铁路隧道照明设计标准探讨

李学刚

(中铁二院工程集团有限责任公司,成都 610031)

由于大规模的客运专线铁路建设,特长隧道的长度新纪录不断刷新。铁路隧道运输安全引起了管理与建设有关各方的高度关注。隧道照明是确保隧道行车安全的辅助设施之一。有必要对铁路隧道照明的标准、设计原则、供电方案、控制方式、运维管理进行科学认真地梳理、不断总结与改进,提高隧道照明的可靠性、可用性、可维护性,发挥隧道照明在正常状态下的舒适照明、维护照明作用,在事故状态下的备用照明、安全照明、疏散照明作用。使得隧道照明能够为铁路安全运输保驾护航,真正发挥它应有的功能。

1 铁路隧道照明设计标准的比较

笔者在铁路电力设计图纸审查工作中,查阅了现阶段实施的与铁路隧道照明有关的规范、规定,发现设计标准的差别较大,《铁路工程设计防火规范》(TB10063—2007)与客运专线、客货共线铁路暂行规定对于隧道照明的要求各不相同,事实上没有形成统一标准,不仅难以形成真正意义上的标准化设计,而且造成事实上的隧道照明工程设计混乱,这个问题值得引起业界领导和专家的高度重视。

(1)《铁路电力设计规范》(TB10008—2006)11.2.1条,铁路隧道应根据需要设置固定照明、照明插座、应急照明、警卫照明及作业电源箱。

在专门定义“铁路隧道供电及照明”的规范条款里,“根据需要设置”隧道照明,条款弹性太大,对于单线隧道、双线隧道、曲线隧道、直线隧道各自在什么状况设隧道照明,多长隧道设隧道照明,设计者执行规范时容易产生歧义。按不同的设计者理解来设计,自然是无法达到标准化设计。

(2)《铁路工程设计防火规范》(TB10063—2007)10.0.9条,全长大于 1.0km的直线隧道和 0.5km的曲线隧道的疏散照明和疏散指示标志的设置应符合以下规定……:

而修订文号——铁建设[2009]62号该规范的第10.0.9条,修改为“5km及以上隧道应设置照明和疏散指示标志,并应符合下列规定……”

该规范两个版本比较,一是修订版较 2007年版,相对来说安全性标准降低,设置照明要求的隧道长度值提高较大。二是该规范为综合类规范,如果高速铁路、客运专线、客货共线、甚至普速铁路,一律按此设计铁路隧道照明,又与高速铁路、客运专线、客货共线相关暂行规定明显冲突,造成隧道照明工程设计中的标准相互矛盾。三是未见修订版修订理由的说明条文。

(3)《新建时速 200km客货共线铁路设计暂行规定》(铁建设[2005]285号)6.4.1条,长度在 500m以上的隧道应设固定式照明设施,500m以下的隧道应在洞内装设照明插座。

这里有两个问题,一是该规定与《铁路工程设计防火规范》修订版差别太大。二是客货共线铁路设置照明设施的标准高于高速铁路设置照明设施的标准,似乎也是不合适的。

(4)《新建时速 200～250km客运专线铁路设计暂行规定》(铁建设[2005]140号)7.7.4条,隧道内照明设置应考虑维修养护、紧急情况下的人员疏散及救援人员的通行要求,也应考虑列车进入隧道后亮度变化对旅客舒适度的影响,同时应满足下列规定:

①长度大于 100m的隧道内应设置固定的电力照明;

②长度大于 500m的隧道内应设置应急照明设备……

从技术标准的角度来看,客运专线暂规高于客货共线暂规,对于设置隧道照明的要求标准较高,但是与修订后的《铁路工程设计防火规范》冲突。

(5)《新建时速 300～350km客运专线铁路设计暂行规定》(铁建设[2007]47号)与《新建时速 200～250km客运专线铁路设计暂行规定》(铁建设[2005]140号)关于设置隧道照明的条款基本一致。

综上所述,隧道照明设计规范、规定之间有关隧道照明的相关标准,存在协调性、系统性、时效性等方面的问题。最近通过鉴定的“XX客运专线可研评审意见(初稿)”执行隧道照明标准是:长度大于 100m小于 500m的隧道内设照明插座,长度大于 500m的隧道设固定式电力照明,长度大于 5km的隧道内加设应急照明设备。它既不完全执行客运专线暂规的标准,又完全不符合《铁路工程设计防火规范》,由此可见,隧道照明标准及执行情况混乱程度不一般。铁路相关规范、规定对设置隧道照明的要求详见表1。

表1 隧道照明标准差异比较

2 铁路隧道照明设计标准的分析

从隧道照明的目的与功能,来分析隧道照明的必要性、设置隧道照明的条件、探讨确定隧道照明的标准。

2.1 隧道照明的目的

(1)满足正常维护与检修隧道、隧道内的轨道、路基以及通信、信号、电力、排水等辅助设备的需要。满足正常行车运输安全需要。

(2)列车正常运行时,满足旅客视觉舒适度的需要。

(3)隧道内发生隧道坍塌、火灾、脱轨、人为破坏事故时,满足旅客疏散逃生需要。

(4)满足各类事故救援的需要。

隧道照明的功能着重在于隧道设施本身的正常运行、定期维护检修和事故状态的疏散和救援,因此设置隧道照明完全有必要。

2.2 固定检修照明插座的设置

只有《新建时速 200km客货共线铁路设计暂行规定》提出明确规定,设计中常见有两种方案,一是不设固定检修照明插座,由机械化养路作业统筹考虑检修动力与检修照明电源。二是设固定检修照明插座,供隧道养护临时接串灯照明用。

目前,列车运输紧张繁忙,维护维修“天窗”时间极为珍贵,要求安全可靠、高效准点,隧道内的检修养护朝着自动化、机电一体化、实用快速的方向发展,传统人工检修养护作业越来越不能满足要求。因此可以取消设置隧道照明插座的设计标准。

2.3 固定检修照明

铁路大部分规范、规定都有设置隧道固定检修照明的相关规定,但是设置标准差异太大,有隧道长度 L＞100m,L＞500m,L≥5km三个标准。

观点一,参照国际高速铁路隧道照明标准,隧道长度德国 L＞100m,日本 L＞200m,法国 L＞300m,应设置隧道照明。我国高速铁路隧道照明标准定为 L＞100m。

观点二,按列车速度来决定设置铁路隧道照明的长度标准。假设列车 1min能够从隧道进口跑到出口,那么,隧道内可以不设置照明。根据这一观点,高速铁路 L≥300/60=5km、客运专线 L≥240/60=4 km、客货共线 L≥180/60=3km应设置隧道照明。这种观点认为,隧道内发生火灾时,列车可在短时间内(1min)冲出隧道,让旅客在隧道外疏散。

观点三,按建设项目投资、运行管理维护的现状和运维成本来决定设置铁路隧道照明的长度标准。这种观点要求尽量少设隧道照明,一般要求 L≥5km设置铁路隧道照明。

上述几种观点作为依据制定隧道照明标准,各自都有其局限性,不应当过分强调某一方面,要用系统理论方法,从最大限度满足隧道专业需求,满足行车安全需求,兼顾我国经济技术实际情况以及运维水平,统筹制定统一标准或大体统一标准。

2.4 关于应急照明设置标准

应急照明的重点是疏散引导、指示照明以及各类设备洞室的备用照明。从近期《铁路工程设计防火规范》条款的修订,可以看出有关方面的意图,是隧道内列车在着火的情况下,列车坚持把着火的车辆拉出到隧道外,进行人员疏散。这样有利于救灾,有利于疏散。把隧道 L≥5km或有紧急出口作为设置隧道应急照明标准,同时减少隧道照明投资,减少运维工作量。但是对于长度小于 5km的隧道,如果列车脱轨或者车头着火瘫痪,停在隧道里面,没有设置隧道应急照明是不利于疏散的,有时造成的后果是非常严重的。

3 某铁路工程项目隧道照明设计概况

3.1 电源选择

3km以上隧道固定照明由两路电力贯通线供电,其应急照明由 2路低压电源切换后经 EPS装置供电。

3.2 供电方式

长度大于 3km的隧道,设洞内箱式变电站,照明供电半径不大于 1.5km。

3.3 应急照明

长度大于 5km的隧道及其救援通道加设应急照明,疏散照明及疏散指示标识的设置符合《铁路工程设计防火规范》(TB10063—2007)。

3.4 照度标准

一般照明 ＞2lx,应急照明 ＞1lx(距轨面最低照度)。

3.5 照明光源

金卤灯、钠灯、荧光灯、无极灯、LED、场致发光片可选。

3.6 灯具布置

以荧光灯为例,隧道正洞采用 36W直管荧光灯,间距 10m,平导及横道采用 32W环形荧光灯,间距 15 m,安装高度距轨面 3m。

疏散指示灯采用场致发光型,间距 20m,安装高度距地 0.8m。并在距隧道相应出口整百米处设灯光显示标志。

3.7 配线方式

隧道内 10kV电缆沿电缆槽敷设;照明主干电缆沿隧道壁挂墙明敷,分支引下电缆采用卡设方式。

3.8 接地型式

采用TN-S接地系统,保护线从洞内箱式变电站接地处起始接引。

3.9 设备材料

洞内箱式变电站、灯箱、柜采用成套电控设备,具有防潮、防震、防腐功能;设防灾救援的隧道内照明电缆采用 B级阻燃耐火型电缆。

3.10 照明控制

采用智能照明控制系统,实现就地人工、自动、远程多种控制方式,自动电能计量与管理,光源状态监视等功能。

某隧道照明设计的配电与控制系统见图1。

4 对隧道照明标准修订的几点建议

在对规范规定学习理解的基础上,结合隧道照明设计的实践,提出几点建议,以求对隧道照明标准修订起到抛砖引玉的作用。

4.1 尽快制定相对统一的铁路隧道照明设计标准

标准是前提,是工程设计的依据。不能说某隧道照明设计符合客运专线暂规的相关规定,而不符合《铁路工程设计防火规范》,这种现象不应当继续下去。要维护设计规范的科学性、权威性、系统性、协调性、统一性。

4.2 铁路隧道照明标准制定目的和需求

以隧道专业的功能需求、技术经济、运行维护、事故几率、隧道事故与火灾历史数据、对铁路运输影响的安全评估等多种因素统一考虑。

从发展的趋势来看,随着运维技术和救援技术水平提高,新型综合检测维护车、救援车、消防车的应用,逐步减少设置隧道照明范围。建议研发机动、快速、高效的机电一体化、自动化、智能化的养路作业车,一揽子解决养路作业动力与检修照明电源问题。

图1 某隧道照明配电与控制系统示意

建议现阶段以《铁路工程设计防火规范》为基准,不分高速、客运专线、客货共线、普速铁路统一规定:3 km以下隧道由隧道养护车提供运维作业动力与照明电源,不设置照明插座。铁路长隧道(3～10km)、特长隧道(≥10km)设置固定照明和应急照明作为统一的照明设计标准。同时根据隧道工程现实情况开展专题研究,补充铁路超长隧道(≥20km)照明的设计标准。

4.3 确定安全可靠的照明设计原则

“以人为本、服务运输、强本减末、系统优化、着眼发展”是铁路基建的建设理念。实现隧道照明的基本功能,安全性方面,要为隧道及其辅助设施的运行维护提供服务,同时电气照明设施自身不会给运输带来任何危害。长隧道及特长隧道的电气设备材料,采用具有阻燃耐火性质的设备与材料。可靠性方面,要做到免维护、少维修,主要设备年故障率 ＜3‰。应用新型节能电光源、计算机控制、网络与通讯技术,更新隧道照明设施及其控制系统,调理隧道照明投资成本、运维成本与铁路行车安全、防灾救援需求的矛盾,优化实施隧道照明工程。系统性方面,隧道照明作为隧道系统中的一个组成部分,与隧道通风、电话告警、应急广播和各种辅助设备形成有机联动与协调运作。

4.4 采用先进的计算机控制技术,确保隧道照明可控性

为充分发挥隧道照明的作用,长大隧道和特长隧道设置智能照明控制系统,实现就地人工、现场自动、远程自控等多种控制方式,提供电能计量与管理、光源状态实时监视等功能,并接入隧道机电设备监控系统。

综合应用计算机、测控、网络、载波技术控制隧道照明,发挥其正常功能。例如现场加以声光感应控制,列车来了,点亮固定照明,列车离开隧道,关闭照明。由于具备了远程监控功能,能够确保隧道固定照明根据需要点亮或关闭,运行在节电状态。

当隧道发生事故时,通过行车调度和电力调度,能够及时开启隧道的救援设施和应急照明系统,帮助旅客迅速离开事故地点,得以安全逃生,引导救援人员快速救灾、快速恢复正常运输秩序。一个先进的隧道智能照明系统,完全可以起到既能满足隧道专业的功能需求,确保运输安全,又能节约运维成本、达到经济运行的目的,真正实现铁路隧道照明“按需亮灯”的最高境界。

[1] TB10063— 2007,铁路工程设计防火规范(修订版)[S].

[2] TB10008— 2006,铁路电力设计规范[S].

[3] 铁建设[2007]47号,新建时速 300～350km客运专线铁路设计暂行规定[S].

[4] 铁建设[2005]140号,新建时速 200～250km客运专线铁路设计暂行规定[S].

[5] 铁建设[2005]285号,新建时速 200km客货共线铁路设计暂行规定[S].

[6] 李学刚.200km/h客货共线铁路隧道照明配电与控制[J].铁道标准设计,2005(3).

[7] 朱 渝,等.基于单片机的隧道照明灯智能控制器[J].节能,2006(7).

[8] 李小会.200km/h客货共线铁路隧道照明工程技术改进[J].铁道建筑技术,2007(S1).