浅谈某项目地铁照明设计

浅谈某地铁项目LED照明电路设计

徐永江

1.概述

此地铁项目，全线设于地下，车辆为4节编组,并将采用无人驾驶列车运行。根据,合同要求，项目将采取LED照明技术，

针对项目要求，如何做到维持客室内正常照明和紧急照明强度和可靠性的前提下，控制成本，并尽可能的节约能源，是本文中将着重讨论的。

2.客室照明系统电路设计

目前地铁LED照明的电压为24V，而地铁照明线路电压一般为直流110V，这就意味这对于LED灯具本身，必然需要一个电源驱动。根据灯具电源驱动的不同，设计两种方案：分布式驱动电源方案和集中驱动电源方案。

2.1分布式驱动电源方案

分布式驱动电源方案应用较广，以老式传统荧光灯为代表，而新型的LED光源也可采用此方案。分布式驱动方案是指在每个灯具都配有一个电源驱动，驱动电源模块可安装在灯具背部或灯体内，也可集成在LED灯管管角处。

在此次项目中，考虑到灯具空间限制，采用LED灯带式设计，电源模块集成于灯具背部。照明电路整体方案与传统荧光灯照明如出一辙，采用电源环路设置，单个灯具故障不会影响其它灯具供电和照明【1】，具体电路图如下：

图1 分布式驱动照明电路

2.2集中驱动电源方案

相对分布式驱动电源方案，新型LED光源照明系统更多的趋向于集中驱动方案，具体的优缺点将在下文进行详细讨论。

就项目本身而言，对于客室照明设置三路控制电路，两路正常照明灯带，一路紧急照明灯带，左右两路正常照明灯具，间隔分布，只需在每路灯带设置二个电源即可保证正常照明工作，同时也可有效提高照明线路的可靠性，单个电源失效不会造成整体照明失效。与分布式驱动电源电路方案一样，单个灯具故障不会影响其它灯具供电和照明。

因紧急照明灯为门区上方光源，所以紧急照明回路仅需一个电源即可。紧急情况下，紧急照明信号将由正常的低电平切换为高电平，客室照明自动切换为紧急照明模式，通过蓄电池供电，紧急照明电路备用电源启用，紧急照明灯点亮。具体电路图如图2

图2 集中式驱动照明电路

2.3设计方案分析

针对以上两种照明系统电路设计方案，从不同角度进行比较和分析。详见下表1:

表1 分散驱动电源盒集中驱动电源方案对比

中电源的方案的可靠性进行讨论。

2.4可靠性

对于分布式驱动方案，由于每个灯都配有一个电源，单个电源故障，仅影响单个灯,可靠性较高，过在此不做过多讨论。

对于集中驱动方案，由于电源数量的减少，虽然当这一路中的一个灯具或多个灯具不亮时，是不会影响其他灯具正常工作的。但当驱动电源故障时，其控制的一路所有灯具不亮，导致可靠性的下降，故设计出两种加强可靠性方案。

2.4.1方案一

采用双备份电源。同一电路上的灯具均由两个驱动电源控制，一个电源正常工作，另一个电源处于备份状态，一旦一个电源出现故障，将自动切换到另一个电源工作。

电源供电系统服从指数分布，假设单个电源故障率为λ，那么单独使用一个电源的MTF 为1/λ，而采取本方案后，MTBF提高为1/λ+1/2λ,由此可见，可靠性得到了显著提高。具体可参考附图2，集中式驱动照明电路电源部分。

2.4.2方案二

采用智能检测电路。在地铁运行时，照明电路电源一旦损坏或者输出异常，智能检测电路检测到异常电源则立即切换到备用电源，也即是电源冗余系统。

电源冗余系统采用4+1+1结构，4个AC220V供电电源，1个备份AC220V电源，及1个

紧急照明电源。通过电源冗余检测系统将备份电源切换到故障电源电路上，保证正常照明不受影响。电路原理图如下图3。

DC110V 输入AC220V 输入或

DC110V 输入

图3 智能检测电路电路图

3. 结束语

本文介绍了某地铁项目车辆照明系统的两种电路设计方案，并从多个角度比较了两种照明设计方法的特点，同时针对集中控制式照明系统可靠性较低这一特点，设计出两套对应方案以增强其可靠性。多种方案的设计为日后项目设计阶段打好了基础，以便找到最适合本项目的设计方案，在成本，可靠性，乘客舒适度等多方面找到一个合理的平衡点。

参考文献

【1】 柳晓峰，上海轨道交通11号线南段工程车辆照明系统设计与研究