鐵路客運(yùn)專線隧道照明設(shè)計(jì)

楊 劍

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司電氣化設(shè)計(jì)研究處,武漢 430063)

1 概述

隨著我國(guó)鐵路事業(yè)的迅猛發(fā)展,鐵路運(yùn)輸強(qiáng)調(diào)更快捷、更舒適、更安全。高質(zhì)量的運(yùn)輸服務(wù)應(yīng)相應(yīng)地體現(xiàn)在工程設(shè)計(jì)條件中,即按照適應(yīng)運(yùn)行速度高、以人為本、高安全性的需要開(kāi)展設(shè)計(jì)。在客運(yùn)專線工程設(shè)計(jì)中,隧道內(nèi)照明的工作條件發(fā)生較大變化,不僅設(shè)備選型需要設(shè)計(jì)做到通常的配套、經(jīng)濟(jì)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(nèi)照明設(shè)置應(yīng)考慮維修養(yǎng)護(hù)、滿足緊急情況下的人員疏散及救援人員的通行要求,同時(shí)也應(yīng)考慮列車高速進(jìn)入隧道內(nèi)的空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)對(duì)隧道照明設(shè)備、照明管線的影響。

以下在總結(jié)一般普速鐵路隧道照明設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合運(yùn)輸?shù)臅r(shí)代要求和客運(yùn)專線工作條件的新特點(diǎn),并參照最新的設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的要求,提出設(shè)計(jì)方案,強(qiáng)調(diào)了防災(zāi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和以人為本的舒適度要求。

2 一般普速鐵路隧道照明的設(shè)計(jì)要求

隧道內(nèi)照明作為建筑照明的一部分,結(jié)合隧道內(nèi)工作條件的特殊性,與通常的照明設(shè)計(jì)要求有所不同,具體分析如下。

一般普速鐵路的設(shè)計(jì)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(nèi)才設(shè)照明,作為固定指示、作業(yè)、警衛(wèi)的照明用途[6]。照度標(biāo)準(zhǔn)按照《鐵路隧道照明設(shè)施與供電技術(shù)條件》[2]規(guī)定,固定照明在軌面上的最小照度不應(yīng)小于 1.0 lx,作業(yè)照明在軌面上的最小照度不應(yīng)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(yīng)小于 3.5 m,采用在隧道避車洞上部或中部固定,對(duì)光源無(wú)特殊要求,最小照度不應(yīng)小于 1.0 lx即可。對(duì)燈具可采用電纜或絕緣導(dǎo)線供電連接。燈具選用強(qiáng)調(diào)了采用防潮、防振和防腐,不影響信號(hào)瞭望。要求預(yù)留設(shè)置考慮維修作業(yè)用的三相插座。

總之,設(shè)計(jì)要求是基于普速鐵路隧道內(nèi)普速運(yùn)營(yíng)的技術(shù)要求和經(jīng)驗(yàn)。近年,節(jié)能環(huán)保的要求提高后,在燈具選用方面開(kāi)始提倡采用高效可靠的光源,但對(duì)疏散照明、安全照明等應(yīng)急用途的重要性強(qiáng)調(diào)的不夠,也未強(qiáng)調(diào)研究光源對(duì)司乘人員和旅客的視覺(jué)感受,尤其是眩光影響。總的要求設(shè)計(jì)考慮的是重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)基本功能性要求,對(duì)以人為本考慮的較少。

3 客運(yùn)專線鐵路對(duì)隧道照明設(shè)計(jì)的特別要求

(1)工作條件發(fā)生較大變化:列車速度高,導(dǎo)致氣流引起的氣動(dòng)力大,結(jié)構(gòu)安全強(qiáng)度需要重新校驗(yàn);軌道和軌旁通號(hào)設(shè)備、電氣化設(shè)備等可靠性標(biāo)準(zhǔn)提高,大多采用無(wú)維修或少維修設(shè)備,維修工作量減小且維修機(jī)械化裝備水平大大提高。

(2)社會(huì)生活水平和質(zhì)量大大提高,除了節(jié)能環(huán)保外,強(qiáng)調(diào)提供“以人為本”的安全、舒適的運(yùn)輸服務(wù),旅客和工作人員的生命價(jià)值日顯重要,要求系統(tǒng)進(jìn)行防災(zāi)設(shè)計(jì)規(guī)劃和強(qiáng)調(diào)舒適感觀度的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)。

具體到隧道照明,設(shè)計(jì)需求重點(diǎn)考慮幾個(gè)特別的不同因素:氣動(dòng)力安全校驗(yàn);維修工作的內(nèi)容和性質(zhì)對(duì)照明要求的改變;引入防災(zāi)設(shè)計(jì)系統(tǒng)規(guī)劃;整體道床技術(shù)應(yīng)用帶來(lái)的工程要求提前實(shí)施溝槽管洞的預(yù)留設(shè)計(jì);眩光對(duì)人體舒適度的影響。

4 鐵路客運(yùn)專線隧道照明設(shè)計(jì)方案

4.1 設(shè)計(jì)依據(jù)

(1)《鐵路電力設(shè)計(jì)規(guī)范》[1](TB10008—2006)。

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

(3)根據(jù)“鐵建設(shè)[2009]62號(hào)《關(guān)于發(fā)布鐵路工程地質(zhì)勘察規(guī)范等 44項(xiàng)鐵路工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)局部修訂條文的通知》”,對(duì)《鐵路電力設(shè)計(jì)規(guī)范》、《鐵路工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》局部條文的修訂。

(4)《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》(報(bào)批稿)

4.2 隧道照明設(shè)置原則及照度標(biāo)準(zhǔn)

結(jié)合鐵路客運(yùn)專線的特點(diǎn),參照相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范,并兼顧控制投資的要求,確定隧道照明設(shè)置原則及照度標(biāo)準(zhǔn)。

(1)長(zhǎng)度 500 m以下隧道不考慮設(shè)置固定照明。

(2)長(zhǎng)度 500 m以上的隧道內(nèi)應(yīng)設(shè)置固定檢修照明,軌面平均水平照度不小于 3lx。

(3)長(zhǎng)度 5 km及以上或有緊急出口的隧道內(nèi)應(yīng)設(shè)置應(yīng)急照明和疏散指示標(biāo)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(jù)高速(客運(yùn)專線)鐵路運(yùn)營(yíng)性質(zhì)和特點(diǎn),在正常運(yùn)營(yíng)時(shí)隧道照明燈可不開(kāi)啟;在天窗時(shí)間工作人員在隧道內(nèi)巡檢時(shí)使用隧道照明;事故情況下,列車停留在隧道內(nèi)時(shí),開(kāi)啟該隧道內(nèi)全部照明。

4.4 隧道照明設(shè)計(jì)方案

4.4.1 隧道照明供電

(1)長(zhǎng)度大于 500 m小于5 000 m的隧道(圖1)

圖1 長(zhǎng)度大于 500m小于 5 000m的隧道照明供電系統(tǒng)

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(fù)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(jìn)口或出口設(shè)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(jìn)口和出口各設(shè)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(jìn)口和出口各設(shè)有隧道照明箱變一處外,另在隧道內(nèi)每間隔3 000 m左右設(shè)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(fù)荷供電。

⑥供電容量:隧道每個(gè)洞室按 5 k W檢修插座及照明負(fù)荷配置,全隧道按每臺(tái)變壓器計(jì)列一個(gè)洞室檢修插座的容量。

(2)長(zhǎng)度大于 5 000 m的隧道(圖2)

圖2 長(zhǎng)度大于5 000 m的隧道照明供電系統(tǒng)

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(fù)荷貫通線及 10 k V一級(jí)負(fù)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(jìn)口和出口各設(shè)有隧道照明箱變一處外,另在隧道內(nèi)每間隔3000m左右設(shè)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(jīng)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(fù)荷供電。在各綜合洞室設(shè)應(yīng)急時(shí)間為 2.0h的 EPS,當(dāng)外電源失電時(shí)供疏散照明燈及疏散指示標(biāo)志燈使用。

④供電容量:隧道每個(gè)洞室按 5 k W檢修插座及照明負(fù)荷配置,全隧道按每臺(tái)變壓器計(jì)列一個(gè)洞室檢修插座的容量。

4.4.2 隧道照明控制

(1)長(zhǎng)度大于 500 m小于 5 000 m的隧道(圖3)

圖3 長(zhǎng)度大于 500m小于 5 000m的隧道照明現(xiàn)場(chǎng)控制原理

①隧道照明現(xiàn)場(chǎng)控制:隧道照明燈采用分段兩端控制,分段開(kāi)關(guān)設(shè)于隧道兩端洞口和各綜合洞室內(nèi)。整個(gè)隧道以綜合洞室為界分各照明控制段,可以通過(guò)分段開(kāi)關(guān)控制該照明控制段的燈具開(kāi)啟和關(guān)閉。

②隧道照明遠(yuǎn)動(dòng)控制:長(zhǎng)度小于5 000 m的隧道照明不納入遠(yuǎn)動(dòng)控制。

(2)長(zhǎng)度大于 5 000 m的隧道

①隧道照明現(xiàn)場(chǎng)控制:正常照明燈采用分段兩端控制,分段開(kāi)關(guān)設(shè)于隧道兩端洞口和各綜合洞室內(nèi)。整個(gè)隧道以綜合洞室為界分各照明控制段,可以通過(guò)分段開(kāi)關(guān)控制該照明控制段的燈具開(kāi)啟和關(guān)閉;緊急情況下可使用布置在隧道內(nèi)的緊急按鈕打開(kāi)全隧道照明燈;疏散指示標(biāo)志燈在綜合洞室控制箱控制,平時(shí)常開(kāi)(圖4)。

圖4 長(zhǎng)度大于5 000 m的隧道照明現(xiàn)場(chǎng)控制原理

②隧道照明遠(yuǎn)動(dòng)控制:在各綜合洞室內(nèi)設(shè)置智能監(jiān)控裝置(RTU);在第一個(gè)或最后一個(gè)綜合洞室設(shè)智能監(jiān)控通信接口,從通信接口敷設(shè)光纜至隧道附近的通信基站;通過(guò)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(shè)備安裝

(1)長(zhǎng)度大于 500 m小于 5 000 m的隧道

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

②設(shè)置在隧道綜合洞室洞口上的標(biāo)志燈距地 3.2 m。設(shè)置在綜合洞室洞內(nèi)的照明燈具為壁裝、距地 2.2 m,其開(kāi)關(guān)距地 1.3 m。

③隧道口及綜合洞室內(nèi)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(kāi)關(guān)箱、按鈕箱等應(yīng)具有防潮、防風(fēng)壓、防腐蝕、防振動(dòng)功能,防護(hù)等級(jí)為 IP65。

⑤隧道內(nèi)的燈具安裝、設(shè)備安裝及配線安裝應(yīng)滿足列車最高速度值運(yùn)行時(shí)的要求。

(2)長(zhǎng)度大于 5 000 m的隧道

①隧道設(shè)正常固定照明并作為疏散應(yīng)急照明使用,光源采用 50 W無(wú)極熒光燈,照明燈沿隧道兩側(cè)交錯(cuò)布置,水平間距一般為 20 m、距地 3.0 m。

圖5 長(zhǎng)度大于5 000 m的隧道照明遠(yuǎn)動(dòng)控制原理

②隧道設(shè)疏散指示燈及標(biāo)志燈,光源采用 3 W LED燈,疏散指示燈沿隧道兩側(cè)對(duì)稱布置,水平間距一般為 25 m、距地 0.5 m。

③設(shè)置在隧道綜合洞室洞口上的標(biāo)志燈距地 3.2 m。設(shè)置在綜合洞室洞內(nèi)的照明燈具為壁裝、距地 2.2 m,其開(kāi)關(guān)距地 1.3 m。

④隧道口及綜合洞室內(nèi)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(kāi)關(guān)箱、按鈕箱、EPS等應(yīng)具有防潮、防風(fēng)壓、防腐蝕、防振動(dòng)功能,防護(hù)等級(jí)為 IP65。

⑥隧道內(nèi)的燈具安裝、設(shè)備安裝及配線安裝應(yīng)滿足列車最高速度值運(yùn)行時(shí)的要求。

4.4.4 隧道照明配線方式

(1)長(zhǎng)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(shè)。

②隧道照明干線電纜沿隧道壁水平安裝時(shí)采用電纜掛鉤敷設(shè),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(guò)軌電纜均沿過(guò)軌鋼管敷設(shè)。

④除沿隧道壁采用電纜掛鉤水平敷設(shè)的電纜和沿電纜槽敷設(shè)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(shè)。

(2)長(zhǎng)度大于 5 000 m的隧道

①隧道供電電源電纜、標(biāo)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(shè)。

②隧道照明干線電纜沿隧道壁水平安裝時(shí)采用電纜掛鉤敷設(shè),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(guò)軌電纜均沿過(guò)軌鋼管敷設(shè)。

④除沿隧道壁采用電纜掛鉤水平敷設(shè)的電纜和沿電纜槽敷設(shè)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(shè)或沿墻壁明敷、監(jiān)控光纜沿通信電纜槽敷設(shè)至通信基站。

4.4.5 接地方式

(1)隧道照明接地系統(tǒng)采用 TN-C-S系統(tǒng)。

(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(gè)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(yuǎn)動(dòng)

(1)長(zhǎng)度大于 500 m小于 5 000 m的隧道照明不納入監(jiān)控遠(yuǎn)動(dòng)。

(2)長(zhǎng)度大于 5 000 m的隧道

①在綜合維修段或橋隧車間設(shè)隧道照明監(jiān)控主站及通信接口設(shè)備。

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

5 施工注意事項(xiàng)

(1)在燈具安裝、各種箱柜安裝及沿隧道壁配線時(shí),不能損壞隧道防水層和隧道主體結(jié)構(gòu)內(nèi)鋼筋。

(2)隧道內(nèi)各工種同時(shí)或交叉施工時(shí),應(yīng)采用防護(hù)措施,避免相互干擾造成施工事故。

(3)高空作業(yè)時(shí)應(yīng)采取安全防護(hù)措施,以免發(fā)生人身安全事故。

(4)施工及運(yùn)營(yíng)帶電作業(yè)時(shí),嚴(yán)格執(zhí)行電氣設(shè)備使用及操作的有關(guān)規(guī)定。

6 運(yùn)營(yíng)注意事項(xiàng)

(1)隧道照明供電設(shè)備、EPS、控制設(shè)備及遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)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(shí)工作狀態(tài)。

(2)運(yùn)營(yíng)時(shí)注意燈具受電電壓,電壓過(guò)高或過(guò)低影響燈具使用年限。電壓可通過(guò)配電所的調(diào)壓器或箱變內(nèi)變壓器電壓分接頭進(jìn)行調(diào)節(jié),使其保持在正常的電壓水平。

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

[2] TB/T2275—91,鐵路隧道照明設(shè)施與供電技術(shù)條件[S].

[3] TB10063—2007,鐵路工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].

[4] TB10003—2005,鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[5] 鐵道部專業(yè)設(shè)計(jì)院主編.鐵路工程設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)·電力[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,1991.

[6] 李學(xué)剛.200 km/h客貨共線鐵路隧道照明配電與控制[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2005(3):87 88.