福州地铁1号线车辆客室照明系统设计与验证

　　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
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　　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。