京滬高速鐵路隧道照明設(shè)計(jì)介紹

燈具的布置便于司機(jī)對(duì)信號(hào)的瞭望。固定照明燈具基本都設(shè)在避車洞的上方,至軌面的安裝高度不小于3.5m。最主要的是需要在高速運(yùn)行的條件下燈具能正常工作,需要克服的主要難點(diǎn)是:由于目前還沒有明確的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計(jì)細(xì)則,各方面對(duì)隧道照明的認(rèn)識(shí)也不太一致,故對(duì)隧道照明方案的研究與合理確定成為設(shè)計(jì)難點(diǎn)。另外燈具選擇也是難點(diǎn),高速鐵路燈具選擇考慮以下幾個(gè)方面:
(1)隧道燈具的抗風(fēng)壓性能;
(2)掛設(shè)在隧道壁上的電纜抗風(fēng)壓性能;
(3)黑洞效應(yīng)和照明眩光對(duì)司機(jī)的影響。
為了克服以上幾個(gè)問題對(duì)高速鐵路系統(tǒng)的燈具和配件進(jìn)行了研究和試驗(yàn)。
2.1 燈具基本要求
(1)燈具應(yīng)具有防潮濕、防腐蝕、防振動(dòng)的性能,并應(yīng)安全可靠、維修方便;
(2)燈具安裝在隧道壁上后,不得侵入基本建筑限界;
(3)燈具內(nèi)電器元件采用防潮、無(wú)自爆、耐火及阻燃產(chǎn)品;
(4)燈具防護(hù)等級(jí)為IP65。
2.2 燈具正常工作的環(huán)境要求
(1)環(huán)境溫度為-50℃~+50℃;
(2)有凝露、隧道滲漏水的噴淋及塵埃環(huán)境;
(3)二氧化硫(SO2)濃度>30mg/m3及五氧化二氮(N2O5)濃度>100mg/m3等強(qiáng)腐蝕性氣體經(jīng)常存在且相對(duì)濕度在95%的環(huán)境;
(4)燈具安裝好以后,應(yīng)能承受風(fēng)速為90m/s時(shí)的風(fēng)壓,并要求供應(yīng)商提供燈具相應(yīng)的氣動(dòng)強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
2.3 光學(xué)性能
(1)燈具配光應(yīng)適合隧道內(nèi)狹長(zhǎng)照明區(qū)域的特點(diǎn),并滿足有關(guān)照度要求;
(2)燈具安裝后不得有直接眩光;
(3)燈具玻璃罩不得有綠、黃、紅色澤;
(4)隧道應(yīng)急指示燈光源—LED光源;
(5)隧道應(yīng)急指示燈發(fā)光面的朝向應(yīng)適合隧道內(nèi)狹長(zhǎng)區(qū)域的特點(diǎn);
(6)隧道應(yīng)急指示燈的表面最小亮度不應(yīng)小于15cd/m2,最大亮度不應(yīng)大300cd/m2,且最大亮度與最小亮度比不大于10:1.
2.4 電氣性能
(1)燈具應(yīng)在220V(-10%~+8%)電壓范圍內(nèi)正常工作;
(2)燈具功率因數(shù)應(yīng)大于0.9;
(3)燈具的防觸電保護(hù)應(yīng)達(dá)到目標(biāo)GB7000.1-2002中第8章中的I類防觸電保護(hù)的要求;
(4)燈具的絕緣電阻和電氣強(qiáng)度的要求按GB7000.1-2002中第10章規(guī)定;
(5)燈具的爬電距離和電氣間隙的要求按GB7000.1-2002中第11章規(guī)定;
(6)燈具的耐久性和耐熱性的要求按GB7000.1-2002中第12章規(guī)定;
(7)燈具上絕緣材料制成的部件,其耐熱、耐火和耐電痕的要求按GB7000.1-2002中第13章規(guī)定;
(8)燈具效率應(yīng)不小于67%;
(9)燈具上的電鍍或化學(xué)覆蓋件,覆蓋層應(yīng)符合QB/T3741-1999中III類使用條件的要求。
2.5 結(jié)構(gòu)要求
(1)燈具的結(jié)構(gòu)件(外殼)由堅(jiān)固耐用,并由能承受一定的機(jī)械應(yīng)力、電動(dòng)應(yīng)力和熱應(yīng)力的優(yōu)質(zhì)鋁合金壓鑄而成,其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、散熱條件好、造型美觀。外表經(jīng)噴塑處理,防腐蝕和抗老化性能優(yōu)良;
(2)反射器采用高純鋁壓制成型,經(jīng)電解拋光,氧化處理,反射率ρ>0.9,滿足隧道狹長(zhǎng)空間的配光要求;
(3)燈具透光罩可耐受110℃高溫,采用高強(qiáng)度、防沖擊、透射率不低于80%,縱向配光角度大的弧面透光玻璃板經(jīng)過鋼化處理制作,與燈具外殼結(jié)合面為硅橡膠密封,耐溫、耐老化性能優(yōu)越;
(4)高壓鈉燈管的維護(hù)更換應(yīng)為燈具前開蓋式結(jié)構(gòu);
(5)燈具的電源通過防水型安全插座連接,安全而可靠,方便燈具的維護(hù)保養(yǎng);
(6)燈具的非帶電金屬形成整體,通過外殼上的接地螺栓或PE線與接地干線相連;
(7)燈具內(nèi)設(shè)置獨(dú)立的減振裝置,減振器可以滿足燈具安裝在具有不同振動(dòng)源的隧道壁、支柱、塔架和臺(tái)階上。振動(dòng)源經(jīng)過減振器的柔性阻尼和吸收,使其振幅和頻率迅速衰減,從而保證燈具的牢固安裝和光源的正常照明,避免燈具在振動(dòng)的環(huán)境中可能導(dǎo)致光源和電器的損壞,或者維修工作量的增加;
(8)燈具內(nèi)裝有低損耗的節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器、耐溫105℃的補(bǔ)償電容器和熔斷器等電器元件;
(9)燈具光源室與電器室必須是相互獨(dú)立的腔室;
(10)燈具適用于在各類形狀隧道壁上安裝,燈具的照射傾角可按照設(shè)計(jì)及實(shí)際配光要求自由調(diào)整,能達(dá)到預(yù)期的照明效果;
(11)燈具采用不銹鋼膨脹螺栓固定于隧道壁上;
(12)燈具的防塵和防水應(yīng)達(dá)到GB7000.1-2002中第9章的IP65級(jí)。
2.6 耐振動(dòng)性能試驗(yàn)
將燈具用剛性連接固定在振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上,以2.5g的加速度,頻率由10Hz逐漸提高到100Hz,在三個(gè)互相垂直的軸線上各振動(dòng)10min,間隔5min,兩個(gè)周期的耐振試驗(yàn)后,燈具結(jié)構(gòu)應(yīng)良好,各部分應(yīng)無(wú)松動(dòng)、變形,應(yīng)能正常起動(dòng)和工作。
2.7 噪聲
燈具的噪聲功率級(jí)不大于55dB(A)(距燈具1m處)。
2.8 壽命
燈具光源的壽命應(yīng)符合圖標(biāo)GB/T13259-1991和GB10682-1989中優(yōu)對(duì)質(zhì)品的規(guī)定。
3 隧道照明配電設(shè)計(jì)情況
(1)隧道照明變電所平均間距為3km,并盡可能與其它負(fù)荷的變電所綜合設(shè)置,低壓供電半徑控制在1.5km以內(nèi)。
(2)長(zhǎng)度為100m~500m的隧道只設(shè)照明插座箱,500m及以上隧道設(shè)固定式照明。
(3)雙線隧道采用雙側(cè)布燈方式,每側(cè)燈具間距50m,雙側(cè)等效間距25m;單線隧道單側(cè)布燈,燈具間距25m。燈具安裝高度距人行道3.0m.
(4)雙線每側(cè)隧道壁、單線單側(cè)隧道壁設(shè)一條低壓電纜供電線路,為照明與插座箱供電,采用雙電源切換經(jīng)EPS供電,供電時(shí)間不小于2.0h.采用低煙無(wú)鹵阻燃耐火YJV22-1型電纜,沿隧道壁以專用電纜掛架方式敷設(shè)。
(5)每條低壓供電線路上分別交替布置70W金鹵燈和80W無(wú)極燈或48W LED(起瞬時(shí)燃亮的作用,相當(dāng)于應(yīng)急照明。具體采用無(wú)極燈還是LED待進(jìn)一步研究后再定)。綜合考慮兩側(cè)的布燈位置,使兩種光源的燈具均勻布置。
(6)照明燈具、電纜線路、通信漏纜等壁上設(shè)施之間應(yīng)注意做好協(xié)調(diào)。
(7)隧道照明應(yīng)具有就地控制和由SCADA系統(tǒng)控制的功能。
隧道照明設(shè)有遠(yuǎn)動(dòng)控制系統(tǒng),遠(yuǎn)動(dòng)終端納入濟(jì)南鐵路局維修調(diào)度臺(tái)。橋梁隧道電氣設(shè)備和管線均作等電位連接,并于全線綜合接地網(wǎng)可靠連接。
(8)隧道照明電源來自就近的隧道口和基站共建的箱式變電站。
(9)電源電壓為380/220V,從箱變處兩段低壓母線處各引一路供電線路至設(shè)備洞室,經(jīng)雙切裝置切換后供各洞室及隧道用電,在各設(shè)備洞室設(shè)置應(yīng)急時(shí)間不小于2h的EPS,當(dāng)外電源失電時(shí)供應(yīng)急照明使用。
(10)每條低壓供電線路上分別交替布置70W金鹵燈和80W無(wú)極燈(起瞬時(shí)燃亮的作用,相當(dāng)于應(yīng)急照明).電壓為220V,照明燈具自帶熔斷器保護(hù),檢修插座箱用電電壓為三相380V,容量每處按5kW設(shè)計(jì)(三相四孔兩個(gè),單相三孔一個(gè),單相一個(gè)),插座箱均設(shè)斷路器保護(hù).隧道內(nèi)插座箱帶鎖。每一供電回路按只有一個(gè)插座箱工作考慮。
(11)控制方式:普通照明采用分段兩端控制,分段開關(guān)設(shè)于隧道兩端洞口和隧道綜合洞室內(nèi),緊急情況下可使用布置在隧道內(nèi)的緊急控制按鈕打開全隧道照明。疏散指示照明由控制箱(K)控制,平時(shí)常開。
各綜合洞室內(nèi)設(shè)置智能監(jiān)控裝置,在1號(hào)綜合洞室內(nèi)設(shè)置智能照明通信接口,從通信接口敷設(shè)光纜至基站,通過光纜上傳至綜合維修控制室,綜合維修段控制設(shè)備可完成對(duì)整個(gè)隧道綜合設(shè)備洞室供電開關(guān)的監(jiān)視,EPS的監(jiān)視,疏散指示的監(jiān)視以及事故狀態(tài)下遠(yuǎn)程開啟隧道內(nèi)應(yīng)急照明。
(12)配線方式:1)箱變至應(yīng)急照明電源箱的供電線路采用NHDWZA-YJY-1電纜;應(yīng)急照明干線采用NHDWZA-YJY-1電纜;應(yīng)急照明的控制線采用NHDWZA-KYJY-1 7X1.5電纜;綜合洞室內(nèi)的插座箱和照明采用BX750導(dǎo)線穿鋼管明敷設(shè),分別作為照明電源箱的回路。2)應(yīng)急照明的供電電纜沿隧道壁固定在電纜掛架上,距地面的水平高度為2.8m;應(yīng)急照明的控制線的供電低壓電纜沿隧道兩側(cè)的電力電纜溝敷設(shè)。3)電纜掛架間距0.8m.
(13)設(shè)備布置及安裝高度:1)插座箱底部距地面為1.3m,置于隧道設(shè)備洞室側(cè)壁上。2)應(yīng)急照明控制箱底部距地面為1.3m,置于隧道側(cè)壁上。3)應(yīng)急照明燈具中心距地面為3m,安裝于隧道側(cè)壁或洞室上方。4)隧道內(nèi)控制箱,插座箱等安裝需要參考廠家說明書。5)應(yīng)急按鈕箱EBS底部距地面為1.3m,置于隧道側(cè)壁上。6)設(shè)置在隧道兩側(cè)的疏散照明對(duì)稱布置、水平間距為25米,距地0.5米安裝。結(jié)合救援通道內(nèi)的圖像文字標(biāo)示(每隔200m應(yīng)設(shè)圖像文字標(biāo)識(shí),指示兩個(gè)方向分別到下一個(gè)洞口的整百米數(shù),并配備燈光顯示方向)。
(14)其它:1)固定箱體的膨脹螺栓采用鍍鋅,不銹鋼或鋼塑材料。2)隧道內(nèi)使用的各種產(chǎn)品應(yīng)具有抗腐蝕,抗老化及堅(jiān)固耐用的特點(diǎn),并防潮,防水。3)電力設(shè)備洞室中的箱式變電所單設(shè)接地,小于等于4Ω,并與貫通接地母排通過4×40扁鋼相連。4)隧道內(nèi)電力設(shè)備和材料必須經(jīng)過350kM/H的列車速度通過時(shí)試驗(yàn)和安全評(píng)估,確保運(yùn)輸和人員安全。5)箱變引至照明配電箱電纜由動(dòng)照專業(yè)負(fù)責(zé),采用直埋敷設(shè)方式。6)施工時(shí)應(yīng)遵照有關(guān)規(guī)程,規(guī)范,并與有關(guān)工種密切配合。
(15)隧道遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)如圖3所示,從硐室的配電箱到維修管理站每層都通過標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)接入通信通道。技術(shù)要求如下:隧道照明RTU上傳調(diào)度中心之間的通訊規(guī)約采用MODBUS規(guī)約;RTU與其它廠家的分界點(diǎn)在RTU柜內(nèi)的接線端子排處外側(cè);隧道監(jiān)控RTU每個(gè)環(huán)設(shè)一臺(tái)主光自愈MODEM、一臺(tái)光電轉(zhuǎn)換器、一臺(tái)光纖終端盒,并放置在隧道口的箱變里,箱變內(nèi)預(yù)留安裝位置;隧道照明RTU柜與EPS之間通訊接口為RS485,EPS的數(shù)據(jù)直接上傳調(diào)度中心。
4 投資控制合理有效
項(xiàng)目勘察設(shè)計(jì)中十分重視投資控制,嚴(yán)格執(zhí)行部有關(guān)規(guī)定和設(shè)計(jì)鑒定意見。采用有效工程措施,合理確定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)模,優(yōu)化施工組織方案設(shè)計(jì),合理配置資源,確保施工銜接順暢,降低工程造價(jià)。初步設(shè)計(jì)概算、施工圖預(yù)算、工程竣工決算均未超出鐵道部批復(fù)的投資額。
5 設(shè)計(jì)手段及運(yùn)營(yíng)情況
設(shè)計(jì)手段先進(jìn),全部采用計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)和CAD技術(shù),設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采用計(jì)算機(jī)專用軟件,先進(jìn)成熟。設(shè)計(jì)水平全國(guó)領(lǐng)先。施工期間設(shè)計(jì)師積極主動(dòng)配合施工,經(jīng)常住在現(xiàn)場(chǎng)解決問題。隧道照明在高速鐵路中使用要特別仔細(xì)的計(jì)算和試驗(yàn),否則后果不堪設(shè)想,所以設(shè)計(jì),施工企業(yè),指揮部和供貨商均要齊心協(xié)力做好試驗(yàn)和參數(shù)對(duì)比。這些工作都是時(shí)間緊迫,任務(wù)量大。我們都是出色的完成了任務(wù)。
京滬高速的建設(shè)得到各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)、專家的關(guān)懷和支持,建設(shè)過程中提出許多要求和指導(dǎo)性意見,建成后予以充分贊揚(yáng)和肯定。
京滬高速電力系統(tǒng)及隧道照明供電等系統(tǒng)從2011年開通以來,經(jīng)歷了近2年的運(yùn)營(yíng)考驗(yàn),未出現(xiàn)質(zhì)量問題,系統(tǒng)運(yùn)行非常好。