直流照明技术在轨道交通工程中的应用浅析

直流照明技术在轨道交通工程中的应用
浅析
摘要：城市轨道交通工程照明用直流配电技术系统，是针对轨道交通车站
照明场景设计的一套系统的照明解决方案。

该系统主要由直流配电柜、照明主机、系统电源、传感器等单元组成，可实现照明系统的直流配电，DC220V输出为LED
照明灯供电，同时可提高照明配电的安全性。

灯具端配置带编码通讯功能的DC-DC电源，配合传感器联动，可实现智能调光，使得照明更加人性化，同时更加高
效节能。

关键词：直流照明轨道交通高效节能配电系统
相比较于传统的交流照明供电系统，直流照明配电系统在技术、模块、系统
调试、安全性等方面均得到明显的改善提升。

目前国内外缺乏直流照明技术相应
标准规范，这也制约了直流照明系统的应用及发展。

在城市轨道交通工程领域，
通过该直流照明配电技术的应用，可实现对系统产品的设计、安装、调试、验收
和运行维护的全过程进行规范指导，同时对于促进直流照明规范化、推动直流照
明技术发展具有十分重要的意义。

城市轨道交通工程照明用直流配电技术系统，是针对轨道交通车站照明场景
设计的一套系统的照明解决方案。

该系统主要由直流配电柜、照明主机、系统电源、传感器等单元组成，可实现照明系统的直流配电，DC220V输出为LED照明灯
供电，同时可提高照明配电的安全性。

灯具端配置带编码通讯功能的DC-DC电源，配合传感器联动，可实现智能调光，使得照明更加人性化，同时更加高效节能。

照明主机一方面可以远程控制直流配电柜，实现对直流配电柜的实时监测与控制，同时可以连接BAS系统，将照明控制纳入全站的管理系统。

1直流照明系统特点
1.1直流照明系统主要由直流配电柜、照明主机、DC-DC电源、传感器等单
元组成，可实现照明的直流配电，DC220V输出为LED灯供电，可提高照明配电的
安全性。

1.2 直流照明系统灯具端配置内置曼彻斯特编码通讯功能的DC-DC电源，并
配合传感器联动，可实现智能调光，按需照明，使得照明更加人性化，同时也实
现高效节能的目的。

1.3 直流照明系统主机一方面可以远程控制直流配电柜，实现对直流配电柜
的实时监测与控制，同时可以连接BAS系统，将照明控制纳入全站的管理系统。

2直流照明系统组成
轨道交通工程直流照明系统包括监控中心、成套直流配电柜、整流模块、控
制系统软件、照明灯具等，其中成套直流配电柜电源来自交流配电柜，直流配电
柜接入AC380V交流配电柜，通过内部整流变化后，转换成DC220V为照明配电，
监控中心可远程监控直流配电柜。

2.1直流配电系统
城市轨道交通每个车站有四个专用的照明配电室，主要分布在站厅层的A端
和B端，站台层的A端和B端。

每个照明配电室配有照明总箱，该照明总配电箱
为交流配电，从该站的低压总配电柜取电，再为该配电间的直流配电柜供电，直
流配电柜再输出直流电为就近区域的照明灯具回路配电，从而实现一套完整的照
明配电链路。

2.2控制系统软件
城市轨道交通每个车站的直流照明系统为一个独立的系统，与其他站点互不
关联。

照明主机通过网线与每一个直流配电柜相连接，BAS系统再通过RS485总
线与照明主机相连接。

BAS系统定时下发模式切换的时刻表给到照明主机，再分
发到直流配电柜，从而实现照明模式的切换。

同时在不同区域设置不同的传感器，如出入口配置照度传感器、设备区走道配置红外传感器、轨行区配置微波传感器，实现直流照明系统的自动化控制。

2.3直流配电柜
2.3.1 输入AC380V，输出DC220V（200~290V可调）；
2.3.2 完善的保护功能系统，具有输出过压保护、输出短路保护、输出限流
保护、过温报警保护等功能；
2.3.3 采用安全性较高的直流隔离供电模式，与大地隔离无回路，安全性高，可实现漏电流的精准检测，防止漏电导致人身意外触电事故发生；
2.3.4 系统采用AC/DC+DC/DC给LED灯具供电模式，具有高效率、高可靠性；
2.3.5 系统采用高智能化-本地存储各种运行模式，内置高精度时钟，可自
主定时执行，也可远程控制运行各种模式；
2.3.6 配置绝缘监测功能，监测回路漏电状况；
2.3.7 多场景照明控制模式：高峰模式、平峰模式、清扫模式、全亮模式、
停运模式、火灾模式，最大限度实现节能及与其他系统联动。

2.4整流模块
2.4.1 输出电压可调 200-285V，默认值240V；
2.4.2 工作温度范围：-20～+55℃；
2.4.3 输入过欠压保护，输出过压、过流及短路保护；
2.4.4 模块具有过温报警和保护功能；
2.4.5 交直流电源转换的核心部件，单模块功率为6kW；
3直流与交流照明的区别
3.1发光亮度不同
直流电灯泡：直流电灯泡发出的光是连续均匀的光。

交流电灯泡：由于交流电电压和电流方向是按一定频率不断改变的。

从而导
致交流电灯泡的发光亮度也随着而波动出现频闪。

3.2发光形式不同
直流电灯泡：直流电灯泡发出的光是连续均匀的光。

交流电灯泡：由于交流电电压和电流方向是按一定频率不断改变的。

从而导
致交流电灯泡的发光亮度也随着而波动出现频闪。

4直流照明设计原则与运行模式
4.1设计原则
4.1.1自动切换：定义照明场景模式，采用定时控制或远程联动控制，根据
要求自动切换照明模式，无需人为干预。

4.1.2按需照明：根据车站不同功能分区，划定照明区域，调节在不同时段
或模式下光通输出。

4.1.3反馈照明：设置红外、照度等传感器，在既定模式下，通过反馈动态
调节各区域灯具亮度。

4.2运行模式
直流配电系统可根据不同场景的灯光需求，配合传感器，进行多场景运行模
式设置及切换：高峰模式、平峰模式、清扫模式、全亮模式、停运模式、火灾模
式及自定义模式。

出入口通过照度传感器感知外界环境照度，自动调节灯光亮度，站厅层付费
与非付费区开启最高亮度，站台层候车门灯带通过微波探测器，探测列车行进位置，自动开关灯带；设备区房间内部亮度调至80%，设备区走道通过红外感应器，做到人来灯亮，人走灯暗；导向及站台板下照明通过定时控制器，实现定时开关。

5直流照明技术优势
5.1系统运行稳定可靠
在传统交流照明配电方案中，LED灯具上安装的是AC-DC电源，相对比较容
易出故障，一旦出现故障，需要登高拆装灯具进行维护更换，维护成本高。

直流照明配电方案是将传统的AC-DC电源内的AC-DC和DC-DC两个单元分离。

直流配电系统中灯具侧仅保留了稳定的DC-DC单元，减少了交直流转换的开关电
源寿命更长。

将前一级的AC-DC整流模块集中放置在地面的直流配电柜中，整流
模块支持热插拔，当整流模块故障时，可在带电的情况下更换故障模块，保证用
电设备不间断供电。

同时整流模块采用N+1的冗余设计，保证系统中某一整流模
块故障时整套系统仍可正常运行。

5.2调光方式简单快捷
本系统采用曼彻斯特编码通讯方式，不需要使用集中控制器和单灯控制器，
也不需要额外铺设信号控制线，利用直流输电线传输调光指令，DC-DC驱动电源
解析指令，对LED灯具进行调光。

外界难以干扰到调光指令，且信号通过有线的
方式传输，强电信号控制，调光更简单、稳定可靠。

5.3用电安全可控
直流照明配电技术采用直流DC220V配电，直流输出端悬浮不接地，当人体
触摸到正极或者负极中任意一根线缆的时候，不会形成回路，对人体不会造成触
电伤害。

同时系直流配电统实时监测线路绝缘、漏电流状态，机柜可以检测到漏
电的支路，当直流输电线上双极发生漏电现象，系统可切断输出，提高了用电安
全性。

6结语
直流照明智能控制系统一方面节能，另一方面智能控制系统对于运营来说节
省管理人力，降低轨道交通车站运营费用支出，对于轨道交通车站的建设及运营
成本管控具有一定的积极作用。

通过对轨道交通工程直流照明系统技术的研究，
为旅客出行营造更为舒适健康乘车环境。

参考文献：
[1]王德发秦岭，城市轨道交通全直流照明系统设计探讨，2019；
[2]中国工程建设标准化协会，直流照明系统技术规程，2020。