鐵路客運專線隧道照明設計

楊 劍

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司電氣化設計研究處,武漢 430063)

1 概述

隨著我國鐵路事業(yè)的迅猛發(fā)展,鐵路運輸強調更快捷、更舒適、更安全。高質量的運輸服務應相應地體現在工程設計條件中,即按照適應運行速度高、以人為本、高安全性的需要開展設計。在客運專線工程設計中,隧道內照明的工作條件發(fā)生較大變化,不僅設備選型需要設計做到通常的配套、經濟合理、可靠性高的要求,而且其功能性和考慮的因素也將有較大變化。因此隧道內照明設置應考慮維修養(yǎng)護、滿足緊急情況下的人員疏散及救援人員的通行要求,同時也應考慮列車高速進入隧道內的空氣動力學效應對隧道照明設備、照明管線的影響。

以下在總結一般普速鐵路隧道照明設計經驗的基礎上,結合運輸的時代要求和客運專線工作條件的新特點,并參照最新的設計規(guī)范和標準的要求,提出設計方案,強調了防災系統設計和以人為本的舒適度要求。

2 一般普速鐵路隧道照明的設計要求

隧道內照明作為建筑照明的一部分,結合隧道內工作條件的特殊性,與通常的照明設計要求有所不同,具體分析如下。

一般普速鐵路的設計規(guī)定要求[1～2,4～5],通常在 1 000 m以上的直線或 500 m以上的曲線隧道內才設照明,作為固定指示、作業(yè)、警衛(wèi)的照明用途[6]。照度標準按照《鐵路隧道照明設施與供電技術條件》[2]規(guī)定,固定照明在軌面上的最小照度不應小于 1.0 lx,作業(yè)照明在軌面上的最小照度不應小于 15 lx。在具體的安裝位置和工藝上,要求固定照明燈具至軌面的安裝高度不應小于 3.5 m,采用在隧道避車洞上部或中部固定,對光源無特殊要求,最小照度不應小于 1.0 lx即可。對燈具可采用電纜或絕緣導線供電連接。燈具選用強調了采用防潮、防振和防腐,不影響信號瞭望。要求預留設置考慮維修作業(yè)用的三相插座。

總之,設計要求是基于普速鐵路隧道內普速運營的技術要求和經驗。近年,節(jié)能環(huán)保的要求提高后,在燈具選用方面開始提倡采用高效可靠的光源,但對疏散照明、安全照明等應急用途的重要性強調的不夠,也未強調研究光源對司乘人員和旅客的視覺感受,尤其是眩光影響?？偟囊笤O計考慮的是重點實現基本功能性要求,對以人為本考慮的較少。

3 客運專線鐵路對隧道照明設計的特別要求

(1)工作條件發(fā)生較大變化:列車速度高,導致氣流引起的氣動力大,結構安全強度需要重新校驗;軌道和軌旁通號設備、電氣化設備等可靠性標準提高,大多采用無維修或少維修設備,維修工作量減小且維修機械化裝備水平大大提高。

(2)社會生活水平和質量大大提高,除了節(jié)能環(huán)保外,強調提供“以人為本”的安全、舒適的運輸服務,旅客和工作人員的生命價值日顯重要,要求系統進行防災設計規(guī)劃和強調舒適感觀度的協調設計。

具體到隧道照明,設計需求重點考慮幾個特別的不同因素:氣動力安全校驗;維修工作的內容和性質對照明要求的改變;引入防災設計系統規(guī)劃;整體道床技術應用帶來的工程要求提前實施溝槽管洞的預留設計;眩光對人體舒適度的影響。

4 鐵路客運專線隧道照明設計方案

4.1 設計依據

(1)《鐵路電力設計規(guī)范》[1](TB10008—2006)。

(2)《鐵路工程設計防火規(guī)范》[3](TB10063—2007)。

(3)根據“鐵建設[2009]62號《關于發(fā)布鐵路工程地質勘察規(guī)范等 44項鐵路工程建設標準局部修訂條文的通知》”,對《鐵路電力設計規(guī)范》、《鐵路工程設計防火規(guī)范》局部條文的修訂。

(4)《高速鐵路設計規(guī)范》(報批稿)

4.2 隧道照明設置原則及照度標準

結合鐵路客運專線的特點,參照相關設計規(guī)范,并兼顧控制投資的要求,確定隧道照明設置原則及照度標準。

(1)長度 500 m以下隧道不考慮設置固定照明。

(2)長度 500 m以上的隧道內應設置固定檢修照明,軌面平均水平照度不小于 3lx。

(3)長度 5 km及以上或有緊急出口的隧道內應設置應急照明和疏散指示標志。地面最低照度不小于0.5 lx。

4.3 隧道照明的主要目的

根據高速(客運專線)鐵路運營性質和特點,在正常運營時隧道照明燈可不開啟;在天窗時間工作人員在隧道內巡檢時使用隧道照明;事故情況下,列車停留在隧道內時,開啟該隧道內全部照明。

4.4 隧道照明設計方案

4.4.1 隧道照明供電

(1)長度大于 500 m小于5 000 m的隧道(圖1)

圖1 長度大于 500m小于 5 000m的隧道照明供電系統

①供電原則:隧道照明采用單電源供電,單電源接引于 10 kV綜合負荷貫通線,低壓供電線路的供電半徑為 1.5 km左右。

②大于 500 m小于1 500 m左右的隧道,在隧道外進口或出口設有隧道照明箱變一處,一端供電。

③大于1 500m小于3 000 m左右的隧道,在隧道外進口和出口各設有隧道照明箱變一處,兩端供電。

④大于3 000m小于5 000 m左右的隧道,除在隧道外進口和出口各設有隧道照明箱變一處外,另在隧道內每間隔3 000 m左右設照明箱變供電。

⑤隧道照明電源從照明箱變處接引一回供電線路引入各綜合洞室電源箱,由電源箱再分別饋出回路為隧道照明負荷供電。

⑥供電容量:隧道每個洞室按 5 k W檢修插座及照明負荷配置,全隧道按每臺變壓器計列一個洞室檢修插座的容量。

(2)長度大于 5 000 m的隧道(圖2)

圖2 長度大于5 000 m的隧道照明供電系統

①供電原則:隧道照明采用雙電源供電,雙電源接引于10 kV綜合負荷貫通線及 10 k V一級負荷貫通線。低壓供電線路的供電半徑為 1.5km左右。

②除在隧道外進口和出口各設有隧道照明箱變一處外,另在隧道內每間隔3000m左右設照明箱變供電。

③隧道照明電源從照明箱變處兩段低壓母線各引一回供電線路分別引入各綜合洞室,經雙電源切換裝置切換后供各綜合洞室電源箱,由電源箱再分別饋出回路為隧道照明負荷供電。在各綜合洞室設應急時間為 2.0h的 EPS,當外電源失電時供疏散照明燈及疏散指示標志燈使用。

④供電容量:隧道每個洞室按 5 k W檢修插座及照明負荷配置,全隧道按每臺變壓器計列一個洞室檢修插座的容量。

4.4.2 隧道照明控制

(1)長度大于 500 m小于 5 000 m的隧道(圖3)

圖3 長度大于 500m小于 5 000m的隧道照明現場控制原理

①隧道照明現場控制:隧道照明燈采用分段兩端控制,分段開關設于隧道兩端洞口和各綜合洞室內。整個隧道以綜合洞室為界分各照明控制段,可以通過分段開關控制該照明控制段的燈具開啟和關閉。

②隧道照明遠動控制:長度小于5 000 m的隧道照明不納入遠動控制。

(2)長度大于 5 000 m的隧道

①隧道照明現場控制:正常照明燈采用分段兩端控制,分段開關設于隧道兩端洞口和各綜合洞室內。整個隧道以綜合洞室為界分各照明控制段,可以通過分段開關控制該照明控制段的燈具開啟和關閉;緊急情況下可使用布置在隧道內的緊急按鈕打開全隧道照明燈;疏散指示標志燈在綜合洞室控制箱控制,平時常開(圖4)。

圖4 長度大于5 000 m的隧道照明現場控制原理

②隧道照明遠動控制:在各綜合洞室內設置智能監(jiān)控裝置(RTU);在第一個或最后一個綜合洞室設智能監(jiān)控通信接口,從通信接口敷設光纜至隧道附近的通信基站;通過通信光纜專用通道上傳至綜合維修段隧道照明監(jiān)控主站(圖5)。

4.4.3 隧道照明設備安裝

(1)長度大于 500 m小于 5 000 m的隧道

①隧道設正常固定照明,光源采用 100 W高壓鈉燈,照明燈沿隧道兩側交錯布置,水平間距一般為 30 m、距地 3.0 m。

②設置在隧道綜合洞室洞口上的標志燈距地 3.2 m。設置在綜合洞室洞內的照明燈具為壁裝、距地 2.2 m,其開關距地 1.3 m。

③隧道口及綜合洞室內電源箱、照明控制箱均為明掛,箱體底邊距地 1.3 m。

④所有燈具、開關箱、按鈕箱等應具有防潮、防風壓、防腐蝕、防振動功能,防護等級為 IP65。

⑤隧道內的燈具安裝、設備安裝及配線安裝應滿足列車最高速度值運行時的要求。

(2)長度大于 5 000 m的隧道

①隧道設正常固定照明并作為疏散應急照明使用,光源采用 50 W無極熒光燈,照明燈沿隧道兩側交錯布置,水平間距一般為 20 m、距地 3.0 m。

圖5 長度大于5 000 m的隧道照明遠動控制原理

②隧道設疏散指示燈及標志燈,光源采用 3 W LED燈,疏散指示燈沿隧道兩側對稱布置,水平間距一般為 25 m、距地 0.5 m。

③設置在隧道綜合洞室洞口上的標志燈距地 3.2 m。設置在綜合洞室洞內的照明燈具為壁裝、距地 2.2 m,其開關距地 1.3 m。

④隧道口及綜合洞室內電源箱、RTU、照明控制箱均為明掛,箱體底邊距地1.3 m;EPS為落地靠墻安裝。

⑤所有燈具、開關箱、按鈕箱、EPS等應具有防潮、防風壓、防腐蝕、防振動功能,防護等級為 IP65。

⑥隧道內的燈具安裝、設備安裝及配線安裝應滿足列車最高速度值運行時的要求。

4.4.4 隧道照明配線方式

(1)長度大于 500 m小于 5 000 m的隧道

①隧道供電電源電纜、控制電纜沿隧道電力電纜槽敷設。

②隧道照明干線電纜沿隧道壁水平安裝時采用電纜掛鉤敷設,掛鉤安裝間距為 0.8 m,電纜安裝高度為距燈具上緣 0.2 m。

③所有過軌電纜均沿過軌鋼管敷設。

④除沿隧道壁采用電纜掛鉤水平敷設的電纜和沿電纜槽敷設的電纜外,其他電纜均采用穿鋼管沿隧道壁明敷。

⑤隧道外電力電纜采用鋼管埋地敷設。

(2)長度大于 5 000 m的隧道

①隧道供電電源電纜、標志燈電源電纜干線、控制電纜及監(jiān)控光纜沿隧道電力電纜槽敷設。

②隧道照明干線電纜沿隧道壁水平安裝時采用電纜掛鉤敷設,掛鉤安裝間距為 0.8 m,電纜安裝高度為距燈具上緣 0.2 m。

③所有過軌電纜均沿過軌鋼管敷設。

④除沿隧道壁采用電纜掛鉤水平敷設的電纜和沿電纜槽敷設的電纜外,其他電纜均采用穿鋼管沿隧道壁明敷。

⑤隧道外電力電纜采用鋼管埋地敷設或沿墻壁明敷、監(jiān)控光纜沿通信電纜槽敷設至通信基站。

4.4.5 接地方式

(1)隧道照明接地系統采用 TN-C-S系統。

(2)各綜合洞室電源箱、照明控制箱從隧道綜合接地母線接引 PE線。

(3)隧道各照明回路從各個洞室電源箱或照明控制箱接引 PE線。

4.4.6 隧道照明監(jiān)控遠動

(1)長度大于 500 m小于 5 000 m的隧道照明不納入監(jiān)控遠動。

(2)長度大于 5 000 m的隧道

①在綜合維修段或橋隧車間設隧道照明監(jiān)控主站及通信接口設備。

②隧道照明監(jiān)控的主干通道采用 2 M環(huán)網通信傳輸系統通道接引至綜合維修段或橋隧車間。

5 施工注意事項

(1)在燈具安裝、各種箱柜安裝及沿隧道壁配線時,不能損壞隧道防水層和隧道主體結構內鋼筋。

(2)隧道內各工種同時或交叉施工時,應采用防護措施,避免相互干擾造成施工事故。

(3)高空作業(yè)時應采取安全防護措施,以免發(fā)生人身安全事故。

(4)施工及運營帶電作業(yè)時,嚴格執(zhí)行電氣設備使用及操作的有關規(guī)定。

6 運營注意事項

(1)隧道照明供電設備、EPS、控制設備及遠動系統需定期檢查維修,使其處于完好的工作狀態(tài),特別是疏散照明用緊急按鈕及控制線路一定要保持隨時工作狀態(tài)。

(2)運營時注意燈具受電電壓,電壓過高或過低影響燈具使用年限。電壓可通過配電所的調壓器或箱變內變壓器電壓分接頭進行調節(jié),使其保持在正常的電壓水平。

[1] TB10008—2006,鐵路電力設計規(guī)范[S].

[2] TB/T2275—91,鐵路隧道照明設施與供電技術條件[S].

[3] TB10063—2007,鐵路工程設計防火規(guī)范[S].

[4] TB10003—2005,鐵路隧道設計規(guī)范[S].

[5] 鐵道部專業(yè)設計院主編.鐵路工程設計技術手冊·電力[M].北京:中國鐵道出版社,1991.

[6] 李學剛.200 km/h客貨共線鐵路隧道照明配電與控制[J].鐵道標準設計,2005(3):87 88.