中国标准动车组客室照明智能调光调色温系统研究与设计

陈　晨

（长春轨道客车股份有限公司铁路客车开发部,长春 130062）

中国标准动车组客室照明智能调光调色温系统研究与设计

陈晨

（长春轨道客车股份有限公司铁路客车开发部,长春 130062）

本文阐述了中国标准动车组客室照明智能调光调色温系统的研究与设计。

中国标准动车组;客室照明;智能;调光;调色温

1　引言

随着高速列车技术的飞速发展及多种型号高速列车技术的比拼，旅客界面的设计面临着越来越大的挑战，除了满足实用性要求，更高的要求越来越体现在人性化的设计及结构和功能性创新。中国标准动车组的客室照明在满足照明的条件下增加了智能调光调色温系统设计。列车在不同的环境下对车厢灯光的亮度和色温有着不同的要求，传统的列车车厢照明往往缺乏亮度和色温调节功能，即使目前已经出现了可以调节灯具亮度和色温的装置，但是这些装置控制方法较复杂，输出的控制信号易受外界干扰，抗震动性较差，不适于安装在高速运行的火车上。

2　系统概述

中国标准动车组车内照明系统可以分为客室照明和其他照明，在每辆车的客室左右行李架上各安装两组灯带。客室中顶板四周安装一组灯池。行李架下盖板安装阅读灯。其他照明由平顶板筒灯和隐光灯带组成。中国标准动车组的车内照明系统设计标准为TB/T2917《铁道客车电气照明技术条件》，客室照明照度设计理论值为200lx，其中客室照明的行李架灯及顶部灯带能够实现智能调光调色温功能。车内照明系统分别由四个单独的电路为其供电，考虑到电路的冗余设计，特将电路设置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EN50155和IEC60571使用DC110V供电电压。

3　调光调色温系统研究

系统介绍：

灯具由多种色温的LED光源组成，通过智能调节这几种色温光源的相对亮度来实现调光调色温的目的。系统由高精度光传感器、供电电路、信号处理电路（包括光信号检测电路模拟信号检测、MCU处理电路）、显示电路和故障信号输出电路、PWM信号输出电路组成。供电电路用于为各单元电路供电；信号处理电路用于采集各种外部信号进行分析处理，并输出PWM调光信号供给灯具使用；显示电路是用于显示相关参数设置；故障信号输出电路用于向用户提供系统故障报警提示。调光控制电路由高精度光传感器、供电电路、光信号检测电路模拟信号检测、司机室信号检测、MCU处理电路、PWM信号输出电路、显示电路和故障信号输出电路组成。调色控制电路由供电电路、司机室信号检测、时钟信号、MCU处理电路、PWM信号输出电路、显示电路和故障信号输出电路组成。

供电电路采用DC/DC电源模块，将DC110V电压转换为稳定的DC12V电压，为各单元电路供电。信号处理电路通过单片机采集高精度光传感器和司机室控制信号将其处理成微弱的5V电压的PWM调光信号，放大整形成抗干扰能力较强的12V电压PWM输出信号输出给灯具。显示电路是用于显示和设置控制器的相关参数，其特征在于采用的是LCD液晶显示屏；液晶屏采用串口通讯方式，具有很好的抗干扰能力。故障信号输出电路用于向用户提供系统故障报警提示，其特征是采用继电器的触点开或关信号作为故障信号，既可以实现信号和信号之间的隔离，又可以承载较大的电流故障信号通过。该调光调色温控制器抗干扰能力强，耐震动，同时运行稳定、功耗小，特别适用于安装在高速运行的火车上。

4　实际应用

中国标准动车组的客室照明部件采用了智能调光调色温系统。该系统由高精度光传感器、照明控制器、电源模块、灯具组成。该系统照明控制器将供电电路、信号处理电路（包括光信号检测电路模拟信号检测、MCU处理电路）、显示电路和故障信号输出电路、PWM信号输出电路集成为一个部件。可以实现客室照度和色温多种模式控制。车内照明系统模式构成如表1所示。

表1　车内照明系统模式构成

4.1 自动模式

照明控制器中设定一个客室照度参数平均照度200lx。环境光采集器实时收集外界照度，将采集到的数据发送给照明控制器。照明控制器将照度数据与设定值进行比较运算处理后，发送指令给智能LED驱动电源。智能LED驱动电源根据收到的指令调整客室内所有LED光源的亮度。使地面平均照度在主照明有效照度范围内恒定在200lx。客室照明在自动模式下设置两种色温状态，色温的自动控制是通过速度传感器反馈的速度信号给网络，网络发出信号给照明控制器，从而控制客室照明的色温模式。在车辆速度≥5km/h时，客室色温为4500k，在车辆速度＜5km/h时，客室色温为6000k。

4.2 其余模式

除自动模式外，其余模式由乘务人员随着车辆状态手动调节。夜间模式可以实现暖色调3000k的色温，照度达到100%；睡眠模式给旅客提供暗一些的33%照度及3000k暖色温；另外三种模式均为照度达到100%，可以对客室各部位灯具的开关进行控制。

5　结语

中国标准动车组车内照明系统方案在功能上不但能满足TB/ T2917《铁道客车电气照明技术条件》标准的照度及均匀度要求，在设计时考虑到LED的光衰特性，照度可以在运行5年时间以内均能满足标准要求，不但如此在功能上加入了人性化的设计和功能性创新，加入了智能调光调色温功能，更好的实现了实用性与人性化设计的完美结合。中国标准动车组车内照明系统其结构特点为客室照明全部采用隐光源照明方式，光照柔和不刺眼，美工效果具有现代感，简约大方。终上所述，中国标准动车组车内照明系统特点如下：（1）节约能源：可根据外界亮度自动调节灯具照度；（2）色温智能调节：可根据昼夜、行驶速度等自动和手动改变客室灯具的色温；（3）使用寿命长：整车采用LED光源，平均照度值可达到200lx；（4）美工效果简约大方。

[1]铁道客车电气照明技术条件[S].TB/T 2917.

[2]铁路照明照度标准[S].TB494-97.

[3]普通照明用LED模块安全要求[S].GB24819-2009

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.125