地下車庫聯(lián)絡道電氣設計探討

趙先順

（上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092）

0 引言

隨著國內(nèi)人口不斷增長和城市化進程的加速,中心區(qū)域用地需求越來越大。由于土地面積的限制,大型的地下空間整體開發(fā)已成為當前發(fā)展的趨勢。在這樣的前提下，地下車庫聯(lián)絡道應運而生。其定義為用于連接各地塊地下車庫并直接與城市道路相銜接的地下車行道路[1]。其功能定位和服務對象是40%的過境交通和60%的到發(fā)交通。

地下車庫聯(lián)絡道作為介于城市道路隧道與地下停車庫之間一種地下道路，其線路較長且多為環(huán)形，出入口較多且設計時速較低（20 km/h）。因此，在電氣系統(tǒng)設計方面有別于傳統(tǒng)意義的道路隧道與地下車庫，有必要對其進行進一步的探討和研究。

1 關于負荷等級確定的探討（見表1）

從表1對比分析可以得出道路隧道與地下車庫在負荷等級分類上大致相同，僅在基本照明與排水泵的負荷等級確定上存在較大區(qū)別。通過查閱相關資料可以明確電力負荷等級是根據(jù)建設項目的規(guī)模、電力負荷因事故中斷在政治或經(jīng)濟上造成的影響或損失的程度來確定的。根據(jù)這個原則下面對照明和排水泵分別進行分析。

表1 道路隧道與地下停車庫負荷等級列表

排水泵作為隧道的重要動力負荷按一級負荷進行設計是因為大部分的排水泵設置在隧道的出入口和最低點處，主要作用是排出流入隧道的雨水和隧道內(nèi)部的滲漏水。隧道內(nèi)由于有大量車輛通行，在暴雨情況下如果排水泵電源不夠可靠造成水泵停止運行，可能會使大量雨水涌入隧道內(nèi)造成車輛的拋錨，從而有可能導致人員傷亡和財產(chǎn)損失。地下車庫排水泵負荷等級是根據(jù)其建設規(guī)模確定的，對于一類高層和二類高層其排水泵有著不同的負荷等級。地下車庫聯(lián)絡道多建設在大型城市的區(qū)域，連接著這片區(qū)內(nèi)主要的商業(yè)辦公地下車庫,高峰時段的車流也會比較密集，在同樣的緊急情況下斷電可能造成的人員和財產(chǎn)損失也不小。另外，考慮到其連接的又基本都是一、二類高層、超高層建筑的地下車庫，無論是參考公路隧道還是地下車庫，筆者都認為把地下車庫聯(lián)絡道的排水泵定為一級負荷是合理的。

道路隧道的一般照明按一級負荷設計。筆者認為主要原因是道路隧道的車速較快，如果突然出現(xiàn)照明斷電的情況容易使駕駛員突然緊張，而其10%的應急照明又無法滿足通行需要，所以容易造成車輛事故并進而產(chǎn)生人員傷亡。而且，道路隧道一般是連接城市主干路或次干路，其交通的高峰流量較大，萬一內(nèi)部發(fā)生事故會造成其救援的難度極大，并會影響周邊道路出現(xiàn)長時間堵塞，造成不良社會影響和財產(chǎn)損失。地下車庫聯(lián)絡道的主要功能是連接周邊地下車庫，減少對周邊地面道路交通的影響，雖然兼顧交通通行的功能，但其交通流量與一般道路隧道相比較少。其次，由于在聯(lián)絡道內(nèi)行駛的車輛車速較低（20 km/h），所以，即便在其一般照明突然斷電的情況下，依然可以依靠10%的應急照明和車輛本身的照明正常通行，避免造成交通事故。因此，在一般照明的負荷等級定義上比起道路隧道適當降低有其合理性。綜上所述，筆者認為可以把地下車庫聯(lián)絡道的一般照明負荷等級定在道路隧道和地下車庫之間，即為二級負荷。

2 關于變電所的設置原則的探討（見表2）

表2 道路隧道與地下停車庫變電所設置原則列表

從表2中，可以得出在變電所的設置方面，地下車庫聯(lián)絡道與兩者有較大的差異。與道路隧道相比，地下車庫聯(lián)絡道的線路較為復雜，多為環(huán)線形式，而道路隧道線路多為直線；與地下車庫相比，地下車庫聯(lián)絡道的管線附設路由受到線路的影響并不能選擇相對最近的路由。所以，地下車庫聯(lián)絡道的變電所設置原則應有相對獨立的原則。根據(jù)筆者在工作中的項目經(jīng)驗，地下車庫聯(lián)絡道有以下幾個特點：（1）項目內(nèi)的最大用電設備負荷為消防排煙風機，且風機房多設置在主線環(huán)路側(cè)；（2）距離變電所的最遠端負荷為出入口的雨水泵，但由于地下車庫聯(lián)絡道的出入口坡道較陡、設計限高較低造成了出入口的敞口面積比城市道路隧道小一些，所以雨水泵的功率較小；（3）消防泵房在主要考慮水損和末端壓力的情況下一般設置在主線環(huán)路南北側(cè)或者東西側(cè)。根據(jù)以上特點，地下車庫聯(lián)絡道變電所設置可以得出以下的原則:（1）變電所應設置在主線環(huán)路東西或者南北兩側(cè)；（2）應優(yōu)先考慮結(jié)合風機房設置,能與風機房與水泵房一起設置為最佳；（3）需復核至最遠端負荷線路即出入口雨水泵的線路壓降。

3 關于照明設計的探討（見表3）

表3 道路隧道與地下停車庫照明對比表

地下車庫聯(lián)絡道作用是連接周邊多個地下車庫與市政道路，在其進行照明設計時，無論是參考道路隧道還是地下停車庫都不盡合理。從表3中，可以得出道路隧道對于燈具布置的頻閃有較高要求，對于一般照明的亮度、均勻度要求都有所不同。下面對于地下車庫聯(lián)絡道的照明設計的三個主要方面進行分析。

3.1 關于照度標準的選擇

道路隧道的中間段亮度主要取決于車輛行駛的速度，而地下車庫行駛車速非常低，但由于存在人車混流的情況，且需要滿足停車辨識度的要求，所以在同等速度下對于照度的要求更高。地下車庫聯(lián)絡道的設計時速為20 km/h,介于道路隧道和地下車庫之間，又有著用于連接兩者的功能，根據(jù)司機的行駛軌跡即城市道路-車庫聯(lián)絡道-地下車庫，其亮度在視覺上是一個漸變的過程。所以，地下車庫聯(lián)絡道的亮度更靠近地下車庫較為合適，但如果采用全部提高基本端的亮度標準的方式既不合理，也不節(jié)能。因此，筆者認為參考道路隧道出入口的做法在聯(lián)絡道與地下車庫的出入口處設置局部的加強照明是一種可行的方法。如圖1所示是一個典型的地下車庫聯(lián)絡道與地下車庫的出入口，其車庫入口閘機距離聯(lián)絡道一般不小于40 m，需提供7輛小汽車的排隊長度。參考道路隧道設計規(guī)范，當車速為20 km/h時，入口段總長度可取1倍的照明停車視距即20 m，出口段長度可取30~40 m。所以，對于地下車庫聯(lián)絡道而言，考慮出入口處約40 m的加強照明已可以滿足要求。地下停車庫行車道亮度約為3.3 cd·m2，考慮到內(nèi)外環(huán)境亮度較大會引起黑洞效應或造成視覺適應滯后的情況，會對行駛安全有較大影響，所以對于該入口段區(qū)域的亮度靠近地下車庫的亮度取3 cd·m2是合適的。對于中間段照明的亮度，筆者認為雖然地下車庫聯(lián)絡道的設計時速比起城市道路隧道的最低40 km/h更低，但由于其一般建設區(qū)域都為國內(nèi)大型、特大型城市的CBD區(qū)域，適當提高其亮度標準有其合理性。所以，地下車庫聯(lián)絡道的中間段亮度還是匹配城市道路隧道取1.5 cd·m2較為合適。

圖1 地下車庫聯(lián)絡道出入口示意圖

3.2 關于照明均勻度的要求

從表3中可以看出，道路隧道更注重縱向均勻度即路面中線上均勻度的要求，而地下車庫則對總體均勻度的要求較高。究其原因筆者認為道路隧道功能是交通通行，所以對于司機在行駛過程中路面的照明均勻度有著更高的要求，而駛?cè)氲叵萝噹靸?nèi)的車輛其主要目的是為了尋找合適的停車位，車輛本身的速度很低，況且車庫內(nèi)會有行人的走動，照明需要兼顧車輛和人行的需求，所以其總體均勻度需要達到0.6。由于車庫除了正常的照明外還可能會設置一些廣告燈箱，所以要達到該標準并不困難。地下車庫聯(lián)絡道的設計車道寬為3 m，道路隧道車道最小寬為3.5 m，司機在其內(nèi)部行駛的難度顯然更大，另外由于其線路往往非常復雜且出入口較多，在不增加燈具能耗滿足節(jié)能要求的情況下適當提高聯(lián)絡道內(nèi)的照明縱向均勻度是有必要的，故取0.8。而對于總體均勻度，與道路隧道相同，車庫聯(lián)絡道內(nèi)并沒有行人，無需考慮人車混流的狀況，所以總體均勻度還是取0.4。

3.3 關于燈具布置的要求

由于駕車經(jīng)過亮度在空間上產(chǎn)生周期性變化的區(qū)域，如遮光板（包括透光式和不透光式）或分別安裝的燈具所產(chǎn)生的變化，會有閃爍的感覺。在特定情況下，閃爍會導致不舒適，有時甚至造成嚴重的后果。道路隧道與地下車庫相比，設計車速高出許多，故在頻閃方面有較高的要求。地下車庫聯(lián)絡道車速雖然介于兩者之間，但由于其本身兼顧交通通行的功能，所以參考道路隧道計入頻閃的影響較為合理。

閃爍造成的視覺不舒適感的程度取決于：（1）每秒鐘輝度變化的次數(shù)（閃爍頻率）；（2）整個體驗的總持續(xù)時間；（3）每個期間內(nèi)亮度的峰（亮）谷（暗）比（輝度調(diào)制深度）及上升陡度（上升時間）。以上的幾點都與車速和燈具的布置間距有較大關系。根據(jù)經(jīng)驗可以得出閃爍頻率的計算公式為：

式中：f為 XX 頻率，Hz；v為車速，m/s；d為燈具安裝間距，m。

地下車庫聯(lián)絡道確定車速為20 km/h（=5.6m/s），根據(jù)表3中頻閃要求通過計算可以得出燈具間距范圍為小于0.37 m或大于2.24 m。

4 工程案例

武漢二七核心商務區(qū)地下車庫聯(lián)絡道，該項目位于漢口濱江國際商務區(qū)（見圖2）。地下聯(lián)絡道用于連接周邊14個地塊，并與二七路越江隧道有兩個接口。主線3車道長約1.8 km，出入口匝道2車道約1.2 km，暗埋段總長約3 km。

圖2 武漢二七地下車庫聯(lián)絡道示意圖

由于該工程需考慮與二七路越江隧道的連接，據(jù)了解該隧道的設計時速為80 km/h,設計基本段亮度為4 cd·m2,故在與其連接的出入口加強照明按 4 cd·m2進行設計，主線基本段按 1.5 cd·m2，與車庫連接的出入口按3 cd·m2，采用目前主流的DIALux照明設計軟件對主線二車道、三車道和出入口進行仿真模擬如圖3、圖4所示，得出的結(jié)論如表4所列。

圖3 地下車庫聯(lián)絡道二車道仿真圖

圖4 地下車庫聯(lián)絡道三車道仿真圖

表4 武漢二七地下車庫聯(lián)絡道燈具列表

5 結(jié)語

地下車庫聯(lián)絡道作為人口密集化國際大都市解決市中心地面交通擁堵的一種方式，會越來越多地出現(xiàn)在今后的生活中。筆者通過分析其與城市道路隧道和地下車庫在負荷等級、變電所的設置、基本照明設計幾個方面的特點，得出了較為適合地下車庫聯(lián)絡道的設計基本原則，并在實際項目中進行應用。希望能夠為同行在此類項目電氣系統(tǒng)設計時提供借鑒。