工程实践哈大客专隧道照明远程智能控制系统研究杨春枝（哈大铁路客运专线有限责任公司，辽宁沈阳 110002）摘 要：哈大铁路客运专线共有 8 座隧道，其中明亮度的关系，可实时智能控制隧道照明亮度：白天隧5 座隧道设置了照明设备，开通运营时采用现场开道进出口应较亮，而中段则保持在合适亮度；夜晚隧道关控制方式，浪费较大且不安全。为节约照明能耗进出口应较暗，而中段亮度适中。为此，隧道照明远程并提升安全性，通过利用电控技术、光电转换设智能控制系统设有中心监控室，控制总线与系统各元件备、计算机软件，使哈大客专 5 座隧道照明实现了相连并实现信息相互交流，中心监控室的计算机可对隧照明远程智能控制，节约了能源，提高了安全性。道内的照明设施进行开关等远程控制。远程智能控制系关键词：铁路；客运专线；隧道照明；远程控制统由智能照明驱动器模块、智能控制面板和系统电源、中图分类号：TP273.5系统附件以及 IP 路由器网关（TCP/IP 与 i-bus 系统通信接口模块）等组成（图1）。按照高速铁路隧道设计规范规定，长度 1 000 m 及1.1.1 智能照明驱动器模块以上直线隧道和长度 500 m 以上的曲线隧道需要设置智能照明驱动器模块负责传感器传送信号的接收相应的照明设备。哈大客专全线共有隧道 8 座，按和处理，并执行相应开/关灯控制、亮度调节、窗帘升设计规范有 5 座隧道设有隧道照明设备，分别是九降、风机盘管或地加热调节温度启停等操控。智能照明里庄隧道（4 340 m）、小山屯隧道（761 m）、老虎驱动器模块是标准模数化元件，安装在配电箱中的标准屯隧道（856 m）、转山子隧道（582 m）和鞍山隧道35 mm 导轨上，通过总线接线端子连接到 i-bus 总线上。（2 440 m）。2012 年 12 月开通运营时，哈大客专隧道照智能照明驱动器模块有独立 CPU，特别适合具有高峰明采用低压开关进行控制，由低压线路进入隧道内设置值电流冲击的负载，如带补偿电容的日光灯进行开闭控的总开关箱，再由总开关至分项开关，分别控制隧道内制，不需要额外供电。图2 为智能照明驱动器模块。各路电源的灯具，开关照明由作业人员到达开关控制箱1.1.2 智能控制面板进行人工控制。由于高速列车运行期间，任何人员不得智能控制面板不仅具有开关的功能同时也具有传感进入铁路线路内，导致隧道内照明常年处于开灯状态，器的功能，可探测光线、温度等的变化，并向智能照明且不能根据实际进行照明调节，极大地浪费了能源。为驱动器发出相应的控制信号。智能控制面板是标准模数此，开展了哈大客专隧道照明远程智能控制技术的研化元件，在墙上预留标准 86 底盒安装，通过总线接线端究，通过电控技术、光电转换设备、计算机软件等技术子连接到 i-bus 总线上。智能控制面板中有独立 CPU，的整合，实现了隧道照明系统的远程智能控制。需要编写程序实现自由组合控制，不需要额外供电。1 隧道照明远程智能控制系统图 3 为智能控制面板。1.1.3 系统电源1.1 系统构成系统电源为系统运行提供必要的基础条件，如电源远程智能控制系统综合考虑时段、区段和场景与照供应器和各类接口。图 4 是 640 mA 电源模块，安装在配作者简介：杨春枝（1963—），男，高级工程师 现代城市轨道交通 7 / 2017 MODERN URBAN TRANSIT35工程实践哈大客专隧道照明远程智能控制系统研究在局域网上对 i-bus 系系统IP光纤通信A 隧道接口设系统光电统进行编程，需外接智能照系统控备安装10 M / 100 M / 1 000 M转换设备光纤明控制制总线于隧道网络 UTP 线缆安装于隧通讯线维修工区12～30 V DC供电，系统照明配道照明配电箱内电i-bus智能照明控制系统主机标准导轨安装，如（安装于中心监控室操作台）图 6 所示。系统IP光纤通信B 隧道2 系统智能控制接口设系统光电光网1.智能照系统控备安装10 M / 100 M / 1 000 M转换设备光纤纤络过程明控制制总线于隧道网络 UTP 线缆安装于隧配交通讯线线换系统照明配道照明配架机隧道照明远程电箱内电智能系统中受控的综合楼一层负载直接与控制系统系统IP光纤通信通信机械室维修工区办公楼（中心监控室）C 隧道接口设系统光电的驱动器相连，所有智能照系统控备安装10 M / 100 M / 1 000 M转换设备光纤明控制制总线于隧道网络 UTP 线缆安装于隧通讯线传感器和驱动器都是系统照明配道照明配电箱内电通过一种通信介质（i-bus 总线）相互连接在一起。当一个智图 1 隧道照明远程智能控制系统构成能面板的按钮被按下电箱中的标准 35 mm 导轨上，通过总线接线端子连接到时，它通过通信介质 i-bus 总线向设定的驱动器以电信i-bus 总线上。此元件中有独立 CPU，用于给传感器及驱号的形式发出一个指令，驱动器收到电信号后经过内动器供电，元件需要额外 220 V 供电。置CPU 进行信息处理，然后再驱动负载实现相应的1.1.4 线路耦合器功能。线路耦合器为系统附件，属于标准模数化元件，安装在标准 35 mm 导轨上，并通过总线接线端子连接到2 隧道照明远程智能控制与传统控制比较i-bus 总线上。线路耦合器可做信号中继器使用，也用于2.1 系统比较支线和主线连接使用，从而起到扩展系统容量和信号传表 1 给出了智能控制与传统控制系统的比较，由输放大的作用，如图 5 所示。表 1 可见，智能控制系统具有传统控制系统无法比拟的1.1.5 IP 路由器网关优势，具体表现如下。IP 路由器网关实现 TCP/IP 与 i-bus 系统的通信，可（1）提高了传输精度。信号由模拟信号变为数字图 2 智能照明驱动器模块图 3 智能控制面板图 4 640 mA 电源模块36MODERN URBAN TRANSIT 7 / 2017 现代城市轨道交通哈大客专隧道照明远程智能控制系统研究工程实践电费 16.49 万元，隧道照明系统节能显著。3 结束语哈大客专于 2012 年 12 月 1 日开通运营， 5 座隧道照明经远程智能控制系统改造后于 2014 年 10 月建成使用，经过近 2 年的运用及冬季低温的考验，各项设备状态良好，软硬件运行稳定，运用期间未出现任何故障，既方便随时远程开关电源，又节约了图 5 线路耦合器图 6 IP 路由器网关能源。隧道照明远程智能控制技术已信号传输，大大提高了传输精度，并且所有系统元件通在吉图珲、沈丹、哈奇、丹大等高速铁路隧道照明工程过系统总线手拉手相连，电缆自身具备屏蔽功能，可靠得到了应用及推广，对我国高速铁路隧道照明的设计、性强。（2）运行稳定。系表 1 智能控制与传统控制系统对比统中某一个控制模块出现项目传统系统智能系统损坏，不会影响到其他无模拟信号数字信号程序关联的系统元件运 系统的信息全部是二进制或 从传感器到驱动器均为数字信号，很容易处理信号类型更复杂、更精确的信号，同时数字通信的差错功行，保证隧道照明系统运模拟信号形成的，必须通过D/A能可检出传输中的误码；系统将D/A与A/D转换行稳定。与A/D转换在现场一次完成，实现全数字化通信，使精度得到大大提高（3）便于维护。 大量的电缆附设，传统一对 系统的控制回路为总线制，结构简单，现场设维修、更换或升级系统电缆一的模拟信号线；信号线不具备之间只需一条总线进行连接，施工方便；总线内的元件、软件时，系备屏蔽能力，需单独穿管附设电缆本身具有屏蔽能力统的其余部分可照常运 传感器及驱动器需依赖中控 系统内传感器和驱动器有独立CPU，相互之间主机的数据处理与通信是对等关系行，维护保养方便。信息处理现场化（4）可扩展性强。 DDC+接触器 执行器下放到就地控制，负载直接接入执行器系统扩展能力强，可接受可扩展性 整体设计施工一次成型，后 系统具有强大的可扩展性，无需改动系统内原期扩容难度大有的元件和接线便能达到要求多种类型信号，增强隧道照明自动控制手段，例 区域性控制，若要精确到每 模块直接控制末端设备，能够对每一个回路进控制灵活性一路需增加附设大量电缆；施行独立控制及设定；用户可根据实际情况只开启如，照度自动控制、车辆工复杂，投资大必要照明，关闭不必要照明回路，从而达到节能的效果感应控制等，提高了隧道 系统设备存在依附关系，当 系统中任何传感器和驱动器的损坏，不会影照明节能效果。 主机出现故障时，其连接的控响其他无程序关联的系统元件的运行，维护保制器不能正常运转养方便2.2 节能对比设备维护表 2 给出了隧道照明 复杂的控制程序设计，控制 控制功能的修改方便灵活，只需少量的程序调线的重新敷设整；通过有效的控制方式可节约能源，提高效率系统改造前后运营1年用断电保持无系统断电时，模块可以保持当前状态电情况表，由表 2 可见，系统可对自身总线进行监视哈大客专 5 座照明隧道经线路元件工作，当出现异常时可及状态监视无时报警；对于挂接在总线上的元件也可以监视其远程智能控制改造后年节工作状态，可选带电流检测功能的模块约用电可达 41.6%，节省 现代城市轨道交通 7 / 2017 MODERN URBAN TRANSIT37工程实践哈大客专隧道照明远程智能控制系统研究表 2 隧道照明远程智能控制改造前后用电比较[5] 张勇. 高速铁路隧道照明方案简析[J]. 成铁科枝，2012隧道照明灯单盏改造前年改造后年年节约年节约（1）.名称数量规格用电量用电量用电量电费/ 盏/ W / kWh/ kWh/ kWh/ 万元收稿日期 2017-03-10九里庄36675240 462140 269.5100 192.58.015 4责任编辑 朱开明小山屯667543 36225 294.518 067.51.445 4老虎屯717546 64727 210.7519 436.251.554 9转山子517533 50719 545.7513 961.251.116 9Lighting intelligent remote-control system in Harbin-Dalian high-speed tunnels鞍山19975130 74376 266.7554 476.254.358 1Yang Chunzhi合计753-494 721288 587.25206 133.7516.490 7Abstract: 8 tunnels, 5 of which have tunnel lighting equipment. Harbin-Dalian high-speed line has totally When it was open to traffic it uses field switch 施工和运营管理具有重要的参考价值。control, being a big waste and unsafe. To realize less lighting energy consumption and improve safety, 参考文献electric control technology, photoelectric conversion equipment and software are used. It has achieved the [1] TB10621-2014 高速铁路设计规范[S]. lighting intelligent remote control of the 5 Harbin-[2] TB/T2275-1991铁路隧道照明设施与供电技术条Dalian high-speed tunnels, saving energy and improving safety.件[S]. Keywords: [3] 铁运[2011]131号高速铁路桥隧建筑物修理规则（试remote controlrailway, high-speed tunnel, tunnel lighting, 行）[S]. [4] 李学刚. 铁路隧道照明设计标准探讨[J]. 铁道标准设计，2010（2）.（上接第34页）[J]. 工程技术，2017（3）.Analysis of road surface collapse in metro tunnel construction by mining method and preventive [2] 熊乾. 矿山法和盾构扩挖法施工地铁隧道地表建筑物measures沉降监测分析[J]. 铁道建筑技术，2009（7）.Yang Mingxin[3] 李世民，刘志强，彭友君，等. 北京地铁矿山法施工Abstract: 隧道坍塌原因分析及预防处理措施[J]. 工程勘察， method have to adapt to the complex conditions, with Tunnel construction techniques in mining 2008（8）.complicated construction and other advantages, and it is widely used in metro tunnel construction, however [4] 鲁义. 地质雷达在隧道超前地质预报中的应用[J]. 港the construction method also has the disadvantages of 工技术与管理，2016（5）.low safety factor, too many operation personnel, big [5] 刘钊，余才高，周振强. 地铁工程设计与施工[M]. 北disturbance on the surrounding land, easily leading to collapse accidents. Taking the road surface collapse of 京：人民交通出版社，2004.Shenzhen metro line 8 as a case study, the causes of [6] 刘海波，白宗河，刘学攀，等. 隧道掘进聚能水压光road surface collapse in metro tunnelling by mining method are analyzed, and the corresponding preventive 面爆破新技术与应用[J]. 工程爆破，2017，23（1）.measures are discussed.Keywords: 收稿日期 2017-05-05collapse, preventive measuresmetro tunnel, mining method, road surface 责任编辑 朱开明38MODERN URBAN TRANSIT 7 / 2017 现代城市轨道交通