地铁动力照明系统中大修关键技术及应用研究

一、引言

地铁作为城市公共交通的重要组成部分，承担着大量的客运任务。动力照明系统是地铁正常运营的基础保障，其稳定运行对于乘客的安全和舒适体验至关重要。然而，长期运行的地铁动力照明系统会面临设备老化、故障频发等问题，严重影响系统性能。因此，定期进行中大修，采用先进的关键技术，对于恢复和提升系统功能具有重要意义。

二、地铁动力照明系统概述

2.1 系统组成

地铁动力照明系统主要包括动力配电系统和照明配电系统。动力配电系统负责为各类动力设备，如通风空调设备、水泵、电梯、自动扶梯等提供电力支持；照明配电系统则为车站公共区域、设备房、隧道区间等提供照明。该系统涵盖了低压配电柜、配电箱、控制箱、低压配电线路、动力负荷、照明负荷等多个部分。

2.2 负荷分类

地铁动力照明负荷分为三个等级。一级负荷包括与消防逃生、行车安全、车站和区间安全相关的设备，如屏蔽门照明、安全门照明、地下站厅和站台照明、通信设备、应急设备、火灾报警系统及灭火设备、电力监控设备、自动售票和消防等设备；二级负荷主要涉及车站基础的照明、通风、排污功能等相关设备，如通风空调、普通风机、冷却泵、冷冻泵、污水泵和自动扶梯（非疏散使用）等；三级负荷则是指非车站运行必备功能的负荷，如广告照明和清洁电源等设备，停电后不影响轨道交通正常运行。

2.3 供电需求

不同等级的负荷对供电有不同要求。一级负荷应由两路来自变电所不同低压一、二级负荷母线的电源供电，一用一备，在末端配电箱处自动切换，且房间内应急照明灯具采用EPS 直接供电方式；二级负荷由变电所低压一、二级负荷母线提供一路电源供电，当变电所只有一路电源时，由低压母线分段开关切换保证供电；三级负荷仅由变电所的低压三级负荷母排提供一路电源供电，当供电系统一路电源失电时，切除该负荷。

三、中大修关键技术

3.1 设备检测与评估技术

在中大修前，需对动力照明系统设备进行全面检测与评估。采用无损检测技术，如红外热成像检测电气设备的发热情况，可提前发现潜在故障隐患。通过对设备运行数据的采集与分析，利用大数据分析技术评估设备的剩余寿命。例如，对低压配电柜的触头温度、电缆的运行电流等数据进行长期监测与分析，判断设备是否处于正常运行状态。同时，对设备的外观、结构进行检查，查看是否存在磨损、腐蚀、变形等问题。

3.2 电气设备维修与升级技术

对于检测出故障的电气设备，需进行精准维修。例如，对损坏的低压配电柜开关进行更换，对老化的电缆进行重新敷设。在维修过程中，严格遵循相关标准和规范，确保维修质量。同时，为提升系统性能，对部分电气设备进行升级。如将传统的接触器控制方式升级为智能控制系统，实现设备的远程监控与自动化控制。

3.3 照明系统优化技术

照明系统优化是中大修的重要环节。一方面，对灯具进行更新换代，采用高效节能的 LED 灯具替代传统的荧光灯。LED 灯具具有发光效率高、寿命长、显色性好等优点。另一方面，优化照明控制策略，采用智能照明控制系统。该系统可根据不同时间段、不同区域的光照需求自动调节灯具亮度，实现节能目的。

3.4 接地与防雷技术改进

良好的接地与防雷措施是保障动力照明系统安全运行的关键。在中大修时，对接地系统进行全面检查与维护，确保接地电阻符合要求。对防雷装置进行检测与升级，安装浪涌保护器等设备，提高系统的防雷能力。如在弱电系统、安全照明和室外动力照明回路增加浪涌保护，防止雷电过电压对设备造成损坏。

四、中大修关键技术应用案例分析

4.1 北京地铁1 号线案例

北京地铁 1 号线作为中国最早建成的地铁线路，自 1971 年开通运营，部分车站动力照明系统设备服役超 50 年，出现设备老化严重、线路绝缘性能下降、照明能耗高等问题。2018-2020 年期间，运营方对 1 号线动力照明系统实施中大修工程。在设备检测与评估环节，运用超声波局部放电检测、红外热成像等技术，对全线 34 座车站的 1200 余台低压配电柜、

800 余处电缆接头进行检测，发现存在严重发热隐患的配电柜 58 台，绝缘老化的电缆线路累计长度达 22 公里。在电气设备维修与升级方面，更换了 65 台低压配电柜的框架断路器、塑壳断路器等关键部件，重新敷设了 22 公里的电缆线路，并将通风空调设备的电控系统升级为基于物联网技术的智能控制系统，实现设备的远程监控与故障预警。照明系统优化上，全线更换了 18000 余套 LED 灯具，同时安装智能照明控制系统。该系统通过光照传感器、时间控制器以及人工干预三种控制模式，实现照明的智能调节。如在白天，通过光照传感器检测环境亮度，自动降低照明亮度；在夜间非运营时段，仅保留必要的安全照明。接地与防雷技术改进中，对全线车站的接地系统进行改造，新增垂直接地极 300 根，水平接地体8000 米，将接地电阻由原来的4Ω 降低至 1Ω 以下；在所有弱电系统、信号系统、安全照明和室外动力照明回路加装浪涌保护器 2800 余个。经过中大修后，北京地铁 1 号线动力照明系统设备故障率由每月 15 次降低至每月 3 次，降幅达 80% ；照明能耗由每月 150000 度降至 90000 度，下降了 40% ；系统可靠性从 75% 提升至 95% 。

4.2 广州地铁2 号线案例

广州地铁 2 号线自 2002 年开通运营后，因客流量增长及设备老化，原有动力照明系统出现故障增多、难以满足需求等问题。2019-2021 年，该线路开展动力照明系统中大修，运用振动分析、油色谱分析等技术检测设备，发现 8 台变压器存在隐患、45 处线路绝缘电阻不达标，随即更换变压器、修复线路，并将低压配电柜升级为智能型。同时全线更换 12000余套 LED 灯具，引入与行车调度联动的智能照明控制系统，设备房采用人体感应照明；接地电阻降至 0.8Ω ，加装1500 余个浪涌保护器。中大修后，设备故障率下降 80% ，照明能耗降低 40% ，系统可靠性提升至 96% ，显著改善了系统运行性能。

五、结论

地铁动力照明系统的中大修对于保障地铁的安全稳定运行、提高运营效率具有重要意义。通过采用设备检测与评估、电气设备维修与升级、照明系统优化、接地与防雷技术改进等关键技术，并结合北京地铁 1 号线、广州地铁2 号线等实际案例应用，能够有效解决系统设备老化、故障频发、能耗高等问题，显著提升系统性能。在未来的地铁建设与运营中，应重视动力照明系统的中大修工作，持续应用和创新关键技术，为城市轨道交通的发展提供有力支持。

参考文献：

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