铁路动车组检修库照明设计

王丽霞

(铁道第三勘察设计院集团有限公司,天津 300142)

近年来,我国铁路发展迅速,大量的动车组需要运用检修。动车运用所、维修基地等配套工程也不断投入建设。动车组检修库是动车组整备检修的主要场所,其建筑体量大,动力设备多,设计相对复杂。对检修库的照明设计进行了分析探讨。

1 主体工程概况

动车组检修库建筑面积15 000～50 000 m2,根据动车组检修线可分为2线库、4线库、6线库,可对CRH1、CRH2、CRH3、CRH5四种型号的动车组进行静调检修。大库一般长度520 m,宽度在100～220 m,高度10 m左右。其边跨设有工艺检修设备房间、除冰融雪设备房间及办公用房。库内用电负荷由地面电源负荷、一般工艺设备负荷、环控通风设备负荷和照明负荷组成。

2 库房照明的种类及照度要求

检修库内有库房工作照明与应急照明、检修平台工作照明、检修坑工作照明和边跨办公房屋的照明。当边跨无夹层时,边跨照明与库内高大空间照明一致；当设置夹层时,按办公房屋设置照明。主要针对库房工作照明与应急照明、检修平台和检修坑照明及照明控制的设计进行研究。检修库内各主要场所的照度值如表1所示。

表1 各主要场所照度标准值 lx

3 检修库房工作照明与应急照明

对于检修库房的照明设计,应在设计前熟悉建筑物基本情况,了解建筑物的基本构造,仔细研究建筑物内部布局,掌握建筑物的跨度、柱距、高度、最高点及最低点；研究库内作业量及作业照明需求。根据库房主体情况,确定光源种类、灯具形式以及根据建筑物内同一工作平台范围内的最低高度、工作照度要求、显色性要求选择合适的光源、灯具以及安装高度。确定布灯方案后,应对照度、均匀度、统一眩光值、照明功率密值度等照明设计的主要设计参数进行计算。

由于检修库屋架较高,照明采用金卤灯为光源的工厂灯或高显色的高压钠灯,无显色要求的可选用普通的高压钠灯。在平面布置上,原则上灯具置于屋架梁下,便于灯具的安装。有的区域屋架梁已安装吊设检修平台,灯具需移至无屋架梁处时,可采用拉钢索吊装等方式。

3.1 照明灯具的布置

照明灯具的布置根据建筑物的跨度、柱距及轨道间中心距、轨道中心线与柱轴线间距等因素综合考虑,结合不同作业对照度的要求,选择合理的、经济的布灯方案。对于建筑物内有精确作业的房屋,还可根据具体情况设置局部照明。

照明灯具布置时,首先计算出室形指数RI,再根据RI值选择合适光分布类别的灯具；按跨度及照度标准值要求进行布灯,计算出布灯的距高比；校验此距高比不大于所选用灯具的最大允许值；超过时还应调整布灯方案或更换灯具。图1为柱距6 m时典型的布灯方案,灯具距柱轴线距离可根据库内具体情况进行适当的调整,必要时可变更为壁挂式安装灯具。灯具的悬挂高度按灯具离规定作业面高度选取6、9、12 m等。

注：B—跨度；H—轨道间中心距；L—轨道中心线与柱轴线间距。

此外,动车组检修库是一种综合性维修库,检测、维修、指挥调度、数据监测等功能完备,库内各种设施、管线众多,因此库房建设系统化、集成化程度高,在布置灯具时,为保证系统整体性,在保证照明功能的前提下,还应考虑以下几点：

(1)由于轨道顶部设置为机车提供动力的“之”字形接触网及其固定件,在考虑灯具维护及照明需求的情况下,灯具须避开轨顶布置；

(2)由于动车组检修库广泛采用彩钢板屋顶,受其承载力的影响,在保证灯具固定牢靠,不采用钢索布线的前提下,灯具布置宜沿着建筑梁布置；

(3)当灯具采用壁挂式安装时,因给水、采暖、消防等管道及通信、信息、电力等桥架需布置在混凝土支柱(或工字钢支柱)侧壁,灯具布置需要结合各管线敷设高度及相对安装间距统筹考虑,以免各设施安装冲突、影响照明效果。

3.2 灯具的选择

大库内的灯具应根据工作区域环境条件、工作条件来选择,同时要注意外形美观、安装方便。灯具选择应注意如下几点。

(1)灯具的配光曲线。在设计时根据灯具在库内房架上悬挂高度按室形指数RI值选取不同配光的灯具。当RI=0.5～0.8时,宜选用窄配光灯具；RI=0.8～1.65时,宜选用中配光灯具；RI=1.65～5时,宜选用宽配光灯具。

(2)灯具的效率。一般情况下,在满足眩光限制和配光要求条件下,效率越高越好。灯具的效率应满足《建筑照明设计标准》(GB50034—2004)的要求。此外,还应考虑检修人员站在最高层检修平台的灯具对人员的安全和眩光要求。

(3)灯具的最大允许距高比。在作业区域内一般照明均匀度不小于0.7,相邻照明照度均匀度不小于0.5的要求下,选择具有合适的最大允许距高比的灯具。若距高比小,均匀度好,但灯具数量、耗电量和投资会增加；若距高比过大,照明均匀度可能得不到保证。

(4)灯具配套的镇流器。应根据不同的灯具选用不同的镇流器。一般情况下直管形荧光灯配用电子镇流器或节能型电感镇流器；高压钠灯、金属卤化物灯配用节能型电感镇流器。

(5)灯具的环境适应性。应根据大库内不同区域的环境条件选择适应环境条件的灯具。在潮湿、多灰尘的场所,通常采用防水防尘灯具；在装有大型桥式吊车等振动、摆动较大的场所,应选用具有防振防脱落措施的灯具。

(6)灯具的经济性。在保证使用功能和照明质量的前提下,应对可选择的灯具和照明方案进行比较,选择经济实用的灯具。

3.3 配电回路

一般照明配电回路采取沿屋架梁划分配电回路的方式,便于对成块工作区域的单独控制,也便于配管配线。而动车检查库有编组车辆驶入,工作区域是编组车辆及其两侧的条形区域,相邻股道区域可能并不需要照明,因此在配电回路的划分上采取了沿轨道方向划分的方式,便于进行控制,同时起到照明节能的效果。

3.4 应急照明

应急照明采用EPS供电,应急工作时间应不小于90 min。由于电源切换时间一般大于工频半波时间,因此应急照明灯具不能采用金卤灯,只能采用了双光源灯具(正常照明电源供金卤灯光源、应急照明电源供荧光灯光源)。应急灯具在正常供电时作为工作照明、事故时作为应急照明。

应急照明设计中,由于检修库内空间较大,车辆进入对应急照明灯具会产生遮挡,因此应急照明无法安装在在周边墙上,只能安装于检修库屋顶。

4 检修平台和检修坑照明

检修平台照明：由于检修平台的遮挡,其下部空间还需要设置灯具,为动车组侧部检修提供照明。检修平台照明采用三防荧光灯具吸顶安装于检修平台下的照明方式。所有灯具均需配置PE线。

检查坑及综合管沟照明：检修坑一般采用柱式检修坑或壁式检修坑,检修坑灯具电源一般采用特低压AC24V电源,灯具宜选用LED光源灯具和荧光灯灯具。检修坑内照明灯具安装于轨道桥立柱间的钢桁梁,将安全电压24 V灯具壁装于钢桁梁上斜向车体底部照射的照明方式,灯具间距(B)一般情况下6 m左右。柱式检修坑灯具设置于柱间,壁式检修坑可嵌入式安装于预留孔洞内。图2为4×3 W的大功率LED灯具的典型布灯方案。

图2 检修坑LED灯具的典型布灯方案

5 智能照明控制

5.1 智能照明控制系统设置的必要性

由于动车组检修库房面积大,作业种类多,照明控制方式灵活多样,灯具数量多且光源多为金卤灯,各照明配电回路电流较高,一般都是在配电箱处直接通过空气开关控制,传统的照明控制方式已经很难满足现场实际要求。检修库配电箱通常设于负荷中心处,对于工作人员的日常操作多有不便。为此,为便于运营管理,引入了智能照明控制系统对大空间检查库的照明进行控制。通过程序的设置,在任何一个智能开关处,按要求开闭系统内任意一组灯具,同时也可以根据时间、光照等条件自动对灯具进行开启、关闭甚至调整光源发光量的操作。不但方便了工作人员,对于照明节能也起到了很好的效果。

因此,动车组检修库房的照明设计设置智能照明控制系统十分必要。

5.2 智能照明控制系统的组成

智能照明控制系统是一种由现场数据总线构成的分布式控制网络照明管理系统。所有部件都内置处理器,网上每个部件都有一个地址,通过总线将所有部件解裂组成一个控制网络。

智能照明控制系统由控制部件、执行部件、监控部件和网络部件等组成。控制部件包括：控制面板、触摸显示屏、探测器、控制器、智能时钟、用户编辑器等；执行部件包括：调光模块、开关模块等；监控部件包括：通信电缆、网关等。智能照明控制系统可以根据系统需要,通过各控制器和面板采取编程实现对各灯或回路的亮度控制,从而达到不同的灯光场景和系统控制的效果。

5.3 智能照明控制系统的设计

首先,将检修库内灯具、配电箱按常规布置,按照控制要求进行回路连接,用常规导线直接接入配电箱,需要智能控制的部分增加智能照明控制系统控制单元,并根据实际控制要求进行回路划分。

其次,合理布置控制面板。控制面板分为单个控制面板、群组控制面板和程序设定器,用他们来替代常规开关并能通过其中的传感器满足更多控制要求。在入口及间隔较远处设置和回路数相同的单个控制面板,每个控制面板所控制的照明回路可由程序设定器设定,并能修改控制回路,如果需要设定群组控制内容,加入群组控制面板和程序设定器,在平面图中要将控制面板与配电箱之间用信号线连接。

再次,编制系统图。智能控制开关模块的各回路控制容量应有多种规格可选,具有手动开关,便于线路检修。开关模块各回路控制容量宜按20A选择,智能控制开关模块应有分组及延时开灯功能,以防止灯具集中启动时的浪涌电流；应有金卤灯通断延时保护功能,即关闭后,再次打开需经一可编程的延时时间；应有时序控制功能,能根据不同负载智能化顺序延时开关照明回路,避免电流冲击；应为每条灯路的通道输出提供可旁路可控硅电路的旁路开关。此外,智能控制开关模块应采用35 mm标准DIN导轨安装,方便装入照明配电箱中,同时也便于照明配电系统统一管理。

5.4 智能照明控制系统的投资分析

智能照明控制系统的投资主要由控制主机和各回路的终端设备和连接线组成,每个回路的投资在1 500～2 000元。3万m2的动车检修库设置智能照明

控制系统投资为20～30万元,约占电力总投资的1%～2%。设置智能照明控制系统的技术经济性较高。

6 结论

铁路动车组检修库房是综合性比较强的建筑物(群),涉及的动车组检修作业种类比较繁多,因此在照明设计过程中应满足不同的作业需求。高度大于6 m的区域宜采用金属卤化物灯或中高显色的高压钠灯；对于需要严格识别颜色的区域宜采用高显色三基荧光灯；对于容易触及且安装高度比较低的场所(检修坑)宜采用特低压电源的LED灯、荧光灯。此外,铁路动车组库房长度较长,为提高工作人员的效率、便于操作,应采用智能照明控制系统。

[1] TB10008—2006 铁路电力设计规范[S].

[2] 建筑照明设计标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2004.

[3] 北京照明学会.照明设计手册[M].北京：中国电力出版社，2006.

[4] TB/T494—1997 铁路照明照度标准[S].

[5] GB50054—95 低压配电设计规范[S].

[6] JGJ16—2008 民用建筑电气设计规范[S].

[7] 邰晶.办公楼智能照明控制系统节能效果分析[J].低压电器,2009(12).

[8] 栾新源.工业厂房照明智能控制设计[J].光源与照明,2010(3).

[9] 赵庆勇.浅论工业厂房照明设计[J].光源与照明,2010(2).