CN202486581U - 城市轨道交通多功能小负荷用电设备电控系统 - Google Patents

Abstract

城市轨道交通多功能小负荷用电设备电控系统，结构简单，功能强大，安全可靠，系统易于扩展，使用寿命长，节约能耗，降低运营维护成本。它包括监控系统、照明灯带电控单元和小负荷电动设备电控单元。监控系统由监控计算机发出的控制指令信号通过电源耦合器分别传送到照明灯带电控单元和小负荷电动设备电控单元；监控系统通过网关与干接点继电器连接，接收通信系统发出的信号后，监控计算机发出指令信号控制照明灯带电控单元的数字地址调光控制器，联动控制站台灯带调光；监控计算机发出指令信号，驱动小负荷电动设备电控单元的终端智能模块，终端智能模块动作小负荷电动设备。

Description

城市轨道交通多功能小负荷用电设备电控系统

技术领域

本实用新型技术涉及城市轨道交通车站，特别涉及车站公共区小负荷用电设备，包括站台边缘照明灯带(以下简称站台灯带)、站台门处电动转换装置(电动百叶或电动风阀)、高架车站公共区局部通风机、风机盘管、空气幕、音乐喷泉以及灯光背景墙等，是兼具了智能控制和节能的供电与控制系统。 

背景技术

城市轨道交通车站站台边缘上方设置照明灯带，照明灯带可以提高站台边缘照度，有利于乘客的人身安全，同时使站台边缘、站台门(包括屏蔽门和安全门)门机前盖板的线路图和车站名称等标识更加醒目，引导乘客乘车。灯带供电回路站台灯带一般采用荧光灯作为照明光源，供电电源为交流380V/220V。在运营时段内全部开启，约16～18h/天。 

随着城市轨道交通各种新技术发展和应用，复合式通风模式被各城市轨道交通广泛应用，兼具屏蔽门系统和开式系统在空调季节和非空调季节节能优势，采用在全高站台门上部与吊顶之间或站台门固定单元下部均匀分散安装几十台电动百叶或电动风阀组成的电动转换装置；高架车站局部通风机可改善高架站公共区内空气质量，保证过渡性和舒适性，在公共区每隔约30米设置1台。另外，随着社会经济发展和城市轨道交通服务水平提高，车站内大量出现风机盘管、空气幕、音乐喷泉、灯光背景墙等小负荷电动设备。 

目前，城市轨道交通车站机电设备采用BAS系统(环境与设备监控系统)控制，通过PLC(可编程逻辑控制器)远程控制设备电控箱(柜)内的交流接触器来通断设备供电回路。BAS系统控制设备区内如大型风机和空调冷水系统设备、屏蔽门、自动扶梯、电梯、自动售检票机、安 防设备、通信广播等重要机电设备，BAS控制室设置在设备区内，离车站公共区距离远。对于车站公共区内小负荷用电设备采用BAS系统控制，一是需要用大量IO(输入输出)模块和控制电缆去实现回路的控制；二是公共区用电设备用电负荷小、数量多且布置分散，接口多并且调试困难，实现自动控制代价大；三是对运营维护人员专业技术技能要求高。因此，采用BAS系统对公共区小负荷用电设备控制具有很大局限性。 

原设计方案存在以下几方面缺点： 

1、站台灯带在运营时段全亮开启，耗电量大，使用寿命短；控制功能单一，实现智能调光控制和灯具故障自动检测成本高；运营维护成本高且工作量大，一旦灯具损坏，灯带在站台边缘靠轨行区位置，不便检修；供电和控制一体，系统可靠性差，特别是当安装有站台门时，为避免电位差作用于乘客，原设计方案是在站台门设备间安装隔离变压器，隔离变压器的二次绕组与列车车体、站台门体形成等电位，原设计方案未考虑隔离变压器空载合闸涌流对供电回路中断路器的影响，造成灯带无法按照车站照明控制模式可靠工作，经常出现启动时断路器跳闸断电。 

2、站台门电动转换装置、高架车站局部通风机等小负荷电动设备数量多，布置分散在车站公共区内，距离控制室远，其供电和控制采用硬线电缆接线，控制电缆多，接点多，电缆敷设安装工作量大，系统可靠性差，一次建设投资大，后期运营维护工作量大；控制功能单一，智能化程度低，实现系统扩展成本高。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种城市轨道交通多功能小负荷用电设备电控系统，结构简单，功能强大，安全可靠，系统易于扩展，使用寿命长，节约能耗，降低运营维护成本。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下： 

本实用新型城市轨道交通多功能小负荷用电设备电控系统，包括监控系统、照明灯带电控单元和小负荷电动设备电控单元，其特征是：所述 监控系统由监控计算机发出的控制指令信号通过电源耦合器分别传送到照明灯带电控单元和小负荷电动设备电控单元；监控系统通过网关与干接点继电器连接，接收通信系统发出的信号后，监控计算机发出指令信号控制照明灯带电控单元的数字地址调光控制器，联动控制站台灯带调光；监控计算机发出指令信号，驱动小负荷电动设备电控单元的终端智能模块，终端智能模块动作小负荷电动设备。 

本实用新型的有益效果是，控制系统网络结构简单，设备接口少，系统安全可靠，一次建设投资少且运营维护工作量小，控制功能强大，智能化程度高，经济效果和节能效果明显。设备和电缆敷设安装简单，运营维护方便，控制电缆少(仅为1根控制总线)，减少电气火灾风险；系统便于扩展，增减终端用电设备，无需对既有结构和线路进行改动；能方便实现站台灯带与列车联动调光控制，经济节能；延长灯具使用寿命，减小运营维护工作量；供电和控制相互独立，控制系统可靠性高；电源采用安全电压，消除安全隐患；能方便实现站台门电动转换装置、高架车站公共区局部通风机、车站内公共区风机盘管、空气幕机、音乐喷泉以及灯光背景幕墙等各类小负荷电动设备的智能控制。 

附图说明

本说明书包括如下三幅附图： 

图1是本实用新型城市轨道交通多功能小负荷用电设备电控系统中监控系统结构示意图； 

图2是本实用新型城市轨道交通多功能小负荷用电设备电控系统中照明灯带控制原理示意图； 

图3是本实用新型城市轨道交通多功能小负荷用电设备电控系统中小负荷电动设备控制原理示意图。 

图1中标示出元件名称及所对应的标记：监控系统10、干接点继电器11、输入接口12、网关13、监控计算机14、电源供给器15、手动开关16、站台照明灯带电控单元20、亮度传感器21、分支线路耦合器22、数字地址灯光控制器23、供电单元24、站台灯带25、小负荷电动设备电 控单元30、温度传感器31、供电单元32、分支线路耦合器33、终端智能模块34、小负荷电动设备35。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型设计方案进一步说明。 

参照图1、图2和图3，本实用新型的城市轨道交通多功能小负荷用电设备电控系统，包括监控系统10、照明灯带电控单元20和小负荷电动设备电控单元30。所述监控系统10由监控计算机14发出的控制指令信号通过电源耦合器15分别传送到照明灯带电控单元20和小负荷电动设备电控单元30。监控系统10通过网关13与干接点继电器11连接，接收通信系统发出的信号后，监控计算机14发出指令信号控制照明灯带电控单元20的数字地址调光控制器23，联动控制站台灯带调光。监控计算机14发出指令信号，驱动小负荷电动设备电控单元30的终端智能模块34，终端智能模块34动作小负荷电动设备35。 

参照图1，监控系统10由干接点继电器11、输入接口12、网关13、监控计算机14、电源供给器15、手动开关16构成。监控系统10设置在车站控制室，在车站控制室设置监控计算机14，监控计算机14可与其他控制主机共享，配备专用软件。总线可采用国际通用的EIB、C-BUS、I-BUS等系统，所有的控制信号通过总线传输。通过监控计算机14可显示车站所有设备的工作状态和进行操作控制，并设有用户安全及使用权限管理。当监控计算机14控制失效时，可通过手动开关16对设备进行手动操作。 

参照图2，照明灯带电控单元20由亮度传感器21、分支线路耦合器22、数字地址调光控制器23、照明供电单元24、站台灯带25构成。电源供给器15和亮度传感器21均与本单元的分支线路耦合器22连接，亮度传感器21采集照度数据后通过分支线路耦合器22上传到监控计算机14。监控计算机14将数据分析处理后发出指令信号经电源供给器15、分支线路耦合器22传送到数字地址灯光控制器23，再由数字地址灯光控制器23传送至站台灯带25的智能接口，执行调光控制。列车未到站前均处于“暗”状态。 

亮度传感器21设置在站台两端，用于调试站台边缘照度使用，可将感应到的照度值上传监控系统10，由监控系统10对比现场照度与系统调试后设定值，调节站台灯带25的输出功率以达到设定的照度，满足乘客舒适度需求。数字地址灯光控制器23选用寻址64个地址编码的控制器，根据灯带的供电分组来确定所需用个数。照明供电单元24由进线断路器、出线断路器、AC220V/DC24V电子整流器构成，其中可按单灯容量和整流器容量进行分组供电。为适应调光控制，站台灯带25宜采用LED作为照明光源，节能效果更加显著。例如，整流器容量400W，LED单灯容量24W，则可按一套整流器给15套LED灯进行分组供电。监控系统10按车站客流量分组开启灯带。地面站或高架站由亮度传感器21接收站外自然光亮度，监控系统10依据自然光环境自动调节灯带亮度，满足乘车要求和节能要求。 

以深圳典型地铁车站为例，采用224套LED灯组成灯带，单灯额定功率24W(含附件损耗)。应用本控制系统后，与列车联动调光控制，调光到20％额定亮度时，单灯功率6W。每天运行18h，列车发车间隔6分钟，停靠平均时间2分钟，，电价为0.88元/kW.h，年运行费用情况如下： 

由上表可示，应用本新型控制系统的站台灯带节能效果和经济效益十分明显。 

参照图3，小负荷电动设备电控单元30由传感器31、供电单元32、分支线路耦合器33、终端智能模块34、小负荷电动设备35组成。传感器31安装在车站出口处，将采集的大气温度值数据通过控制总线上传监控系统10中的监控计算机14。在监控计算机14中按时间、顺序等控制工艺要求进行编程。监控计算机14通过控制总线与各分支线路耦合器33 连接，由监控计算机14发出指令信号，驱动终端智能模块34，终端智能模块34按程序动作小负荷电动设备35。 

各种功能的终端智能模块34均与控制总线连接，采用统一的通讯协议，终端智能模块34按开关控制、正反转控制等功能选型。终端智能模块34回路数按设备总数量和回路负载能力确定，有2、4、8等多种回路和功能供选择。以某采用复合式站台门和局部通风机的高架车站为例，站台有120台电动风阀，用电功率300W/台，额定工作电流1.5A/台，回路负载电流6A，则每回路可驱动4台电动风阀，分30个回路控制。采用4个8路6A的带正反转功能终端智能模块34即可满足120台电动风阀开关和故障检测的控制要求，不仅节省了PLC控制系统的IO模块，取代了PLC控制系统中每回路的2个交流接触器，而且省去IO模块到交流接触器的控制电缆。选用同品牌工业级控制产品，PLC控制系统控制120台电动风阀(DI 240，DO 160)约需投资5.5万元，而本系统仅需投资约2.8万元，节省一次建设费用，经济效益十分明显。同时，公共区内设置局部通风机10台，用电功率750W/台，额定电流3.1A/台，可采用1个2路16A的负载驱动型终端智能模块34可控制站内所有局部通风机。除站台门电动转换装置、局部通风机外，还能用于控制车站内的风机盘管、空气幕机、音乐喷泉、灯光背景幕墙等小负荷电动设备。综上所述，应用本新型系统控制站内各类小负荷电动设备功能强大，结构简单，便于扩展和经济效益明显。 

以上所述只是用图解说明本实用新型城市轨道交通多功能小负荷用电设备电控系统的一些原理，并非是要将本实用新型局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本实用新型所申请的专利范围。 

Claims (3)

1.城市轨道交通多功能小负荷用电设备电控系统，包括监控系统（10）、照明灯带电控单元（20）和小负荷电动设备电控单元（30），其特征是：所述监控系统（10）由监控计算机（14）发出的控制指令信号通过电源耦合器（15）分别传送到照明灯带电控单元（20）和小负荷电动设备电控单元（30）；监控系统（10）通过网关（13）与干接点继电器（11）连接，接收通信系统发出的信号后，监控计算机（14）发出指令信号控制照明灯带电控单元（20）的数字地址调光控制器（23），联动控制站台灯带调光；监控计算机（14）发出指令信号，驱动小负荷电动设备电控单元（30）的终端智能模块（34），终端智能模块（34）动作小负荷电动设备（35）。

2.如权利要求1所述的城市轨道交通多功能小负荷用电设备电控系统，其特征是：所述照明灯带电控单元（20）由亮度传感器（21）、分支线路耦合器（22）、数字地址调光控制器（23）、照明供电单元（24）和站台灯带（25）构成,照明灯带电控单元（20）的电源供给器（15）和亮度传感器（21）均与站台照明灯带电控单元（20）的分支线路耦合器（22）连接，亮度传感器（21）采集照度数据后通过分支线路耦合器（22）上传到监控计算机（14）；监控计算机（14）将数据分析处理后发出指令信号经电源供给器（15）、分支线路耦合器（22）传送到数字地址灯光控制器（23），再由数字地址灯光控制器（23）传送至站台灯带（25）的智能接口，执行调光控制。

3.如权利要求1所述的城市轨道交通多功能小负荷用电设备电控系统，其特征是：所述小负荷电动设备电控单元（30）由传感器（31）、供电单元（32）、分支线路耦合器（33）、终端智能模块（34）和小负荷电动设备（35）组成；传感器（31）安装在车站出口处，将采集的大气温度值数据通过控制总线上传监控系统（10）中的监控计算机（14）；监控计算机（14）通过控制总线与各分支线路耦合器（33）连接，由监控计算机（14）发出指令信号，驱动终端智能模块（34），终端智能模块（34）按控制要求动作小负荷电动设备（35）。 

Images