淺談隧道照明新型分段控制技術的應用

諶愛林

1 概述

鐵路隧道照明是一線養護作業人員改善作業條件、提高設備質量的必要設施,《鐵路橋隧建筑物大修維修規則》規定:長度大于1 000 m的隧道應設固定式照明設施,長度不大于1 000 m且大于500 m的曲線隧道應設置移動式照明設施,無電源又符合照明設置條件的隧道應配備輕型發電機及相應的移動式照明設施。

2 現階段隧道照明存在問題、原因分析及改進措施

2.1 存在問題

1)一開燈就是大面積的亮燈,不符合一線作業人員的實際工作需要,造成能耗高,致使多數單位不愿意承擔過高的電費支出而禁止用燈。2)大面積亮燈,致使燈具及其他設施壽命縮短,單位無錢或者承擔不起每年高額的維修費用支出。3)燈具控制開、關不方便,用燈時有人開燈,不用時無人關燈,出現長明燈。4)控制燈具開關的方法不良,易發生故障,出現故障后需專業人員進行修理,一線養護人員修理不了。5)管理不善,工務段無專門從事隧道電力照明設施的機構與人員,電力照明設施出現故障后不能及時處理,久而久之,設施出現人為損壞或長期閑置不用。

2.2 原因分析

1)鐵路隧道的照明設施在行業內沒有一套較合理的控制模式,所以也就沒有一個較理想的控制系統,雖然也有不同的分段控制,但終因技術的原因,設備復雜,故障率高等特點不能正常使用,經過各個維修人員總結,得出控制方式不當是導致隧道照明工作不能步入正常運營的最大障礙。2)照明燈具的選擇,多數燈具發光強度不足,造成在兩盞燈之間存在盲區,且燈具抗振性能差、易壞,需經常進行維修保養;受隧道環境及列車運行時產生振動、噪聲的影響,燈具線路經常被振破、腐蝕,需要經常進行檢修、保養,致使各個單位負擔不起高額的維修、養護燈具的費用。3)近年來“天窗修”開始后,燈具、線路的檢修、保養工作只能在有限的時間內進行,造成燈具、線路的檢修、保養工作不及時,久而久之,造成多數隧道的照明設施處于癱瘓狀態,部分長大或重要的隧道照明設施僅限于較大的維修養護作業時才能用。4)維持一座隧道照明長年使用,電費就是一筆龐大的數字,長明燈、照明設備質量低下更是致其費用支出大增的重要原因。

2.3 改進措施

原平工務段在進行隧道照明的維修養護中,研制了一種可以控制燈具開關時間的分段控制方法,該控制方法于2009年運用到北同蒲段家嶺隧道的照明設施中,通過使用,該控制方法安全可靠,符合一線作業特點,杜絕了長明燈及大面積亮燈的弊端。該控制方法采用的照明燈具為“海洋王”NSC9720A防眩隧道燈,該燈光源采用70 W高壓鈉燈,發光效率高,耗電少,燈具照明角度大,范圍廣,能夠適應鐵路隧道內的照度要求。

3 NSC9720A防眩隧道燈的功能及簡介

1)光源采用70 W的高壓鈉燈,具有發光效率高、耗電少、壽命長、透霧性能強并且不腐蝕等特點,其壽命長達28 500 h,光通量高達5 600 lm。2)采用新型節能電感鎮流器,并采用電容對燈具功率因數補償后,燈具功率因數達0.96。3)燈具的透明件采用5 mm含硼的燈芯絨鋼化玻璃,抗沖擊能力達7 J;同時采用納米光觸媒工藝,使透明件表面能自動分解有機污漬,保持玻璃透光效果,發光效率 η=0.864。4)采用 99.9%的高純陽極氧化鋁做反光材料,同時進行了鏡面拋光處理,并通過合理配光設計,具有照明角度大,范圍廣,光線柔和等特點,能夠適應鐵路隧道內狹長區域的照明區域內布燈間距為30 m的照明要求。5)燈具的外殼均采用鋁合金鑄造,表面噴涂處理,經久耐用。防腐等級達WF2。6)燈具的前蓋與燈體間采用內嵌式密封結構,可達到GB 4208-84外殼防護等級分類的IP65的防護等級。完全可以保證隧道內環境溫度為-40℃～50℃,相對濕度100%時燈具的正常工作。7)燈座及支架設有緩沖結構,在有火車經過時可有效的保護燈具不受損,同時可滿足機械傳導振動,承受頻率100 Hz/s加速度為15g的振動,以及風速為97 m/s(93 N)的壓力。8)燈具絕緣等級為Ⅰ級,具有良好的電磁兼容性,不會對攝像頭、報話機造成電磁干擾,內部電線采用耐高溫導線(大于200℃),燈座線ACRP玻璃絲編制硅橡膠護套銅芯線。電源引入線為ZRVV安全護套電纜線,保證了接線安全。9)燈具整體外形線條柔和簡明,重心在燈具的中心,背部設有掛環安裝孔,可進行掛板壁掛式安裝,掛孔處嵌有減振防脫膠套,距離為100 mm～130 mm,安裝后不會產生偏心及歪斜。燈具前蓋與燈體采用鉸鏈連接的方式,同時用翻扣來扣緊,開關燈具方便可靠;燈具打開時,內有一支撐桿可將面蓋支起,方便維修和更換燈泡;開蓋后可自動切斷電源,使燈具的使用維護更安全可靠。10)安裝方便,只需將燈具懸掛于預先埋設好的錨栓中,接通電源即可。

4 新型分段控制方法實際操作與原理簡介

4.1 控制箱的設置及材料

1)隧道照明燈具的控制進行分組,每10個燈為一組,間距30 m,即10個避車洞的距離,滿足了一線養護作業人員的需要,同時避免了大面積亮燈。2)每組燈的始終點在避車洞內安裝控制箱,箱體處安裝兩個能防塵、防潮、防水的按鈕開關,方便了人們操作,確保人身安全,較好地適應了鐵路隧道塵土多、潮濕和漏水的環境影響。3)除進出口的控制箱僅能控制一組燈具外,其余的控制箱均能分別控制兩組燈具的開與關,較方便地適應操作人員開下一組燈,關上一組燈(見圖1)。4)控制箱內設有定時器,可根據實際工作的需要設定用燈時間(我段管內隧道設置為半小時),開燈后假如沒有人員主動關閉燈具,控制設施到設定時間后會自行斷開電路,解決了由于作業人員疏忽大意或者其他原因未關燈的問題。5)每個控制器設有指示燈一個,既方便人們的操作,也能知道供電線路是否有電。6)控制箱材料用絕緣性能良好的塑料板制作,既能防腐也能防漏電。箱內電器元件采用名牌廠家產品,保證了控制系統的產品質量,減少維修頻率。7)控制箱安裝完工后,箱門、引線處均采用密封膠進行密封,防止潮氣、塵土、漏水等侵入。

4.2 原理簡介

1)利用電磁開關的膠合原理,加入時間繼電器對電路進行控制,控制電源靠供電線路提供。2)這組控制系統用兩套按鈕開關,一個時間繼電器及兩個交流接觸器(根據實際情況也可用小型繼電器)。3)燈具用電可采用一組內用兩相電源,也可三相均衡供電。

5 新型分段控制技術的優缺點

1)優點。a.不用從配電柜專門引一根專用控制電線到洞內,僅在每組燈具間加一根電線,即能達到分段控制。b.配電房電源屏僅作為一個能夠記錄和顯示用電量(線路電流)的總開關柜設施,不需要設專人看守。c.既符合一線養護作業人員用燈的特點:即小范圍作業,小范圍亮燈,同時又方便了一線作業人員的使用操作,相應地提高了設備質量及病害的及時發現。d.控制電路直接控制燈具電源,不開燈時電源無電,解決了維修燈具時(插、拔插頭,更換燈泡,擦拭燈具)的帶電作業問題,同時燈具外殼無需接地。2)缺點。a.控制箱內怕潮濕與進水,必須全部密封。b.控制箱與元器件成本較高,成套控制箱每個500元以上。c.箱內設施在運營一段時間后需把電器重新復緊一次。d.燈具需要定期擦拭,否則影響照明效果。

6 結語

新型燈具通過采用分段控制的做法:1)解決了大面積亮燈的現象,使照明更加科學、合理;2)杜絕了長明燈現象,達到了節約能源的目的;3)減少了燈具、線路維修檢查頻率,節省了勞動力,減輕了橋隧維修養護人員的勞動強度;4)控制方法使用方便,方便了線、橋作業人員的作業,受到一線養護人員的歡迎。通過太原鐵路局原平工務段對北同蒲段家嶺隧道照明設施改造,改造后,可節省維修燈具、線路的勞動力約70%、節電最高可達84%以上,可以說這是一筆非常可觀的成本節約數字,也符合目前正在開展的節能降耗活動的主旋律。但這種燈具的價格較高,一般一套1 600元,高出普通隧道照明燈具3倍～4倍,初始投資較大,這也可以說是推廣這種方法的一個瓶頸性問題,但是采用這種燈具和這種新型控制方法后運營成本極低,從長遠來看,還是有很大的推廣、使用的空間。