CN109291948B - 轨道交通客室照明智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道交通客室照明智能控制系统，属于列车智能控制技术领域，包括电源集中控制模块和照明模块，电源集中控制模块包括电源模块和控制模块，电源模块与机车供电系统电连接，电源模块设有多个供电模块，供电模块内设有用于检测供电模块运行状态的故障检测单元，当一个或多个供电模块故障时，自动切换至由备用供电模块供电或由正常工作的供电模块供电，控制模块包括控制芯片，控制芯片的输入端电连接有故障报警单元、信号监测单元和辅助电源，故障报警单元与故障检测单元电连接，控制芯片的输出端电连接有调光单元。本设计可保证客室照明的不间断供电，便于不影响正常照明的前提下达到照明系统的超前维护和维修。

Description

轨道交通客室照明智能控制系统

技术领域

本发明属于列车智能控制技术领域，具体涉及一种轨道交通客室照明智能控制系统。

背景技术

目前，传统的轨道交通客室照明LED灯驱动电源系统，没有电源电路冗余措施的设计以及相应的设备，在维护维修方面都是采用被动维修方式，没有故障自动识别技术，没有故障远程报警功能，没有生产厂家对产品质量的即时监控和大数据汇总分析功能，没有随环境亮度变化而自动调节客室灯亮度变化的光控电路，使用起来十分不便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种轨道交通客室照明智能控制系统，可保证客室照明的不间断供电，便于不影响正常照明的前提下达到照明系统的超前维护和维修。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

轨道交通客室照明智能控制系统，包括：集中电源控制模块，所述集中电源控制模块包括电源模块和控制模块，所述电源模块与机车供电系统电连接，所述电源模块内设有多个供电模块，所述供电模块内设有用于检测所述供电模块运行状态的故障检测单元，当一个或多个所述供电模块故障时，自动切换至由备用供电模块供电或由正常工作的所述供电模块供电，所述控制模块包括控制芯片，所述控制芯片的输入端电连接有故障报警单元、信号监测单元和辅助电源，所述故障报警单元与所述故障检测单元电连接，所述控制芯片的输出端电连接有用于与显示界面电连接的通信单元和用于自动调节照明亮度的调光单元；照明模块，所述照明模块的输入端与所述电源模块和所述调光单元电连接，所述照明模块包括设置在车厢内的照度传感器和光源板，所述照度传感器将检测到的信号传递给所述控制芯片，通过所述调光单元调节所述电源模块的占空比，以调节所述光源板的亮度。

进一步的，所述供电模块设有四个，包括三个常用供电模块和一个所述备用供电模块，所述常用供电模块的输出端通过切换电路与所述照明模块的输入端电连接，所述常用供电模块出现故障时，与该所述常用供电模块连接的所述切换电路自动切换至所述备用供电模块。

进一步的，所述供电模块设有四个，四个所述供电模块并联设置，所述供电模块内设有均流控制单元，四个所述供电模块同时供电，当一个或多个所述供电模块故障时，由正常工作的所述供电模块供电。

进一步的，所述均流控制单元包括均流控制芯片，所述均流控制芯片2脚电连接有采样电阻，7脚电连接有均流母线，3脚与8脚之间电连接有调整电路，所述均流控制芯片将采集到的所述采样电阻的电流放大并与所述均流母线的电流比较，通过所述调整电路调节可调节所述供电模块的输出电压。

进一步的，所述供电模块包括DC/DC转换电源，所述DC/DC转换电源的输入端电连接有电子保险丝、EMI滤波器和输入保护电路，所述DC/DC转换电源的输出端电连接有隔离二极管和EMI滤波器。

进一步的，所述电源模块内设有滤波模块和输出保护模块，所述输出保护模块包括多个电子保险丝和EMI滤波器。

进一步的，位于同一所述车厢内的照度传感器设有两个，所述照度传感器内设有两个照度探头。

进一步的，所述照度传感器与所述控制芯片电连接，所述显示界面显示所述照度传感器的在线状态，当至少一个所述照度传感器正常工作时，所述调光单元正常工作；当两所述照度传感器均故障时，所述调光单元停止工作，所述照明模块的亮度切换至手动控制。

进一步的，所述照明模块包括多组所述光源板，多组所述光源板交叉设置。

进一步的，所述光源板上设有28颗或42颗LED灯珠，所述LED灯珠分为两组或三组分别串联在所述恒流驱动芯片的不同管脚上。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：

由于本发明的轨道交通客室照明智能控制系统包括：集中电源控制模块，集中电源控制模块包括电源模块和控制模块，电源模块与机车供电系统电连接，电源模块内设有多个供电模块，供电模块内设有用于检测供电模块运行状态的故障检测单元，当一个或多个供电模块故障时，自动切换至由备用供电模块供电或由正常工作的供电模块供电，控制模块包括控制芯片，控制芯片的输入端电连接有故障报警单元、信号监测单元和辅助电源，故障报警单元与故障检测单元电连接，控制芯片的输出端电连接有用于与显示界面电连接的通信单元和用于自动调节照明亮度的调光单元；照明模块，照明模块的输入端与电源模块和调光单元电连接，照明模块包括设置在车厢内的照度传感器和光源板，照度传感器将检测到的信号传递给控制芯片，通过调光单元调节电源模块的占空比，以调节光源板的亮度。当一个或多个供电模块出现故障时，可立即由备用电源模块或其他正常工作的供电模块供电，保证了客室照明不间断供电，并且发出电源故障报警信号，发送至列车集控中心和列车照明维护中心，以保证在不影响正常照明的前提下达到照明系统的超前维护和维修，同时可远程监控照明电源设备的运行情况，在环境亮度发生变化时，可以自动调节客室灯的亮度。

附图说明

图1是本发明轨道交通客室照明智能控制系统的原理框图；

图2是图1中电源模块第一种实施方式的原理框图；

图3是图1中电源模块第二种实施方式的部分原理框图；

图4是图3中均流控制单元的电路图；

图5是图3中供电模块的部分电路图；

图6是光源板电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本说明书中涉及到的方位均以附图所示为准，仅代表相对位置关系，不代表绝对位置关系。

实施例一：

如图1和图2共同所示，轨道交通客室照明智能控制系统，包括集中电源控制模块和照明模块，集中电源控制模块包括电源模块和控制模块，电源模块的输入端与机车供电系统电连接，机车供电为DC110V，电源模块内设有四个供电模块，包括三个常用供电模块和一个备用供电模块，常用供电模块的输出端通过切换电路与照明模块的输入端电连接，供电模块内设有用于检测供电模块运行状态的故障检测单元，当一个或多个常用供电模块故障时，故障检测单元将故障信号传递给控制模块，控制模块控制与故障模块电连接的切换电路切换至备用电源模块来继续为照明模块供电。并且控制模块还会将故障信号发送至列车集控中心和列车照明维护中心，以保证在不影响正常照明的前提下达到照明系统的超前维护和维修，其中切换电路为由控制模块控制的切换开关。其中，电源模块内设有滤波模块和输出保护模块，输出保护模块包括多个电子保险丝和EMI滤波器，具有很好的防干扰效果，并可避免电路故障导致电流升高损坏其他电子器件，保护电路安全运行。

如图1所示，控制模块包括控制芯片，控制芯片的输入端电连接有故障报警单元、信号监测单元和辅助电源，故障报警单元与故障检测单元电连接，控制芯片的输出端电连接有用于与显示界面电连接的通信单元和用于自动调节照明亮度的调光单元。其中，控制芯片为STM32F103系列MCU控制单片机。信号监测单元用于接收列车的应急输入、开关灯输入、车辆控制输入等控制信号并传递给控制芯片，当列车失去DC1500V高压供电或充电机故障时，应急输入信号将由正常的低电平自动切换为高电平，每个供电模块各自接收到一个高电平紧急照明启动信号，全车自动降低输出功率，客室照明系统将由正常照明模式自动切换为紧急照明模式，从而使全车客室灯具照度降低到正常照度的1/3，既能节约蓄电池电力消耗，又能保障全车照度均匀。开关灯输入信号为脉冲式控制信号，有效信号为一个周期(LO-HI-LO)，脉冲高电平(HI)的持续时间大于500ms，依据开关功能这两个信号不会同时处在高电平(HI)。车辆控制输入内部设有光耦隔离，可起到有效的隔离抗干扰作用。

如图1所示，照明模块的输入端与电源模块和调光单元电连接，照明模块包括设置在车厢内的照度传感器和光源板，照度传感器将检测到的信号传递给控制芯片，通过调光单元调节电源模块的占空比，以调节光源板的亮度。其中，照明模块包括多组光源板，多组光源板交叉设置，且分别供电，当一组光源板熄灭时，其他组的光源板仍可继续工作。位于同一车厢内的照度传感器设有两个，照度传感器内设有两个照度探头。照度传感器与控制芯片电连接，显示界面显示照度传感器的在线状态，当至少一个照度传感器正常工作时，调光单元正常工作；当两照度传感器均故障时，调光单元停止工作，照明模块的亮度切换至手动控制。当照度传感器故障时，故障状态通过线路上报，且区分两级故障模式。照明模块包括位于车厢内不同方位的六个模块，分别为左前端模块、左后端模块、右前端模块、右后端模块、贯通道前端模块、贯通道后端模块，上述六个模块中的光源板均分为三组，从而有效地保证了车厢内始终有照明模块在工作。

如图3所示，供电模块包括DC/DC转换电源，DC/DC转换电源的输入端电连接有电子保险丝FU、EMI滤波器和输入保护电路，DC/DC转换电源的输出端电连接有隔离二极管D1和EMI滤波器，单个供电模块损坏(如短路)时，将自动退出工作，并联的其它供电模块不会反灌电压。

如图5所示，DC/DC转换电源POWER的输入端设有两级EMI滤波，包括两个共模电感L4和L5，以及并联在电路中的X电容CX1、CX2和Y电容CY3～CY6，可有效滤除电网噪声，提高抗干扰性能。电路中还设有热敏电阻Z1～Z3，可防止浪涌电流对电路的影响。

如图6所示，光源板上设有28颗LED灯珠，LED灯珠分为两组分别串联在恒流驱动芯片IC1的不同管脚上，当一组LED灯珠出现故障时，另一组LED灯珠可继续工作，避免光源板直接熄灭，其中，两组LED灯珠交叉设置。端子JP1和JP2连接调光单元，可通过占空比(PWM)调节输入电流以调节LED灯珠的亮度，恒流驱动芯片IC1可自动恒流，保证光源板亮度稳定，本实施方式中优选恒流驱动芯片IC1为SM18633E芯片。其中，光源板上的LED灯珠还可以为42颗，分三组分别串联在恒流驱动芯片IC1的不同管脚上，两种不通电路的光源板可分别应用于不同的场合。

本发明的轨道交通客室照明智能控制系统通过设置备用供电模块，使得在一个或多个常用供电模块故障时可由备用供电模块供电，电源模块仅会降低输出功率，仍可为照明模块供电，保证了客室照明的不间断供电，并可根据环境自动调节亮度，便于推广使用。

实施例二：

本实施方式与实施例一基本相同，其不同之处在于：

如图3所示，供电模块设有四个，四个供电模块并联设置，供电模块内设有均流控制单元，四个供电模块同时供电。当一个或多个供电模块故障时，照明模块可由其他正常工作的供电模块继续供电，故障检测单元将故障信号传递给控制模块，会将故障信号发送至列车集控中心和列车照明维护中心。四个供电模块正常供电时，每个供电模块输出额定功率的70％，当一个供电模块故障时，正常工作的三个供电模块输出额定功率的90％，保证亮度基本不变，并一级故障报警；当两个供电模块故障时，剩余正常工作的两个模块输出额定功率的90％，提供整车照明维持亮度，并二级故障报警。

如图4所示，均流控制单元包括UC3902均流控制芯片U5，均流控制芯片U5的2脚电连接有采样电阻R8，7脚电连接有均流母线LS-BUS，3脚与8脚之间电连接有调整电路。均流控制芯片U5将采集到的采样电阻R8的电流放大并与均流母线LS-BUS的电流比较，通过调整电路可调节R10和R11上的电压，使得调节DC/DC转换电源M1的调整管脚TRIM的电压变化，从而调节DC/DC转换电源M1的输出电压。其中，均流母线LS-BUS上的电流与四个供电模块中输出的最大电流一致，调整电路包括连接在3脚的二极管D5和三极管Q1,5脚还电连接有补偿电路，补偿电路包括串联在一起的补偿电阻R3和补偿电容C5。

本发明的轨道交通客室照明智能控制系统通过设置四个并联均流的供电模块，使得在一个或多个供电模块故障时可由其他供电模块供电，电源模块仅会降低输出功率，仍可为照明模块供电，保证了客室照明的不间断供电，并可根据环境自动调节亮度，便于推广使用。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应该理解，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，这些仅仅是举例说明，本发明的保护范围是由所述权利要求书限定。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，在没有经过任何创造性的劳动下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.轨道交通客室照明智能控制系统，其特征在于，包括：

集中电源控制模块，所述集中电源控制模块包括电源模块和控制模块，所述电源模块与机车供电系统电连接，所述电源模块内设有多个供电模块，所述供电模块内设有用于检测所述供电模块运行状态的故障检测单元，当一个或多个所述供电模块故障时，自动切换至由备用供电模块供电或由正常工作的所述供电模块供电，所述控制模块包括控制芯片，所述控制芯片的输入端电连接有故障报警单元、信号监测单元和辅助电源，所述故障报警单元与所述故障检测单元电连接，所述控制芯片的输出端电连接有用于与显示界面电连接的通信单元和用于自动调节照明亮度的调光单元；

照明模块，所述照明模块的输入端与所述电源模块和所述调光单元电连接，所述照明模块包括设置在车厢内的照度传感器和光源板，所述照度传感器将检测到的信号传递给所述控制芯片，通过所述调光单元调节所述电源模块的占空比，以调节所述光源板的亮度；

所述供电模块设有四个，四个所述供电模块并联设置，所述供电模块内设有均流控制单元，四个所述供电模块同时供电，当一个或多个所述供电模块故障时，由正常工作的所述供电模块供电；

所述均流控制单元包括均流控制芯片，所述均流控制芯片2脚电连接有采样电阻，7脚电连接有均流母线，3脚与8脚之间电连接有调整电路，所述均流控制芯片将采集到的所述采样电阻的电流放大并与所述均流母线的电流比较，通过所述调整电路调节可调节所述供电模块的输出电压。

2.根据权利要求1所述的轨道交通客室照明智能控制系统，其特征在于，所述供电模块设有四个，包括三个常用供电模块和一个所述备用供电模块，所述常用供电模块的输出端通过切换电路与所述照明模块的输入端电连接，所述常用供电模块出现故障时，与该所述常用供电模块连接的所述切换电路自动切换至所述备用供电模块。

3.根据权利要求2所述的轨道交通客室照明智能控制系统，其特征在于，所述供电模块包括DC/DC转换电源，所述DC/DC转换电源的输入端电连接有电子保险丝、EMI滤波器和输入保护电路，所述DC/DC转换电源的输出端电连接有隔离二极管和EMI滤波器。

4.根据权利要求1所述的轨道交通客室照明智能控制系统，其特征在于，所述电源模块内设有滤波模块和输出保护模块，所述输出保护模块包括多个电子保险丝和EMI滤波器。

5.根据权利要求1所述的轨道交通客室照明智能控制系统，其特征在于，位于同一所述车厢内的照度传感器设有两个，所述照度传感器内设有两个照度探头。

6.根据权利要求5所述的轨道交通客室照明智能控制系统，其特征在于，所述照度传感器与所述控制芯片电连接，所述显示界面显示所述照度传感器的在线状态，当至少一个所述照度传感器正常工作时，所述调光单元正常工作；当两所述照度传感器均故障时，所述调光单元停止工作，所述照明模块的亮度切换至手动控制。

7.根据权利要求1所述的轨道交通客室照明智能控制系统，其特征在于，所述照明模块包括多组所述光源板，多组所述光源板交叉设置。

8.根据权利要求7所述的轨道交通客室照明智能控制系统，其特征在于，所述光源板上设有28颗或42颗LED灯珠，所述LED灯珠分为两组或三组分别串联在恒流驱动芯片的不同管脚上。