轨道交通隧道照明控制处理系统

专利类型：实用新型
有效期：2022-03-04至2024-03-04
发布日期：2022-03-04
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技术(专利)类型 实用新型
申请号/专利号 202121167980.6
技术(专利)名称 轨道交通隧道照明控制处理系统
项目单位
发明人 胡文宇
行业类别 人类生活必需品
技术成熟度 详情咨询
交易价格 ￥面议
联系人 胡文宇
发布时间 2022-03-04

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项目简介

轨道交通隧道照明控制处理系统及方法
技术推广文件
轨道交通隧道照明控制处理系统及方法
一种新型的轨道交通隧道照明控制处理系统，在适应各类运营场景的条件下实现“车来灯亮，车走灯暗，光随车走”的新型隧道照明调整功能。主要具备以下特点：
1、大幅降低运营成本。经测算节能效果约60%，每公里年节约电力成本约3.5万元。
2、安全性高。加装的控制设备与ATS、BAS等系统采用数据接口连接，只采集数据不发送设备，不影响既有系统和设备的使用。
3、调光功能完备。可根据需求定制调光模式，适应不同的设备条件和运营条件，系统满足“故障导向安全”的要求。
4、扩展性好。可以根据需求自由调整控制容量，在新线接入、旧站改造时可以方便完成系统控制范围的延伸。
5、实施周期短。只需要加装控制设备即可实现照明控制，不需要更换原有的灯具，不需要重新敷设隧道内电缆。

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02

说明书

说明书摘要

本发明公开了一种轨道交通隧道照明控制处理系统及方法，包含：中心处理模块，用于进行数据的中心处理；隧道照明模块，所述隧道照明模块与所述中心处理模块电性连接；接收模块，所述接收模块与所述中心处理模块电性连接，所述接收模块用于接收数据并将数据输送给所述中心处理模块；逻辑模块，所述逻辑模块与所述中心处理模块电性连接；显示模块，所述显示模块与所述中心处理模块电性连接。本发明安全性高，被动式LED驱动电源不但实现交流/直流转换、稳压等功能，同时提供故障容错功能，提升设备的安全可靠性。

权利要求书

1. 一种轨道交通隧道照明控制处理系统，其特征在于，包含：
中心处理模块，用于进行数据的中心处理；
隧道照明模块，所述隧道照明模块与所述中心处理模块电性连接；
接收模块，所述接收模块与所述中心处理模块电性连接，所述接收模块用于接收数据并将数据输送给所述中心处理模块；
逻辑模块，所述逻辑模块与所述中心处理模块电性连接；
显示模块，所述显示模块与所述中心处理模块电性连接。
2. 如权利要求1所述轨道交通隧道照明控制处理系统，其特征在于，所述中心处理模块包含：
中央处理器，所述中央处理器分别与所述隧道照明模块、所述接收模块和所述显示模块电性连接。
3. 如权利要求2所述轨道交通隧道照明控制处理系统，其特征在于，所述中央处理器与外部的控制终端进行通信，所述中心处理模块与外部的综合后备盘和外部的车站控制终端进行通信。
4. 如权利要求1所述轨道交通隧道照明控制处理系统，其特征在于，所述隧道照明模块包含：
调光执行器，所述调光执行器与所述中心处理模块电性连接；
被动式驱动电源，所述被动式驱动电源与所述调光执行器电性连接；
灯具，所述灯具与所述被动式驱动电源电性连接。
5. 如权利要求4所述轨道交通隧道照明控制处理系统，其特征在于，所述隧道照明模块还包含：
监测器，所述监测器与所述调光执行器电性连接。
6. 如权利要求1所述轨道交通隧道照明控制处理系统，其特征在于，所述接收模块，包含：
接口服务器，所述接口服务器的一端与所述中心处理模块电性连接，另一端与外部的列车自动监测系统和外部的轨道交通综合监测系统进行通信。
7. 如权利要求6所述轨道交通隧道照明控制处理系统，其特征在于，所述接口服务器接收的数据信号包含实时运营状态信息和隧道土建信息；所述实时运营状态信息包含但不限于列车车次号、列车车组号、列车位置、列车速度、列车模式、列车目的地以及区间故障；所述隧道土建信息包含但不限于隧道与车站和/或地面连接部信息、隧道坡度以及隧道弯度。
8. 如权利要求1所述轨道交通隧道照明控制处理系统，其特征在于，所述显示模块包含：
显示屏，所述显示屏与所述中心处理模块电性连接。
9. 如权利要求1所述轨道交通隧道照明控制处理系统，其特征在于，所述逻辑模块包含：
应用服务器，所述应用服务器与所述中央处理器电性连接。
10. 一种轨道交通隧道照明控制处理方法，其特征在于，包含以下步骤：
S1:针对外部的列车自动监测系统和外部的轨道交通综合监测系统不同的运行状态，采用多级逻辑判断来判断运营的场景；
S2:从外部的列车自动监测系统和外部的轨道交通综合监测系统调取列车位置、列车速度、列车驾驶模式、列车扣车、列车跳停模式信息；
S3：建立列车速度—亮灯距离数学模型公式：
其中，系数A为列车速度为0时点灯距离；V为列车实际运行速度；K为曲线幂变量；为隧道环境变量，在土建坡度、弯道较大处增加点亮距离；为事件变量；
S4：根据列车速度—亮灯距离数学模型公式来发出调光信号，进行灯光的调节控制。

说明书

轨道交通隧道照明控制处理系统及方法

技术领域
本发明涉及轨道交通照明控制技术领域，特别涉及一种轨道交通隧道照明控制处理系统及方法。

背景技术
现有的轨道交通隧道照明存在以下缺点：1、安全隐患。目前隧道内灯具照度基本保持一致没有渐变，在隧道洞口处和进出车站处光照变化剧烈，司机眼睛瞳孔在这种情况下可能出现“黑洞效应”和“白洞效应”，引起视觉上和精神上的疲劳，甚至造成暂时性失明，存在严重的安全风险。2、可靠性不高。目前轨道交通隧道照明按照24小时开启设计，传统LED照明驱动电源可靠性差、寿命短、不能频繁启停、不具备设备故障容错性，后期维修成本投入较大。3、灵活性很低。目前轨道交通隧道照明设备光照强度固定，不能按照运营场景自动调整，无车场景下的照明强度过高属于无效照明，反而检修和故障抢修场景下的照明严重不足。4、电能利用率较低。目前轨道交通供电系统的无功补偿效率较低，电能利用率不高，能源浪费极大。

发明内容
根据本发明实施例，提供了一种轨道交通隧道照明控制处理系统及方法，包含：
中心处理模块，用于进行数据的中心处理；
隧道照明模块，隧道照明模块与中心处理模块电性连接；
接收模块，接收模块与中心处理模块电性连接，接收模块用于接收数据并将数据输送给中心处理模块；
逻辑模块，逻辑模块与中心处理模块电性连接；
显示模块，显示模块与中心处理模块电性连接。
进一步，中心处理模块包含：
中央处理器，中央处理器分别与隧道照明模块、接收模块和显示模块电性连接。
进一步，中央处理器与外部的控制终端进行通信，中心处理模块与外部的综合后备盘和外部的车站控制终端进行通信。
进一步，隧道照明模块包含：
调光执行器，调光执行器与中心处理模块电性连接；
被动式驱动电源，被动式驱动电源与调光执行器电性连接；
灯具，灯具与被动式驱动电源电性连接。
进一步，隧道照明模块还包含：
监测器，监测器与调光执行器电性连接。
进一步，接收模块，包含：
接口服务器，接口服务器的一端与中心处理模块电性连接，另一端与外部的列车自动监测系统和外部的轨道交通综合监测系统进行通信。
进一步，接口服务器接收的数据信号包含实时运营状态信息和隧道土建信息；实时运营状态信息包含但不限于列车车次号、列车车组号、列车位置、列车速度、列车模式、列车目的地以及区间故障；隧道土建信息包含但不限于隧道与车站和/或地面连接部信息、隧道坡度以及隧道弯度。
进一步，显示模块包含：
显示屏，显示屏与中心处理模块电性连接。
进一步，逻辑模块包含：
应用服务器，应用服务器与中央处理器电性连接。
一种轨道交通隧道照明控制处理方法，包含以下步骤：
S1:针对外部的列车自动监测系统和外部的轨道交通综合监测系统不同的运行状态，采用多级逻辑判断来判断运营的场景；
S2:从外部的列车自动监测系统和外部的轨道交通综合监测系统调取列车位置、列车速度、列车驾驶模式、列车扣车、列车跳停模式信息；
S3：建立列车速度—亮灯距离数学模型公式：
其中，系数A为列车速度为0时点灯距离；V为列车实际运行速度；K为曲线幂变量；为隧道环境变量，在土建坡度、弯道较大处增加点亮距离；为事件变量；
S4：根据列车速度—亮灯距离数学模型公式来发出调光信号，进行灯光的调节控制。
根据本发明实施例的轨道交通隧道照明控制处理系统及方法，安全性高，被动式LED驱动电源不但实现交流/直流转换、稳压等功能，同时提供故障容错功能，提升设备的安全可靠性。调光功能完备，实现10级调光功能、潮汐照明功能；设置多级运行模式适应不同的设备条件和运营条件，系统满足“故障导向安全”的要求。扩展性好，多级调光系统本身具有很高的灵活性，可以根据用户需求自由调整控制容量，在新线照明系统接入、车站照明系统接入时可以方便完成智能照明系统控制范围的延伸。实施周期短，只需要更换被动式LED驱动电源和加装控制设备即可实现智能照明控制，不需要更换原有的LED灯具，不需要重新敷设隧道内电缆。
要理解的是，前面的一般描述和下面的详细描述两者都是示例性的，并且意图在于提供要求保护的技术的进一步说明。

附图说明
图1为根据本发明实施例轨道交通隧道照明控制处理系统及方法的结构框图。
图2为根据本发明实施例轨道交通隧道照明控制处理系统及方法的多级逻辑判断框图。

具体实施方式
以下将结合附图，详细描述本发明的优选实施例，对本发明做进一步阐述。
首先，将结合图1~2描述根据本发明实施例的轨道交通隧道照明控制处理系统及方法，用于轨道交通隧道照明使用。
如图1所示，本发明实施例的轨道交通隧道照明控制处理系统及方法，具有中心处理模块、隧道照明模块、接收模块、逻辑模块和显示模块。
具体地，如图1所示，在本实施例中，中心处理模块用于进行数据的中心处理；隧道照明模块与中心处理模块电性连接；接收模块与中心处理模块电性连接，逻辑模块与中心处理模块电性连接；显示模块与中心处理模块电性连接。隧道照明模块用于隧道内部的照明，接收模块用于接收数据并将数据输送给中心处理模块，通过中心处理模块进行处理的处理，从而来对隧道照明模块进行照明强度的调节控制，逻辑模块用于进行用于配置照明调整策略和监控照明设备运行情况，全线照明情况可以通过大屏幕接入设备投放到控制中心大屏幕上直观显示。中心处理模块通过逻辑模块调整的策略来进行照明强度的调节控制，显示模块用于实现人机交互，同时用于将所述照明控制信息执行结果投放至显示屏和/或大屏幕。
进一步，如图1所示，在本实施例中，中心处理模块包含：中央处理器，中央处理器分别与隧道照明模块、接收模块和显示模块电性连接，中央处理器用于与隧道照明模块、接收模块和显示模块电性连接进行处理指令、执行操作、控制时间和处理数据。
进一步，如图1所示，在本实施例中，中央处理器与外部的控制终端进行通信，可以通过外部的控制终端对中央处理器进行控制，从而实现对隧道照明模块的照明强度进行调节。
进一步，如图1~2所示，隧道照明模块包含：调光执行器、被动式驱动电源和灯具。在本实施例中，调光执行器与中心处理模块电性连接；被动式驱动电源与调光执行器电性连接；灯具与被动式驱动电源电性连接；监测器，监测器与调光执行器电性连接，用于检测被动式驱动电源和灯具的工作情况，起到“故障导向安全”的作用。在隧道内安装LED照明灯具，使用被动式驱动电源进行灯光驱动，配备调光执行器实现照度10级调节功能，具有以下优点，1、安全性高。新型被动式驱动电源可靠性高、有很强的设备故障容错性，替代传统驱动电源可以大幅降低隧道内照明设备故障率。多级调光系统可以根据灯具安装位置调整LED光照强度，消除隧道内光照的剧烈变化，使司机眼睛能够逐渐适应光照变化，有效缓解司机疲劳度，彻底避免暂时性失明引起的安全事故。2、提高电力利用效率。同时，被动式驱动电源自带的无功补偿功能可以提高运营照明电力利用效率，降低供电系统的无功电力，大幅降低运营电力成本，使企业尽快实现碳达峰、碳中和的国家战略目标。3、改造方便。被动式驱动电源的更换非常简便，只需要将原有驱动电源替换即可完成，不需要更换灯具，不需要重新敷设电缆。4、容易扩展。多级调光系统可以设计预留控制容量，在新线照明系统接入、车站照明系统接入时可以方便进行扩展，智能照明系统的控制范围可根据设计需求进行定制。
照明控制方式
现场安装的调光执行器采用容抗式调光方式，I/O转换模块与上位机通信，接受调光信号，转换为硬接点信号后驱动对应的接触器，通过接触器选择接入回路的电容器数量与组数，实现整个照明回路容抗的改变，进而改变回路中各个被动式驱动电源的电流，实现调光控制。
进一步，如图1~2所示，在本实施例中，接收模块，包含：接口服务器，接口服务器的一端与中心处理模块电性连接，另一端与外部的列车自动监测系统和外部的轨道交通综合监测系统进行通信。接口服务器接收的数据信号包含实时运营状态信息和隧道土建信息；实时运营状态信息包含但不限于列车车次号、列车车组号、列车位置、列车速度、列车模式、列车目的地以及区间故障；隧道土建信息包含但不限于隧道与车站和/或地面连接部信息、隧道坡度以及隧道弯度，通过接口服务器与外部的列车自动监测系统（ATS系统）和外部的轨道交通综合监测系统（ISCS系统）进行通信，实现信息的采集收取，使得根据不同的信号数据，调用基于列车定位下的隧道照明控制算法模型，智能控制隧道内照明强度，实现“车来灯亮，车走灯暗”的潮汐式隧道照明智能控制策略。根据不同的运营场景自动调整照明强度，在需要照明的场景提供充分的照明，不需要照明的场景降低照明强度，大幅降低运营照明用电量。
进一步，如图1所示，在本实施例中，显示模块包含：显示屏，显示屏与中心处理模块电性连接，显示屏用于进行实现人机交互，同时用于将所述照明控制信息执行结果清晰的表现出来。
进一步，如图1~2所示，在本实施例中，逻辑模块包含：应用服务器，应用服务器与中央处理器电性连接，应用服务器用于运算照明控制软件、配置照明调整策略和监控照明设备运行情况，全线照明情况可以通过大屏幕接入设备投放到控制中心大屏幕上直观显示。
为了适应特殊情况下的运营场景，调光执行部分采用多级逻辑判断功能，针对外部的列车自动监测系统和外部的轨道交通综合监测系统不同的运行状态判断运营场景，如图2所示，在部分区段或部分列车出现异常后，对应区段的调光系统立即转为旁路模式，调光执行器自动开启最大照度模式，保证应急抢险的照明需求。
对于正常情况下的运营场景，隧道照明系统设定了3种不同的运行模式，分别为：全自动模式、手动模式、无调节模式，在设备出现故障后，可以实现模式之间自动切换，中心处理模块与外部的综合后备盘（车站IBP盘）和外部的车站控制终端进行通信，控制外部的综合后备盘或外部的车站控制终端的软件界面，可以设置全线或部分区间的运行模式。
照明控制逻辑
从信号系统调取列车位置、列车速度、列车驾驶模式、列车扣车、列车跳停模式信息。
按照司机驾驶反应时间建立列车速度—亮灯距离数学模型公式：
其中，系数A为列车速度为0时点灯距离；V为列车实际运行速度；K为曲线幂变量；为隧道环境变量，在土建坡度、弯道处增加点亮距离；为事件变量，在列车出现扣车、区间阻塞等意外情况时，自动开启全部照明保证抢险救援。
以上，参照图1~2描述了根据本发明实施例的轨道交通隧道照明控制处理系统及方法，安全性高，被动式LED驱动电源不但实现交流/直流转换、稳压等功能，同时提供故障容错功能，提升设备的安全可靠性。调光功能完备，实现10级调光功能、潮汐照明功能；设置多级运行模式适应不同的设备条件和运营条件，系统满足“故障导向安全”的要求。扩展性好，多级调光系统本身具有很高的灵活性，可以根据用户需求自由调整控制容量，在新线照明系统接入、车站照明系统接入时可以方便完成智能照明系统控制范围的延伸。实施周期短，只需要更换被动式LED驱动电源和加装控制设备即可实现智能照明控制，不需要更换原有的LED灯具，不需要重新敷设隧道内电缆。
一种轨道交通隧道照明控制处理方法，包含以下步骤：
S1:针对外部的列车自动监测系统和外部的轨道交通综合监测系统不同的运行状态，采用多级逻辑判断来判断运营的场景；
S2:从外部的列车自动监测系统和外部的轨道交通综合监测系统调取列车位置、列车速度、列车驾驶模式、列车扣车、列车跳停模式信息；
S3：建立列车速度—亮灯距离数学模型公式：

其中，系数A为列车速度为0时点灯距离；V为列车实际运行速度；K为曲线幂变量；为隧道环境变量，在土建坡度、弯道较大处增加点亮距离；为事件变量；
S4：根据列车速度—亮灯距离数学模型公式来发出调光信号，进行灯光的调节控制。
综上所述，该一种轨道交通隧道照明控制处理方法，使用时，先根据外部的列车自动监测系统和外部的轨道交通综合监测系统不同的运行状态，调取列车位置、列车速度、列车驾驶模式、列车扣车、列车跳停模式信息，然后通过列车速度—亮灯距离数学模型公式：
来进行运算，从而进行多级逻辑的判断，发出调光信号，进行灯光的调节控制。
需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

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