铁路客运专线隧道照明设计

杨 剑

(中铁第四勘察设计院集团有限公司电气化设计研究处,武汉 430063)

1 概述

随着我国铁路事业的迅猛发展,铁路运输强调更快捷、更舒适、更安全。高质量的运输服务应相应地体现在工程设计条件中,即按照适应运行速度高、以人为本、高安全性的需要开展设计。在客运专线工程设计中,隧道内照明的工作条件发生较大变化,不仅设备选型需要设计做到通常的配套、经济合理、可靠性高的要求,而且其功能性和考虑的因素也将有较大变化。因此隧道内照明设置应考虑维修养护、满足紧急情况下的人员疏散及救援人员的通行要求,同时也应考虑列车高速进入隧道内的空气动力学效应对隧道照明设备、照明管线的影响。

以下在总结一般普速铁路隧道照明设计经验的基础上,结合运输的时代要求和客运专线工作条件的新特点,并参照最新的设计规范和标准的要求,提出设计方案,强调了防灾系统设计和以人为本的舒适度要求。

2 一般普速铁路隧道照明的设计要求

隧道内照明作为建筑照明的一部分,结合隧道内工作条件的特殊性,与通常的照明设计要求有所不同,具体分析如下。

一般普速铁路的设计规定要求[1～2,4～5],通常在 1 000 m以上的直线或 500 m以上的曲线隧道内才设照明,作为固定指示、作业、警卫的照明用途[6]。照度标准按照《铁路隧道照明设施与供电技术条件》[2]规定,固定照明在轨面上的最小照度不应小于 1.0 lx,作业照明在轨面上的最小照度不应小于 15 lx。在具体的安装位置和工艺上,要求固定照明灯具至轨面的安装高度不应小于 3.5 m,采用在隧道避车洞上部或中部固定,对光源无特殊要求,最小照度不应小于 1.0 lx即可。对灯具可采用电缆或绝缘导线供电连接。灯具选用强调了采用防潮、防振和防腐,不影响信号瞭望。要求预留设置考虑维修作业用的三相插座。

总之,设计要求是基于普速铁路隧道内普速运营的技术要求和经验。近年,节能环保的要求提高后,在灯具选用方面开始提倡采用高效可靠的光源,但对疏散照明、安全照明等应急用途的重要性强调的不够,也未强调研究光源对司乘人员和旅客的视觉感受,尤其是眩光影响。总的要求设计考虑的是重点实现基本功能性要求,对以人为本考虑的较少。

3 客运专线铁路对隧道照明设计的特别要求

(1)工作条件发生较大变化:列车速度高,导致气流引起的气动力大,结构安全强度需要重新校验;轨道和轨旁通号设备、电气化设备等可靠性标准提高,大多采用无维修或少维修设备,维修工作量减小且维修机械化装备水平大大提高。

(2)社会生活水平和质量大大提高,除了节能环保外,强调提供“以人为本”的安全、舒适的运输服务,旅客和工作人员的生命价值日显重要,要求系统进行防灾设计规划和强调舒适感观度的协调设计。

具体到隧道照明,设计需求重点考虑几个特别的不同因素:气动力安全校验;维修工作的内容和性质对照明要求的改变;引入防灾设计系统规划;整体道床技术应用带来的工程要求提前实施沟槽管洞的预留设计;眩光对人体舒适度的影响。

4 铁路客运专线隧道照明设计方案

4.1 设计依据

(1)《铁路电力设计规范》[1](TB10008—2006)。

(2)《铁路工程设计防火规范》[3](TB10063—2007)。

(3)根据“铁建设[2009]62号《关于发布铁路工程地质勘察规范等 44项铁路工程建设标准局部修订条文的通知》”,对《铁路电力设计规范》、《铁路工程设计防火规范》局部条文的修订。

(4)《高速铁路设计规范》(报批稿)

4.2 隧道照明设置原则及照度标准

结合铁路客运专线的特点,参照相关设计规范,并兼顾控制投资的要求,确定隧道照明设置原则及照度标准。

(1)长度 500 m以下隧道不考虑设置固定照明。

(2)长度 500 m以上的隧道内应设置固定检修照明,轨面平均水平照度不小于 3lx。

(3)长度 5 km及以上或有紧急出口的隧道内应设置应急照明和疏散指示标志。地面最低照度不小于0.5 lx。

4.3 隧道照明的主要目的

根据高速(客运专线)铁路运营性质和特点,在正常运营时隧道照明灯可不开启;在天窗时间工作人员在隧道内巡检时使用隧道照明;事故情况下,列车停留在隧道内时,开启该隧道内全部照明。

4.4 隧道照明设计方案

4.4.1 隧道照明供电

(1)长度大于 500 m小于5 000 m的隧道(图1)

图1 长度大于 500m小于 5 000m的隧道照明供电系统

①供电原则:隧道照明采用单电源供电,单电源接引于 10 kV综合负荷贯通线,低压供电线路的供电半径为 1.5 km左右。

②大于 500 m小于1 500 m左右的隧道,在隧道外进口或出口设有隧道照明箱变一处,一端供电。

③大于1 500m小于3 000 m左右的隧道,在隧道外进口和出口各设有隧道照明箱变一处,两端供电。

④大于3 000m小于5 000 m左右的隧道,除在隧道外进口和出口各设有隧道照明箱变一处外,另在隧道内每间隔3 000 m左右设照明箱变供电。

⑤隧道照明电源从照明箱变处接引一回供电线路引入各综合洞室电源箱,由电源箱再分别馈出回路为隧道照明负荷供电。

⑥供电容量:隧道每个洞室按 5 k W检修插座及照明负荷配置,全隧道按每台变压器计列一个洞室检修插座的容量。

(2)长度大于 5 000 m的隧道(图2)

图2 长度大于5 000 m的隧道照明供电系统

①供电原则:隧道照明采用双电源供电,双电源接引于10 kV综合负荷贯通线及 10 k V一级负荷贯通线。低压供电线路的供电半径为 1.5km左右。

②除在隧道外进口和出口各设有隧道照明箱变一处外,另在隧道内每间隔3000m左右设照明箱变供电。

③隧道照明电源从照明箱变处两段低压母线各引一回供电线路分别引入各综合洞室,经双电源切换装置切换后供各综合洞室电源箱,由电源箱再分别馈出回路为隧道照明负荷供电。在各综合洞室设应急时间为 2.0h的 EPS,当外电源失电时供疏散照明灯及疏散指示标志灯使用。

④供电容量:隧道每个洞室按 5 k W检修插座及照明负荷配置,全隧道按每台变压器计列一个洞室检修插座的容量。

4.4.2 隧道照明控制

(1)长度大于 500 m小于 5 000 m的隧道(图3)

图3 长度大于 500m小于 5 000m的隧道照明现场控制原理

①隧道照明现场控制:隧道照明灯采用分段两端控制,分段开关设于隧道两端洞口和各综合洞室内。整个隧道以综合洞室为界分各照明控制段,可以通过分段开关控制该照明控制段的灯具开启和关闭。

②隧道照明远动控制:长度小于5 000 m的隧道照明不纳入远动控制。

(2)长度大于 5 000 m的隧道

①隧道照明现场控制:正常照明灯采用分段两端控制,分段开关设于隧道两端洞口和各综合洞室内。整个隧道以综合洞室为界分各照明控制段,可以通过分段开关控制该照明控制段的灯具开启和关闭;紧急情况下可使用布置在隧道内的紧急按钮打开全隧道照明灯;疏散指示标志灯在综合洞室控制箱控制,平时常开(图4)。

图4 长度大于5 000 m的隧道照明现场控制原理

②隧道照明远动控制:在各综合洞室内设置智能监控装置(RTU);在第一个或最后一个综合洞室设智能监控通信接口,从通信接口敷设光缆至隧道附近的通信基站;通过通信光缆专用通道上传至综合维修段隧道照明监控主站(图5)。

4.4.3 隧道照明设备安装

(1)长度大于 500 m小于 5 000 m的隧道

①隧道设正常固定照明,光源采用 100 W高压钠灯,照明灯沿隧道两侧交错布置,水平间距一般为 30 m、距地 3.0 m。

②设置在隧道综合洞室洞口上的标志灯距地 3.2 m。设置在综合洞室洞内的照明灯具为壁装、距地 2.2 m,其开关距地 1.3 m。

③隧道口及综合洞室内电源箱、照明控制箱均为明挂,箱体底边距地 1.3 m。

④所有灯具、开关箱、按钮箱等应具有防潮、防风压、防腐蚀、防振动功能,防护等级为 IP65。

⑤隧道内的灯具安装、设备安装及配线安装应满足列车最高速度值运行时的要求。

(2)长度大于 5 000 m的隧道

①隧道设正常固定照明并作为疏散应急照明使用,光源采用 50 W无极荧光灯,照明灯沿隧道两侧交错布置,水平间距一般为 20 m、距地 3.0 m。

图5 长度大于5 000 m的隧道照明远动控制原理

②隧道设疏散指示灯及标志灯,光源采用 3 W LED灯,疏散指示灯沿隧道两侧对称布置,水平间距一般为 25 m、距地 0.5 m。

③设置在隧道综合洞室洞口上的标志灯距地 3.2 m。设置在综合洞室洞内的照明灯具为壁装、距地 2.2 m,其开关距地 1.3 m。

④隧道口及综合洞室内电源箱、RTU、照明控制箱均为明挂,箱体底边距地1.3 m;EPS为落地靠墙安装。

⑤所有灯具、开关箱、按钮箱、EPS等应具有防潮、防风压、防腐蚀、防振动功能,防护等级为 IP65。

⑥隧道内的灯具安装、设备安装及配线安装应满足列车最高速度值运行时的要求。

4.4.4 隧道照明配线方式

(1)长度大于 500 m小于 5 000 m的隧道

①隧道供电电源电缆、控制电缆沿隧道电力电缆槽敷设。

②隧道照明干线电缆沿隧道壁水平安装时采用电缆挂钩敷设,挂钩安装间距为 0.8 m,电缆安装高度为距灯具上缘 0.2 m。

③所有过轨电缆均沿过轨钢管敷设。

④除沿隧道壁采用电缆挂钩水平敷设的电缆和沿电缆槽敷设的电缆外,其他电缆均采用穿钢管沿隧道壁明敷。

⑤隧道外电力电缆采用钢管埋地敷设。

(2)长度大于 5 000 m的隧道

①隧道供电电源电缆、标志灯电源电缆干线、控制电缆及监控光缆沿隧道电力电缆槽敷设。

②隧道照明干线电缆沿隧道壁水平安装时采用电缆挂钩敷设,挂钩安装间距为 0.8 m,电缆安装高度为距灯具上缘 0.2 m。

③所有过轨电缆均沿过轨钢管敷设。

④除沿隧道壁采用电缆挂钩水平敷设的电缆和沿电缆槽敷设的电缆外,其他电缆均采用穿钢管沿隧道壁明敷。

⑤隧道外电力电缆采用钢管埋地敷设或沿墙壁明敷、监控光缆沿通信电缆槽敷设至通信基站。

4.4.5 接地方式

(1)隧道照明接地系统采用 TN-C-S系统。

(2)各综合洞室电源箱、照明控制箱从隧道综合接地母线接引 PE线。

(3)隧道各照明回路从各个洞室电源箱或照明控制箱接引 PE线。

4.4.6 隧道照明监控远动

(1)长度大于 500 m小于 5 000 m的隧道照明不纳入监控远动。

(2)长度大于 5 000 m的隧道

①在综合维修段或桥隧车间设隧道照明监控主站及通信接口设备。

②隧道照明监控的主干通道采用 2 M环网通信传输系统通道接引至综合维修段或桥隧车间。

5 施工注意事项

(1)在灯具安装、各种箱柜安装及沿隧道壁配线时,不能损坏隧道防水层和隧道主体结构内钢筋。

(2)隧道内各工种同时或交叉施工时,应采用防护措施,避免相互干扰造成施工事故。

(3)高空作业时应采取安全防护措施,以免发生人身安全事故。

(4)施工及运营带电作业时,严格执行电气设备使用及操作的有关规定。

6 运营注意事项

(1)隧道照明供电设备、EPS、控制设备及远动系统需定期检查维修,使其处于完好的工作状态,特别是疏散照明用紧急按钮及控制线路一定要保持随时工作状态。

(2)运营时注意灯具受电电压,电压过高或过低影响灯具使用年限。电压可通过配电所的调压器或箱变内变压器电压分接头进行调节,使其保持在正常的电压水平。

[1] TB10008—2006,铁路电力设计规范[S].

[2] TB/T2275—91,铁路隧道照明设施与供电技术条件[S].

[3] TB10063—2007,铁路工程设计防火规范[S].

[4] TB10003—2005,铁路隧道设计规范[S].

[5] 铁道部专业设计院主编.铁路工程设计技术手册·电力[M].北京:中国铁道出版社,1991.

[6] 李学刚.200 km/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):87 88.