浅析南京地铁一号线和十号线列车照明系统

摘要:本文主要介绍南京地铁一号线和十号线列车的照明系统，对于2种不同的照明系统和设备进行简单分析，阐述各自优缺点和使用性能。

关键词:照明 LED 日光灯 氙气 供电

中图分类号：J914文献标识码： A

1、车辆照明系统概述

照明是使用各种光源（人工的如灯泡，或自然的日光）来照亮特定的场所或环境。随着科技不断发展，照明技术也在随之不断进步，建筑、装饰、医学、车辆等各个领域都离不开照明，地铁列车也是如此，那么地铁列车照明是如何实现它的功能呢?

南京地铁列车照明系统包括外部照明和内部照明。外部照明是列车行车安全的一项重要条件，头灯给司机提供望光照条件，尾灯通常主体颜色为红色,主要指列车后面用作对尾随车辆警示。内部照明中客室照明给乘客提供良好舒适的可视环境，因地铁列车经常在隧道中运行，所以客室照明非常重要。司机室照明与客室照明相互独立，照明灯的设置避免司机台上出现阴影和产生影响司机视线的反射光。所有设备在驾驶操纵台上提供的可读信息（比如监视器、速度显示器、量表等）能够容易、清楚地看见。考虑司机的特殊需要（比如信息阅读、操作等），独立于司机室的其他照明特设置了一个定向的阅读灯，其照明的范围很小，安装在驾驶操纵台的平台上。

2、一号线列车照明

（1）外部照明

头灯：南京地铁一号线项目列车外部头灯采用卤素灯，采用24V/75W的规格。其电源由110/24V的静态逆变器逆变而来。其24V电源不仅给头灯供电，还给尾灯、运营灯、司机室阅读灯供电（图1）。头灯灯泡为卤素灯泡(Halogen lamp)，亦称钨卤灯泡，是白炽灯的一种。原理是在灯泡内注入碘或溴等卤素气体。在高温下，蒸发的钨丝与卤素进行化学作用，蒸发的钨会重新凝固在钨丝上，形成平衡的循环，避免钨丝过早断裂。因此卤素灯泡比白炽灯更长寿。此外，卤素灯泡亦能以比一般白炽灯更高的温度运作，它们的亮度及效率亦更高。

图1司机室照明110/24V电路

尾灯、运营灯：均采用24V直流电源，LED作为光源。尾灯的功率为15W，运营灯的功率为2W。

（2）内部照明

司机室照明包含司机室照明灯和阅读灯，司机室照明灯采用采用110V/50W规格的灯泡，阅读灯采用24V/11.5W的规格。

客室照明包含正常照明和紧急照明。正常照明和紧急照明均采用采用日光灯，一号线列车客室采用2种功率18W和36W的日光灯，有长短区分。日光灯又称为荧光灯，日光灯灯管开始点燃时需要一个高电压，正常发光时只允许通过不大的电流，这时灯管两端的电压低于电源电压。起辉器在日光灯电路中起开关作用，预热日光灯灯丝，并提高灯两端电压，以利点亮灯管。在正常发光过程中，镇流器的自感起着稳定电路中电流的作用。

3、十号线列车照明

（1）外部照明

头灯采用的是飞利浦的氙气灯，75W的规格，配套使用了110/24V的电源模块。氙气灯是靠高压电弧放电来照明的，所以氙气灯需要在灯泡之外配备额外的电子控制启动装置，俗称安定器。其近远光切换是通过控制伸缩电磁阀来实现。

尾灯、运营灯均为110V/5W的规格，LED作为光源。

（2）内部照明

司机室照明：司机室内顶板照明灯、阅读灯采用DC110V供电。司机室内顶板照明光源采用了LED灯。司机室内装及司机控制台上各设备均使用哑光材料制作，有效避免了反射光妨害司机视力。

客室照明（图2）：正常照明采用单相230VAC供电，紧急照明采用110VDC供电，供电的实现通过交直流电子转换器分别将230V、110V电源转换为直流32V用于LED灯供电。LED灯具是由若干个LED模块组成，LED驱动电路采用长寿命电子器件。灯体采用铝合金内置散热条方式，保证LED的散热，使灯具温升不大于20度。贯通道处的紧急照明采用LED圆形筒灯，采用110V电源10W。

图2十号线列车客室照明分布

4、分析2种照明系统的区别

（1）照明供电方式

司机室照明：一号线司机室内外部照明供电，除了司机室内顶板照明为110V电源，其余阅读灯、头灯、尾灯、运营灯均采用24V电源。而十号线列车司机室内外部照明仅头灯采用24V电源，其他均采用110V电源，此处110/24电源模块与头灯为配套元器件。这种供电方式的改变也导致了十号线司机室照明灯具的规格选型改变。

客室照明：每辆车客室设计有两条正常照明线路，一条紧急照明线路，每一条照明线路上的灯都交叉排列。两条正常照明线路由两个不同的辅助逆变器分别供电，当其中一个辅助逆变器出现故障时，有一路正常照明不工作，正常照明负载减半。其他线路的照明灯光均匀地分布于全车。在列车正常运行时紧急照明由辅助逆变器内部的蓄电池充电机供电，在列车失去高压或两台辅助逆变器同时出现故障时由蓄电池供给紧急照明电源，蓄电池能提供至少45分钟的紧急照明。45分钟过后若蓄电池充电机仍然没有启动，列车自动进入睡眠状态，紧急照明被关闭。

目前2条线路列车客室照明供电均是采用上述均匀分布的供电方式，这样的供电方式较为均匀和稳定。

（2）维护和成本

十号线列车照明几乎全部使用LED灯具，LED灯以质优、耐用、节能为主要特点，投射角度调节范围大，15W的亮度相当于普通40W日光灯，节电高达70%以上。抗高温、防潮防水、防漏电。LED日光灯寿命为普通灯管的10倍以上，几乎免维护，无须经常更换灯管、镇流器、启辉器。绿色环保的LED光源，光线柔和，光谱纯，有利于使用者的视力保护及身体健康。 从十号线开通以来，极少更换LED灯模块，可见其使用比较稳定。

一号线客室照明日光灯管属于低值耗材，需经常更换，且灯管的启辉器和镇流器故障率较高，从材质成本来分析，日光灯的成本低于LED灯，但维护上需要更多的人力，各有利弊。

（3）光照强度调整性能

LED灯的光照强度可通过电子转换器调整，有4个档位100%、80%、60%、40%，根据长期的观察和统计，以乘客的舒适度为依据，可以自行调整到合适的档位。日光灯的光照度需在规格选型上就需把关，定好功率后调整光照的自由度就不及LED灯。但南京地铁一号线列车在正常照明控制电路中有一个照明控制单元LCCELL，可以感受外部环境光强的变化，当外部光线比较强时，LCCELL输出为0，控制电路断开不提供正常照明；当光线较弱时，LCCELL输出为1，控制回路接通，启用正常照明（图3）。也可以通过照明控制开关PLCS调到人工档使光感元件不自动控制。

图3 光感元件控制电路

（4）环保

从环保角度分析，LED灯属于环保灯具,而传统的日光灯中含有大量的水银蒸汽，如果破碎水银蒸汽则会挥发到大气中。

LED灯具不会产生噪音，对于使用精密电子仪器的场合为上佳之选。适合于图书馆，办公室之类的场合。

LED灯光线柔和,保护眼睛 传统的日光灯使用的是交流电，所以每秒钟会产生100－120次的频闪。LED灯具是把交流电直接转换为直流电，不会产生闪烁现象，保护眼睛。

综上所述，LED灯在环保上优胜于日光灯。

（5）头灯区别

一号线采用卤素灯，十号线采用的氙气灯。1、卤素灯泡没有启动延迟，一点就亮，氙气灯有一定的启动时间；2、氙气灯的优势是高亮度，正常氙气灯的亮度是卤素灯的3倍，氙气灯相较于卤素灯更低功率和更长使用寿命。氙气灯虽然寿命很长，但由于它并不是独立工作的，所以安定器质量的好坏直接关系到整套头灯系统的寿命长短；3、近远光切换的不同，一号线列车头灯近远光有2个灯丝，通过开关切换选择是一个灯丝工作还是两个灯丝工作（图1），这就是一号线近远光切换。而十号线头灯采用控制伸缩电磁阀来调整光源的角度来实现近远光切换。一号线的远近光切换方式更为可靠，通过外部电路控制远近光，而十号线采用伸缩电磁阀，对于该电磁阀的使用寿命要求较高。

结束语

随着南京地铁线路不断延伸，地铁列车上各项系统所依赖的技术都在不断飞速发展，人们对环保的要求也更高更细节化，照明虽然只是列车的一小部分，但是毫无疑问照明是不可或缺的，我们将会选择更合适更环保更高效的技术来满足乘客的需求。随着时间的推移，我们将时刻见证着技术在发展的亮光。