鐵路動(dòng)車組檢修庫照明設(shè)計(jì)

王麗霞

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,天津 300142)

近年來,我國鐵路發(fā)展迅速,大量的動(dòng)車組需要運(yùn)用檢修。動(dòng)車運(yùn)用所、維修基地等配套工程也不斷投入建設(shè)。動(dòng)車組檢修庫是動(dòng)車組整備檢修的主要場所,其建筑體量大,動(dòng)力設(shè)備多,設(shè)計(jì)相對復(fù)雜。對檢修庫的照明設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析探討。

1 主體工程概況

動(dòng)車組檢修庫建筑面積15 000～50 000 m2,根據(jù)動(dòng)車組檢修線可分為2線庫、4線庫、6線庫,可對CRH1、CRH2、CRH3、CRH5四種型號的動(dòng)車組進(jìn)行靜調(diào)檢修。大庫一般長度520 m,寬度在100～220 m,高度10 m左右。其邊跨設(shè)有工藝檢修設(shè)備房間、除冰融雪設(shè)備房間及辦公用房。庫內(nèi)用電負(fù)荷由地面電源負(fù)荷、一般工藝設(shè)備負(fù)荷、環(huán)控通風(fēng)設(shè)備負(fù)荷和照明負(fù)荷組成。

2 庫房照明的種類及照度要求

檢修庫內(nèi)有庫房工作照明與應(yīng)急照明、檢修平臺(tái)工作照明、檢修坑工作照明和邊跨辦公房屋的照明。當(dāng)邊跨無夾層時(shí),邊跨照明與庫內(nèi)高大空間照明一致；當(dāng)設(shè)置夾層時(shí),按辦公房屋設(shè)置照明。主要針對庫房工作照明與應(yīng)急照明、檢修平臺(tái)和檢修坑照明及照明控制的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。檢修庫內(nèi)各主要場所的照度值如表1所示。

表1 各主要場所照度標(biāo)準(zhǔn)值 lx

3 檢修庫房工作照明與應(yīng)急照明

對于檢修庫房的照明設(shè)計(jì),應(yīng)在設(shè)計(jì)前熟悉建筑物基本情況,了解建筑物的基本構(gòu)造,仔細(xì)研究建筑物內(nèi)部布局,掌握建筑物的跨度、柱距、高度、最高點(diǎn)及最低點(diǎn)；研究庫內(nèi)作業(yè)量及作業(yè)照明需求。根據(jù)庫房主體情況,確定光源種類、燈具形式以及根據(jù)建筑物內(nèi)同一工作平臺(tái)范圍內(nèi)的最低高度、工作照度要求、顯色性要求選擇合適的光源、燈具以及安裝高度。確定布燈方案后,應(yīng)對照度、均勻度、統(tǒng)一眩光值、照明功率密值度等照明設(shè)計(jì)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

由于檢修庫屋架較高,照明采用金鹵燈為光源的工廠燈或高顯色的高壓鈉燈,無顯色要求的可選用普通的高壓鈉燈。在平面布置上,原則上燈具置于屋架梁下,便于燈具的安裝。有的區(qū)域屋架梁已安裝吊設(shè)檢修平臺(tái),燈具需移至無屋架梁處時(shí),可采用拉鋼索吊裝等方式。

3.1 照明燈具的布置

照明燈具的布置根據(jù)建筑物的跨度、柱距及軌道間中心距、軌道中心線與柱軸線間距等因素綜合考慮,結(jié)合不同作業(yè)對照度的要求,選擇合理的、經(jīng)濟(jì)的布燈方案。對于建筑物內(nèi)有精確作業(yè)的房屋,還可根據(jù)具體情況設(shè)置局部照明。

照明燈具布置時(shí),首先計(jì)算出室形指數(shù)RI,再根據(jù)RI值選擇合適光分布類別的燈具；按跨度及照度標(biāo)準(zhǔn)值要求進(jìn)行布燈,計(jì)算出布燈的距高比；校驗(yàn)此距高比不大于所選用燈具的最大允許值；超過時(shí)還應(yīng)調(diào)整布燈方案或更換燈具。圖1為柱距6 m時(shí)典型的布燈方案,燈具距柱軸線距離可根據(jù)庫內(nèi)具體情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,必要時(shí)可變更為壁掛式安裝燈具。燈具的懸掛高度按燈具離規(guī)定作業(yè)面高度選取6、9、12 m等。

注：B—跨度；H—軌道間中心距；L—軌道中心線與柱軸線間距。

此外,動(dòng)車組檢修庫是一種綜合性維修庫,檢測、維修、指揮調(diào)度、數(shù)據(jù)監(jiān)測等功能完備,庫內(nèi)各種設(shè)施、管線眾多,因此庫房建設(shè)系統(tǒng)化、集成化程度高,在布置燈具時(shí),為保證系統(tǒng)整體性,在保證照明功能的前提下,還應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：

(1)由于軌道頂部設(shè)置為機(jī)車提供動(dòng)力的“之”字形接觸網(wǎng)及其固定件,在考慮燈具維護(hù)及照明需求的情況下,燈具須避開軌頂布置；

(2)由于動(dòng)車組檢修庫廣泛采用彩鋼板屋頂,受其承載力的影響,在保證燈具固定牢靠,不采用鋼索布線的前提下,燈具布置宜沿著建筑梁布置；

(3)當(dāng)燈具采用壁掛式安裝時(shí),因給水、采暖、消防等管道及通信、信息、電力等橋架需布置在混凝土支柱(或工字鋼支柱)側(cè)壁,燈具布置需要結(jié)合各管線敷設(shè)高度及相對安裝間距統(tǒng)籌考慮,以免各設(shè)施安裝沖突、影響照明效果。

3.2 燈具的選擇

大庫內(nèi)的燈具應(yīng)根據(jù)工作區(qū)域環(huán)境條件、工作條件來選擇,同時(shí)要注意外形美觀、安裝方便。燈具選擇應(yīng)注意如下幾點(diǎn)。

(1)燈具的配光曲線。在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)燈具在庫內(nèi)房架上懸掛高度按室形指數(shù)RI值選取不同配光的燈具。當(dāng)RI=0.5～0.8時(shí),宜選用窄配光燈具；RI=0.8～1.65時(shí),宜選用中配光燈具；RI=1.65～5時(shí),宜選用寬配光燈具。

(2)燈具的效率。一般情況下,在滿足眩光限制和配光要求條件下,效率越高越好。燈具的效率應(yīng)滿足《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50034—2004)的要求。此外,還應(yīng)考慮檢修人員站在最高層檢修平臺(tái)的燈具對人員的安全和眩光要求。

(3)燈具的最大允許距高比。在作業(yè)區(qū)域內(nèi)一般照明均勻度不小于0.7,相鄰照明照度均勻度不小于0.5的要求下,選擇具有合適的最大允許距高比的燈具。若距高比小,均勻度好,但燈具數(shù)量、耗電量和投資會(huì)增加；若距高比過大,照明均勻度可能得不到保證。

(4)燈具配套的鎮(zhèn)流器。應(yīng)根據(jù)不同的燈具選用不同的鎮(zhèn)流器。一般情況下直管形熒光燈配用電子鎮(zhèn)流器或節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器；高壓鈉燈、金屬鹵化物燈配用節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器。

(5)燈具的環(huán)境適應(yīng)性。應(yīng)根據(jù)大庫內(nèi)不同區(qū)域的環(huán)境條件選擇適應(yīng)環(huán)境條件的燈具。在潮濕、多灰塵的場所,通常采用防水防塵燈具；在裝有大型橋式吊車等振動(dòng)、擺動(dòng)較大的場所,應(yīng)選用具有防振防脫落措施的燈具。

(6)燈具的經(jīng)濟(jì)性。在保證使用功能和照明質(zhì)量的前提下,應(yīng)對可選擇的燈具和照明方案進(jìn)行比較,選擇經(jīng)濟(jì)實(shí)用的燈具。

3.3 配電回路

一般照明配電回路采取沿屋架梁劃分配電回路的方式,便于對成塊工作區(qū)域的單獨(dú)控制,也便于配管配線。而動(dòng)車檢查庫有編組車輛駛?cè)?工作區(qū)域是編組車輛及其兩側(cè)的條形區(qū)域,相鄰股道區(qū)域可能并不需要照明,因此在配電回路的劃分上采取了沿軌道方向劃分的方式,便于進(jìn)行控制,同時(shí)起到照明節(jié)能的效果。

3.4 應(yīng)急照明

應(yīng)急照明采用EPS供電,應(yīng)急工作時(shí)間應(yīng)不小于90 min。由于電源切換時(shí)間一般大于工頻半波時(shí)間,因此應(yīng)急照明燈具不能采用金鹵燈,只能采用了雙光源燈具(正常照明電源供金鹵燈光源、應(yīng)急照明電源供熒光燈光源)。應(yīng)急燈具在正常供電時(shí)作為工作照明、事故時(shí)作為應(yīng)急照明。

應(yīng)急照明設(shè)計(jì)中,由于檢修庫內(nèi)空間較大,車輛進(jìn)入對應(yīng)急照明燈具會(huì)產(chǎn)生遮擋,因此應(yīng)急照明無法安裝在在周邊墻上,只能安裝于檢修庫屋頂。

4 檢修平臺(tái)和檢修坑照明

檢修平臺(tái)照明：由于檢修平臺(tái)的遮擋,其下部空間還需要設(shè)置燈具,為動(dòng)車組側(cè)部檢修提供照明。檢修平臺(tái)照明采用三防熒光燈具吸頂安裝于檢修平臺(tái)下的照明方式。所有燈具均需配置PE線。

檢查坑及綜合管溝照明：檢修坑一般采用柱式檢修坑或壁式檢修坑,檢修坑燈具電源一般采用特低壓AC24V電源,燈具宜選用LED光源燈具和熒光燈燈具。檢修坑內(nèi)照明燈具安裝于軌道橋立柱間的鋼桁梁,將安全電壓24 V燈具壁裝于鋼桁梁上斜向車體底部照射的照明方式,燈具間距(B)一般情況下6 m左右。柱式檢修坑燈具設(shè)置于柱間,壁式檢修坑可嵌入式安裝于預(yù)留孔洞內(nèi)。圖2為4×3 W的大功率LED燈具的典型布燈方案。

圖2 檢修坑LED燈具的典型布燈方案

5 智能照明控制

5.1 智能照明控制系統(tǒng)設(shè)置的必要性

由于動(dòng)車組檢修庫房面積大,作業(yè)種類多,照明控制方式靈活多樣,燈具數(shù)量多且光源多為金鹵燈,各照明配電回路電流較高,一般都是在配電箱處直接通過空氣開關(guān)控制,傳統(tǒng)的照明控制方式已經(jīng)很難滿足現(xiàn)場實(shí)際要求。檢修庫配電箱通常設(shè)于負(fù)荷中心處,對于工作人員的日常操作多有不便。為此,為便于運(yùn)營管理,引入了智能照明控制系統(tǒng)對大空間檢查庫的照明進(jìn)行控制。通過程序的設(shè)置,在任何一個(gè)智能開關(guān)處,按要求開閉系統(tǒng)內(nèi)任意一組燈具,同時(shí)也可以根據(jù)時(shí)間、光照等條件自動(dòng)對燈具進(jìn)行開啟、關(guān)閉甚至調(diào)整光源發(fā)光量的操作。不但方便了工作人員,對于照明節(jié)能也起到了很好的效果。

因此,動(dòng)車組檢修庫房的照明設(shè)計(jì)設(shè)置智能照明控制系統(tǒng)十分必要。

5.2 智能照明控制系統(tǒng)的組成

智能照明控制系統(tǒng)是一種由現(xiàn)場數(shù)據(jù)總線構(gòu)成的分布式控制網(wǎng)絡(luò)照明管理系統(tǒng)。所有部件都內(nèi)置處理器,網(wǎng)上每個(gè)部件都有一個(gè)地址,通過總線將所有部件解裂組成一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)。

智能照明控制系統(tǒng)由控制部件、執(zhí)行部件、監(jiān)控部件和網(wǎng)絡(luò)部件等組成?？刂撇考ǎ嚎刂泼姘?、觸摸顯示屏、探測器、控制器、智能時(shí)鐘、用戶編輯器等；執(zhí)行部件包括：調(diào)光模塊、開關(guān)模塊等；監(jiān)控部件包括：通信電纜、網(wǎng)關(guān)等。智能照明控制系統(tǒng)可以根據(jù)系統(tǒng)需要,通過各控制器和面板采取編程實(shí)現(xiàn)對各燈或回路的亮度控制,從而達(dá)到不同的燈光場景和系統(tǒng)控制的效果。

5.3 智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

首先,將檢修庫內(nèi)燈具、配電箱按常規(guī)布置,按照控制要求進(jìn)行回路連接,用常規(guī)導(dǎo)線直接接入配電箱,需要智能控制的部分增加智能照明控制系統(tǒng)控制單元,并根據(jù)實(shí)際控制要求進(jìn)行回路劃分。

其次,合理布置控制面板?？刂泼姘宸譃閱蝹€(gè)控制面板、群組控制面板和程序設(shè)定器,用他們來替代常規(guī)開關(guān)并能通過其中的傳感器滿足更多控制要求。在入口及間隔較遠(yuǎn)處設(shè)置和回路數(shù)相同的單個(gè)控制面板,每個(gè)控制面板所控制的照明回路可由程序設(shè)定器設(shè)定,并能修改控制回路,如果需要設(shè)定群組控制內(nèi)容,加入群組控制面板和程序設(shè)定器,在平面圖中要將控制面板與配電箱之間用信號線連接。

再次,編制系統(tǒng)圖。智能控制開關(guān)模塊的各回路控制容量應(yīng)有多種規(guī)格可選,具有手動(dòng)開關(guān),便于線路檢修。開關(guān)模塊各回路控制容量宜按20A選擇,智能控制開關(guān)模塊應(yīng)有分組及延時(shí)開燈功能,以防止燈具集中啟動(dòng)時(shí)的浪涌電流；應(yīng)有金鹵燈通斷延時(shí)保護(hù)功能,即關(guān)閉后,再次打開需經(jīng)一可編程的延時(shí)時(shí)間；應(yīng)有時(shí)序控制功能,能根據(jù)不同負(fù)載智能化順序延時(shí)開關(guān)照明回路,避免電流沖擊；應(yīng)為每條燈路的通道輸出提供可旁路可控硅電路的旁路開關(guān)。此外,智能控制開關(guān)模塊應(yīng)采用35 mm標(biāo)準(zhǔn)DIN導(dǎo)軌安裝,方便裝入照明配電箱中,同時(shí)也便于照明配電系統(tǒng)統(tǒng)一管理。

5.4 智能照明控制系統(tǒng)的投資分析

智能照明控制系統(tǒng)的投資主要由控制主機(jī)和各回路的終端設(shè)備和連接線組成,每個(gè)回路的投資在1 500～2 000元。3萬m2的動(dòng)車檢修庫設(shè)置智能照明

控制系統(tǒng)投資為20～30萬元,約占電力總投資的1%～2%。設(shè)置智能照明控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性較高。

6 結(jié)論

鐵路動(dòng)車組檢修庫房是綜合性比較強(qiáng)的建筑物(群),涉及的動(dòng)車組檢修作業(yè)種類比較繁多,因此在照明設(shè)計(jì)過程中應(yīng)滿足不同的作業(yè)需求。高度大于6 m的區(qū)域宜采用金屬鹵化物燈或中高顯色的高壓鈉燈；對于需要嚴(yán)格識別顏色的區(qū)域宜采用高顯色三基熒光燈；對于容易觸及且安裝高度比較低的場所(檢修坑)宜采用特低壓電源的LED燈、熒光燈。此外,鐵路動(dòng)車組庫房長度較長,為提高工作人員的效率、便于操作,應(yīng)采用智能照明控制系統(tǒng)。

[1] TB10008—2006 鐵路電力設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] 建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004.

[3] 北京照明學(xué)會(huì).照明設(shè)計(jì)手冊[M].北京：中國電力出版社，2006.

[4] TB/T494—1997 鐵路照明照度標(biāo)準(zhǔn)[S].

[5] GB50054—95 低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[6] JGJ16—2008 民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[7] 邰晶.辦公樓智能照明控制系統(tǒng)節(jié)能效果分析[J].低壓電器,2009(12).

[8] 欒新源.工業(yè)廠房照明智能控制設(shè)計(jì)[J].光源與照明,2010(3).

[9] 趙慶勇.淺論工業(yè)廠房照明設(shè)計(jì)[J].光源與照明,2010(2).