作者：张毅
随着铁路站场规模的不断扩大，站场灯塔和灯桥的数量也不断增加，场站照明的用电量也在成几何级激增。因此，减少站场照明的耗能也越发重要。站场照明耗能分为二类，一类是光源自身的耗能，另一类是无效耗费和不合理使用造成的耗能。其中无效耗费和不合理使用造成的耗能，可以通过合理的照明控制系统来提高用电效率，降低能耗水平。
1 目前主流的铁路货场照明控制方式
目前铁路货场照明控制方式有集中控制、分散控制、时钟控制、光电控制、无线控制，以及几种方式组合控制。控制媒介有控制电缆、定时器及光照度传感器、电力载波、移动通信远程控制、WIFI网络远程遥控等等。
1,1 采用控制电缆方式的照明控制系统
目前铁路大部分货场照明控制系统均采用控制电缆。采用控制电缆将照明控制开关按钮、交流接触器等控制设备接人照明回路，组成一个完整的控制回路，实现对照明设备的就地、远方控制。
1.1.1系统原理
主电路接上交流接触器的主触点，将开关按钮通过控制电缆连接交流接触器的线包形成控制回路，通过开关按钮的分合实现交流接触器线包的通断，从而实现交流接触器主触点的通断。
1.1.2系统的优缺点
控制电缆为传统的照明控制方式，系统结构简单，通过按钮操作方便，实用可靠，在铁路货场应用十分广泛。但必须通过人工操作才能实现照明设备的开关，适用于小规模铁路站场。但随着大型、超大型铁路站场、物流中心货场的出现，该方式的局限性也越发凸显。该方式需要从控制点至灯具敷设控制电缆，在控制点多且分散的情况下，若要实现远端集中控制，就需要大量敷设控制电缆，投资高，施工难度大，后期维护费用高。在大规模货场应用中，采用控制电缆方式一般为分散就近控制，无法实现集中控制。
1.2 采用定时器及光照度传感器方式的照明控制系统
1.2.1 系统原理
主电路接上交流接触器的主触点，定时器和光照度传感器的输出端接入交流接触器的线包形成控制回路，设定好定时器的通断时间，通过定时器及光照度传感器输出端的与逻辑实现交流接触器线包的通断，从而实现交流接触器主触点的通断。
1.2.2系统的优缺点
定时器方式的照明控制系统基本实现了无人控制，而且系统结构简单。但是该系统只能在固定的时间点开灯或者关灯．在阴天晴天、冬天夏天的开关灯时间的差异上太死板，开关灯时间没有自由性，需要定时维护来调整开关灯时间。且该方式并不适用铁路货场，由于铁路货场的特殊性，照明需要根据不同场合、不同性质进行时间段、工作模式的细分。定时器方式的照明控制系统无法满足铁路货场的功能需求，并且在电力能源上无法有效控制。因此，定时器方式的照明控制系统仅可作为铁路货场或站场的终夜照明使用。
1.3采用电力载波方式的照明控制系统
电力线载波照明控制系统指利用灯具传输电力的线路作为通信信道来传输数字信号的一种控制方式。
1.3.1系统原理
通过LC谐振电路和功率放大电路将信号调制到高频载波上进行传输的一种通信方式。即灯具之间仅使用现有的电力线作为基础架构，就可以实现数据的通信，不需要重新布线和修改，利用220／380V低压配电电力电缆作为信息传输媒介进行数据传输，对输电线也没有任何特殊的要求。
1.3.2系统的优缺点
电力载波最大特点是不需要重新架设网络，只要有电线就能进行数据传递。但因为有以下缺点，导致电力线载波照明控制系统在铁路上的应用并不成熟。首先，配电变压器对电力载波信号有阻隔作用，所以电力载波信号只能在一个配电变压器区域范围内传送。第二，三相电力线间有很大的信号损失。通讯距离很近时，电力载波芯片不同相间可能会收到信号。
一般电力载波信号只能在单相电力线上传输。第三，电力线存在本身固有的脉冲干扰。目前我国使用的交流电为50 Hz，其周期为20 ms，在每一交流周期中，出现两次峰值，两次峰值会带来两次脉冲干扰，即电力线上有固定的100 Hz脉冲干扰，干扰时间约2 ms，因此干扰必须加以处理，但至今没有有效的方式处理。第四，实际应用中，当电力线上负荷很重时会造成对载波信号的高削减。当电力线空载时，点对点载波信号可传输到几公里。但当电力线上负荷很重时，只能传输几十米。
成都铁路局现有货场中，已有电力载波方式的照明控制方式的应用，但由于技术不成熟，故障率高，使用效果并不十分理想。
1.4采用移动通信远程控制系统
随着移动通信的普及，采用移动通信方式的照明控制系统也应用到了铁路货场照明。移动通信远程控制系统就是利用外部通信运营商的移动通信网络，在各照明终端安装通信终端，将各照明终端联人移动通信网络，通过移动通信网络实现对各照明终端的远程控制。
1. 4.1系统原理
利用移动通信的广泛覆盖，在照明灯具端安装控制终端、通信终端，将各照明终端联入移动通信，通过移动通信纳入计算机后台系统，实现对各照明终端远程集中控制。
1.4.2系统的优缺点
由于移动通信网络覆盖广，照明设备控制方便，可以不受地域、时间的限制。满足临时控制或人工巡检需求，可通过PAD、手机登陆或GSM发送短信方式对各回路或整个系统进行远程控制。但是移动通信网络是收费网络，系统长期运行会产生高额的费用，而且通信速率会受网络运营商的限制，可能出现通信速度慢，控制命令难以下发的故障。
1.5基于WIFI方式的照明控制系统
基于WIFI的节能照明控制系统采用国际主流的WIFI通讯技术，在不改变原有控制回路的基础上采用WIFI照明节能控制系统。被控单元在控制源头进行单矩阵编号，使自动控制实现单点控制，任何单点故障均不影响其他单元的控制，对任意单点均能实现单独编程控制，可实现对货场、站场等地点照明节能控制，提高用电使用效率。
1.5.1系统原理
基于WIFI的节能照明控制系统由当地监控主站、数据采集站、通讯基站、控制终端组成。分别在适当的地理位置处设置WIFI基站，实现货场、站场WIFI网络全覆盖，通过WIFI网络将灯控的无线信号传送到数据采集站，数据采集站集中将数据传送到当地监控主站的工控计算机上。该方式可实现自动或手动两种控制方式，当采用自动控制方式时，通过编写灯控预案，工控计算机根据卫星钟时间和照度仪采集到的光照度，可在中控室实现对所有照明开关的控制。当采用手动控制时，可人工在灯控软件上操作，对整个照明系统进行操作，其结构图如图1所示。
1.5.2系统特点
a． 采用无线方式，架构简单。系统控制终端的通讯采用WIFI，减少了繁琐的通讯线缆布线工作，只需在照明设备的电源线上安装无线控制终端即可，并根据地形条件布置WIFI基站。控制终端分布在照明设备的后座控制部分，对别的照明设备不会造成干扰，而且每个照明设备都可作为控制对象，当有控制点增减时，系统可以做到“即插即用”，无需在系统的软件和硬件上做多余改动。
该方式特别适用于铁路大型货场、站场。铁路货场、站场采用的投光灯塔高度一般为21.5 m，灯桥高度一般为18 m，且场内一般无高层建筑，一般仅需在灯塔和灯桥上布置WIFI的基站，就可实现整个场内的WIFI全覆盖。
b．高度智能化的回路控制。系统专用的WIFI网络编址算法及路由协议，克服了电力载波、单纯GPRS等方式的不足，成功地解决了信号手拉手断裂、群发冲突等问题。多次重发、本地计时综合判定、WEB方式的监控软件设计、构件化系统设计等措施，保证了系统的可靠性。
c．安装与维护的便捷性。系统基于WIFI网络进行实施，因此在施工过程中无需布线，只需为系统设备提供工作电源即可，并且工作电源可与照明电源合用。
d． 自动模式下，系统可以根据不同场合、进行时间段、工作模式的细分，在保证必要照明的同时，有效减少灯具的工作时间和功率，节省了不必要的能源开支，也延长了灯具的寿命。
2基于WIFI方式的照明控制系统在“重庆长寿化工专用线工程”的应用
2.1 概述
新建地方铁路重庆长寿化工园区专用线铁路（简称长化专线）晏家站铁路货场整个照明范围约为1.7 km,采用集中控制方式，控制点位于信号楼，信号楼处于整个站场中央。站场室外照明设施为：灯桥2座，灯塔6座，灯桥下有控制箱各1个，共计2个．1#灯桥有400 W投光灯22套，400 W泛光灯11套：2#灯桥有400 W投光灯16套，400 W泛光灯8套：每座灯塔有400 W投光灯6套，250 W泛光灯2套。
2.2系统设计
本次照明控制系统采用“基于WIFI方式”的照明控制系统，成都铁路局范围内首次使用该控制系统。系统的最大亮点是将每个光源都作为控制对象，实现实时监控、实时控制。系统结构示意如图2所示。
2.2.1系统组成
基于WIFI的节能照明控制系统主要有以下部件：当地监控主站、数据采集站、通讯基站、分布式无线控制终端组等。当地监控主站与数据采集站之间由光纤联接，数据采集站与通讯基站之间用WIFI无线网桥网络架接，分布式无线控制终端与通讯基站之间也是用WIFI无线方式连接。
2.2.1.1 当地监控主站
当地监控主站的主要功能是集中对各个分布式控制终端的数据进行监测与控制，实现相应功能的遥测、遥信、遥控。可将数据采集站的信息汇总、集中到当地监控主站的工控机，实现对各个控制终端的集中监控。
2.2.1.2数据采集站
数据采集站的主要功能是集中对相应地理区域功能模块内全网的设备进行监测与控制，实现相应功能的遥测、遥信、遥控。数据采集站可根据各测量点的信息设定控制终端的不同控制方案，控制照明设备的开关动作，实现智能化和节能的需求。
2.2.1.3通讯基站
基站的功能主要是对测控终端的网络采集、建立和主站控制台之间的连接，将测控终端的信息传送到数据采集站和将数据采集站发出的各种命令经基站传送给终端。其主要设备包括无线AP、无线网桥、电源控制箱、数据控制箱等。无线AP的功能是对传感器单元终端和控制单元终端的网络采集，无线网桥在无线AP和数据采集站之间建立网络桥接。基站控制箱对基站的电源进行控制，同时设有UPS电源，控制箱输出电源给无线AP、无线网桥供电并将无线AP和无线网桥进行网络连接。
2.2.1.4分布式无线控制终端
无线控制终端与照明设备相连接，可以将当地监控主站的控制命令通过网络传送到控制终端，进而对照明设备进行智能控制。无线控制终端之间是独立的，通过无线控制，因此可根据需要方便地安装在照明设备上。
2.2.2软件设计
上位机软件主要用来提供与用户交互的界面，主要包括照明设备参数的显示及控制界面，其结构图如图3所示。
2.3具体方案
分别在灯桥和灯塔照明灯上安装盒式单灯WIFI控制终端。晏家站信号楼设立无线基站，WIFI信号覆盖整个晏家货场。
以信号楼为中心，在信号楼建立基站，基站上三个方向设有AP，让WIFI信号辐射照明工作区。AP将接收WIFI控制终端信号，并通过有线网最终将数据汇接人中控室，中控室集数据采集和当地监控于一身，大大减少了场地占用。
2.4 系统特点
a． 基于WIFI的独立、全覆盖无线网络结构。系统的网络都采用WIFI方式，WIFI网络全覆盖照明工作区，确保每个控制终端都能接入WIFI网络，在这范围内任何采集到的信息都可通过WIFI网络传输和信息交互，以实现对信息的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。
b． 自由分布式无线控制终端。系统控制终端的通讯都是WIFI方式的，减少了繁琐的布置通讯线缆的工作，只需在照明设备的电源线上安装一个无线控制终端即可，简单方便，可根据照明设备的分布来设置控制终端，比传统的控制终端设置方式更方便灵活。
c．智能化后台控制。该系统的后台监控设计基于节能减排的理念，在确保照明作业正常工作的情况下，最大限度地满足用户实际需要。后台控制有灯光监控、单灯控制、灯组照明模式控制和照明预案控制。
d．安全稳定。通过系统中心设置，防止非授权人操作，确保系统监控安全可靠。依据数据采集情况，可判断终端设备运行状态。所有运行参数（自动通断电时间、区域划分）可在管理终端随时设置，随时启用，管理方便。
e．环保节能。本系统紧扣低碳节能的社会生活理念，积极响应国家节能减排政策，采用无线单灯控制技术，智能实时监测灯具工作状态，解决了目前有线网络施工复杂、灵活性差、能源浪费等问题，以低成本高可靠的方式从根本上解决了传统照明控制系统的不足，节约电能，提高了照明管理水平。
f． 安装与维护的便捷性。系统基于WIFI网络，因此在施工过程中无需布线，只需为系统设备提供工作电源即可。
系统主要的效益包括：
a．降低能耗，单灯控制，实现按需照明。
b． 自动识别单灯的报警和故障，减少人员夜间巡逻。
c．有效减少能源浪费，可以根据单个路灯的使用时间数据，实现灯具的预维护，使得灯具时刻工作在最佳状态。
d．增加安全防范功能，单灯状态监控，可以实现快速故障灯具的处理，远程实现对任何灯具的亮度控制，保持重点区域的亮度，提升重点区域的安全性。
e．降低光污染。
f． 解决责任难题，提供每一个灯具每天的运行数据以供分析。
g．实现7×24 h监控，通过监控软件，可以在网络上的任意工作站进行控制，实现任意灯具运行数据的显示。
h．与现有信息系统的集成，将照明控制系统集成到现有的货场综合监控系统中。
3 结语
近年来，随着大型的铁路站／货场、铁路物流中心的不断出现，对照明节能和科学管理提出了更高的要求，使得照明控制越来越重要。传统控制系统已不再满足现代大型铁路站／货场、物流中心的需求，WIFI照明控制系统技术的出现，不仅能够满足照明系统智能控制的要求，还能实现照明系统节能、故障预判功能。当系统出现故障时，调度人员能及时掌握故障信息，更好地保障照明系统的正常运行。与传统的照明系统相比，基于WIFI方式的照
明控制系统具有成本低、操作安全、安装简单、维护方便、功能丰富、优异的可扩展性、便于系统集成等一系列优点。
4摘 要：对目前主流的铁路站场照明控制系统进行比较分析，重点分析基于WIFI方式的照明控制系统特点和优势，并结合实例介绍基于“WIFI”方式的照明控制的原理、特点及在大型铁路站场照明控制的应用。
下一篇:返回列表
