СИСТЕМЫ ОСВЕЩЕНИЯ ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ СВЕТОДИОДНЫМИ ИСТОЧНИКАМИ

Современные требования повышения энергоэффективности объектов железной дороги определяют необходимость модернизации системы освещения и замену морально устаревших люминесцентных светильников на новые более экономичные и энергоэффективные светодиодные.

В связи с этим, все больше потребителей отказываются от традиционных осветительных приборов, отдавая предпочтение современным энергосберегающим технологиям. Замена обычных ламп на LED-светильники требует затрат, однако эти расходы окупаются за небольшой промежуток времени за счет экономии электроэнергии.

Замена люминесцентных ламп на светодиодные позволяет экономить намного больше и обеспечивает высокое качество освещения в помещениях различного назначения, в том числе на российских железных дорогах. При этом, светодиодные лампы более пожаробезопасны и экологичны, чем люминесцентные, так как не нагреваются в процессе работы и не содержат опасных для здоровья веществ.

Светодиодные модели отличаются от других некоторыми преимуществами:

• экономичность: светодиодные устройства помогают экономить электроэнергию, ведь они требуют ее в 2,5 раза меньше, чем люминесцентные светильники и работают гораздо эффективнее и надежнее. Кроме того, они «питаются» только постоянным током, поэтому никогда не мерцают и не вызывают утомления глаз. А если снабдить их дополнительным рассеивателем, то он предотвратит образование слепящих отблесков;
• долговечность: светодиодные светильники обладают максимально возможным сроком службы, который превышает таковой для обычных ламп накаливания примерно в 12 раз (до 50 000 часов);
• безопасность и удобство эксплуатации: светильники имеют небольшие размеры, очень удобны и абсолютно безопасны в эксплуатации. Кроме того, после выработки ресурса их легко утилизировать, так как они не содержат ртути;
• экологичность: в рабочем состоянии светодиоды выделяют мало инфракрасных и ультрафиолетовых лучей, а также практически не нагреваются даже при длительной работе.

Подобные светильники легко подключить к программному освещению, что позволит максимально эффективно осуществлять необходимый производственный и технологический контроль.

Для наглядности в табличной форме приведены характеристики различных источников освещения на примере светодиодных, люминесцентных и ламп накаливания (таблица 1).

Таблица 1

Характеристики различных источников освещения [3, с.5-7]

Потребляя в два, а то и в три раза меньше электрической энергии, светодиодные светильники дают более яркое и равномерное освещение. Отчасти это объясняется тем, что относительно своей оси люминесцентная лампа освещает пространство на 360 градусов, при этом часть светового потока, идущая внутрь самого светильника, просто теряется при переотражении.

Светодиоды светят на 120 градусов, и весь световой поток направляется вниз. Кроме того, такие светильники мгновенно включаются, в них отсутствует мерцание, и УФ-излучение, а значит, нет риска для зрения и здоровья.

Граждане, путешествующие в пассажирских поездах могут убедиться в том, что в пассажирских вагонах используются люминесцентные лампы и лампы накаливания. Люминесцентное освещение применяется для пассажирских помещений (купе проводников, салон, коридор). Остальные помещения (тамбуры, туалеты, котельная и т.п.) освещаются лампами накаливания. Лампы накаливания одинаково хорошо работают как на постоянном, так и на переменном токе. Люминесцентные лампы на переменном токе 220 В. Поэтому в автономных системах электроснабжения для их питания устанавливаются специальные преобразователи.

Требования энергоэффективности и экономии в условиях новой стратегии ОАО РЖД инициируют внедрение инноваций в сфере освещения вагонов, поэтому предлагается рассмотреть эффективность установки светодиодных светильников в вагонах железнодорожных пассажирских поездов. Эти осветительные приборы имеют огромные преимущества перед привычными лампами накаливания, люминесцентными и галогенными лампами. Благодаря своей экономичности и эффективности, светодиодные светильники существенно потеснили позиции традиционного осветительного оборудования. Показатели светоотдачи достигают 145 люмен с одного ватта. Для сравнения, люминесцентная лампа выдает не более 80 люмен с ватта.

Кроме высокого показателя светоотдачи и малого потребления энергии данные светильники могут выдавать, при необходимости, излучение любого цвета.

Срок эксплуатации светодиодных светильников достигает 100 тысяч часов. Это больше одиннадцати лет непрерывной работы. К этому необходимо добавить высокую механическую прочность и надежность, так как на пассажирских железнодорожных вагонах, где преобладают большие вибрации, перепады напряжения и присутствует вероятность механического воздействия, данные светодиодные светильники лучший выбор для установки в качестве модернизируемого электрооборудования вагона. Ведь в светодиодных светильниках отсутствует такой хрупкий и ненадежный элемент как стеклянная колба и находящаяся в ней нить накаливания.

Внедрение светодиодов, по мнению специалистов, становится одним из самых перспективных направлений на рынке осветительной техники.

Сейчас пятая часть всей мировой электроэнергии расходуется на освещение. Широкое применение светодиодного оборудования позволит существенно сократить этот показатель за счет высокого коэффициента полезного действия этих светильников.

Для того, чтобы подтвердить эти утверждения проведем расчет эффективности.

Годовую экономию электроэнергии при переоборудовании одного вагона рассчитаем по формуле 1:

Эw=(Wсущ-Wрег)/1000                                                                                                               (1)

где

Wсущ, Wрек - расход электроэнергии соответственно при существующих и рекомендуемых осветительных приборах за год, кВт-ч.

Расход электроэнергии так же требует расчетов, например, Wсущ рассчитывается по формуле 2:

Wсущ= Рсущ*T                                                                                                                    (2)

где

Рсущ - установленная мощность общего освещения вагона при использовании существующих осветительных приборов, кВт, Рсущ=2,48 кВт;

Wрек= Ррек*T                                                                                                                   (3)

где

Ррек - установленная мощность общего освещения вагона при использовании рекомендуемых осветительных приборов, кВт, Р_(рек )=0,971 кВт;

T - время работы освещения за год, T =3285 ч.

Расход электроэнергии при существующих осветительных приборах и рекомендуемых составит:

Wсущ= 2,48*3285=8146,8 кВт;

Wрек= 0,971*3235=3141,19 кВт

Годовая экономия электроэнергии: 8146,8-3141,19=5005,615. В денежном выражении эта экономия зависит от тарифов на определенной территории.

Итак, эффективность новых светодиодных светильников имеет место, однако, при всех достоинствах данной технологии имеются проблемы внедрения, в том числе нормативно-правового характера. Как отмечают специалисты, Федеральная железнодорожная администрация еще не дала четкого определения понятию отказа светильника на светодиодах, то есть  пока не установлено, каким должно быть процентное соотношение вышедших из строя и исправных светодиодов, а так же не достигнуто соотношение между такими показателями, как световой поток на единицу мощности (лм/Вт), потребление электроэнергии, срок службы и стоимость светодиодного светильника [1].

Однако, следует обратить особое внимание на эволюционирование светодиодной технологии, которая все значительнее внедряется в практику и перспективным направлением является замена светодиодными источниками света устаревших, а, значит, устранение проблем внедрения – первейшая задача руководителей ОАО РЖД.

Список литературы:

1. Костин А.Д. Cветодиодное освещение железнодорожного транспорта// Научное сообщество студентов XXI столетия. Технические науки: сборник статей по материалам международной студенческой научно-практической конференции/ 2017.- № 2(49).  [Электронный ресурс] Режим доступа: https://sibac.info/archive/technic/2(49).pdf (дата обращения: 23.11.2019)
2. Мальков С.В. Тенденции развития светодиодов // Студенческий: электрон. научн. журн. 2017. № 18(18) [Электронный ресурс] Режим доступа: https://sibac.info/journal/student/18/86539 (дата обращения: 24.11.2019)
3. Моргунов Д.Н., Васильев С.И., Исследование спектральных характеристик электрических источников света// Вестник аграрной науки Дона / 2017 – №2(38) - с.5-7