.com/8/view-14818613.htm
