龔 澤

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，武漢 430063)

0 引言

隧道照明對(duì)鐵路行車運(yùn)輸安全、正常的維護(hù)檢修以及事故時(shí)的逃生與救援工作有著重要作用[1-2]。雖然目前我國(guó)處于高速鐵路建設(shè)的快速時(shí)期，但是以衢寧、蒙華等為代表的時(shí)速160km及以下的客貨共線鐵路在現(xiàn)階段鐵路建設(shè)中仍占據(jù)著重要比重。與客運(yùn)專線的高標(biāo)準(zhǔn)化相比，時(shí)速160km及以下客貨共線鐵路隧道照明設(shè)計(jì)在滿足功能性與安全性要求的同時(shí)，還需要適應(yīng)鐵路本身的供電條件限制，同時(shí)需要兼?zhèn)湟欢ǖ慕?jīng)濟(jì)性與綠色節(jié)能，而以往規(guī)范針對(duì)不同等級(jí)的鐵路隧道照明未做區(qū)別要求。衢寧鐵路作為一條典型的山區(qū)鐵路，其隧道照明的供配電方案、照明控制方式等設(shè)計(jì)在客貨共線鐵路中具有代表意義。

1 新版鐵路隧道照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求

長(zhǎng)期以來，鐵路隧道照明設(shè)計(jì)缺乏一個(gè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范、規(guī)定之間在協(xié)調(diào)性、系統(tǒng)性、時(shí)效性等方面存在的問題，給隧道照明設(shè)計(jì)帶來了困擾[3]。隨著TB 10089-2015《鐵路照明設(shè)計(jì)規(guī)范》的頒布與實(shí)施，鐵路隧道照明有了統(tǒng)一的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與依據(jù)，該規(guī)范針對(duì)不同等級(jí)鐵路、不同長(zhǎng)度隧道的正常照明、應(yīng)急照明、疏散指示、燈具選型及照度要求等設(shè)計(jì)都有了明確的規(guī)定。

以往鐵路隧道照明設(shè)計(jì)主要參考TB 10063-2007《鐵路工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、TB 10020-2017《鐵路隧道防災(zāi)疏散救援工程設(shè)計(jì)規(guī)范》等，針對(duì)所有等級(jí)的鐵路(一般是直線長(zhǎng)度1 000m、曲線長(zhǎng)度500m以上隧道)設(shè)置固定照明。而在TB 10089-2015《鐵路照明設(shè)計(jì)規(guī)范》5.6.1節(jié)中規(guī)定，“時(shí)速160km及以下客貨共線鐵路、貨運(yùn)專線鐵路隧道長(zhǎng)度3 000m及以上的可設(shè)置正常照明?！迸c以往的規(guī)范相比，新版規(guī)范針對(duì)時(shí)速160km及以下普速鐵路的正常照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)有所降低。

針對(duì)應(yīng)急照明的設(shè)計(jì)要求，長(zhǎng)度5 000m及以上或設(shè)有緊急出口的隧道內(nèi)應(yīng)設(shè)置應(yīng)急照明，該條規(guī)定與以往的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)一致。

2 衢寧鐵路隧道照明設(shè)計(jì)原則

2.1 衢寧鐵路概況

衢寧鐵路北起浙江省衢州，終至福建省寧德，全長(zhǎng)368.4km，為設(shè)計(jì)時(shí)速160km的國(guó)鐵Ⅰ級(jí)電氣化單線鐵路。衢寧鐵路是一條典型的單線山區(qū)鐵路，橋隧比接近80%，長(zhǎng)隧道數(shù)量多，其中5～10km隧道有9條，10km及以上隧道有7條。全線設(shè)有一回截面為3×95mm2的10kV電力貫通線，采用全電纜敷設(shè)方式。

2.2 隧道照明設(shè)計(jì)原則

結(jié)合最新鐵路照明相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，以及衢寧鐵路的實(shí)際運(yùn)營(yíng)需求，確定了衢寧鐵路隧道照明設(shè)計(jì)原則。

(1)長(zhǎng)度500～5 000m隧道設(shè)置正常照明，5 000m及以上隧道增設(shè)應(yīng)急照明，在疏散和救援線路上設(shè)置疏散指示標(biāo)志。

(2)由于衢寧鐵路主要為單線隧道，隧道內(nèi)照明燈具采取單側(cè)布置方式。隧道綜合洞室內(nèi)設(shè)固定檢修插座，總?cè)萘堪?kW考慮，且每臺(tái)變壓器計(jì)列一個(gè)洞室的檢修插座容量。隧道內(nèi)軌面平均照度≥3lx，最低照度值≥0.5lx。

(3)隧道照明外電源由電力貫通線接引，在隧道出入口及隧道洞室內(nèi)設(shè)照明箱變壓器。

(4)隧道內(nèi)照明采用分段控制，并采取就地控制與遠(yuǎn)動(dòng)控制相結(jié)合的方式。

圖1 長(zhǎng)度500～5 000m隧道照明供電系統(tǒng)圖

3 隧道照明供配電及控制設(shè)計(jì)方案

3.1 供電方式

由于隧道內(nèi)的低壓供電半徑一般不超過1.5km，針對(duì)不同長(zhǎng)度的隧道會(huì)采取不同的供電方式。

(1)長(zhǎng)度500～5 000m隧道

1)采用單電源供電方案，由電力貫通線接引一路電源。

2)長(zhǎng)度500～3 000m的隧道，由隧道進(jìn)口或者出口設(shè)置的箱式變壓器供電；長(zhǎng)度3 000～5 000m的隧道，除在隧道進(jìn)出口設(shè)置箱式變壓器外，隧道內(nèi)每間隔2 500m左右設(shè)置照明箱式變壓器。

3)從箱式變壓器綜合負(fù)荷低壓母線引一回供電線路，引入隧道各洞室電源箱，由電源箱再分別饋出回路，為隧道照明負(fù)荷供電。

長(zhǎng)度500～5 000m隧道照明供電系統(tǒng)圖詳見圖1。

(2)長(zhǎng)度5 000m及以上隧道

1)除了由貫通線接引一路電源外，另設(shè)置EPS作為第二路電源，當(dāng)外電源失電時(shí)，供疏散照明及疏散指示使用。EPS采取集中設(shè)置，每臺(tái)變壓器對(duì)應(yīng)1套EPS，設(shè)置在與變壓器洞室相鄰的綜合洞室內(nèi)。

2)除了在隧道進(jìn)出口各設(shè)置1臺(tái)照明箱式變壓器外，隧道內(nèi)每間隔2 500m左右設(shè)置1臺(tái)照明箱式變壓器。

3)從箱式變壓器低壓母線引一回供電線路至設(shè)有EPS的大避車洞室，經(jīng)EPS供隧道照明和疏散用電，其他大避車洞室引一回電源供洞室用電。EPS應(yīng)急時(shí)間為2.0h，當(dāng)外電源失電應(yīng)急時(shí)供疏散照明燈及疏散指示標(biāo)志燈使用。

長(zhǎng)度5 000m及以上隧道照明供電系統(tǒng)圖詳見圖2。

圖2 長(zhǎng)度5 000m及以上隧道照明供電系統(tǒng)圖

(3)由于隧道照明箱變?nèi)萘恳话爿^小，且單一回路供電距離較長(zhǎng)，以高壓側(cè)短路容量300MVA，變壓器容量100kVA為例，當(dāng)照明導(dǎo)線截面采用5×10mm2、供電距離1.5km時(shí)，末端單相短路電流約為36A，三相短路電流約為144A，而一般照明回路正常工作電流不超過4A，故隧道照明回路斷路器采用整定值為6A的B型脫扣曲線的斷路器。

3.2 照明控制

圖3 交流控制原理圖

目前，隧道內(nèi)的照明控制方式主要有交流控制和直流控制兩種方式。

(1)交流控制

交流控制方式將照明控制線與供電線合二為一，每個(gè)供電臂對(duì)應(yīng)一個(gè)控制段。通過設(shè)置在隧道口及隧道洞室內(nèi)的控制箱，由照明啟停按鈕TA(’TA)、TB(’TB)及交流接觸器KM實(shí)現(xiàn)隧道照明的分段控制。

交流控制方式接線簡(jiǎn)單、可靠性高，不需要單獨(dú)設(shè)置控制線纜，經(jīng)濟(jì)性較好。但當(dāng)供電距離較長(zhǎng)時(shí)，由于電纜電容效應(yīng)的影響，會(huì)導(dǎo)致交流接觸器無法釋放，從而出現(xiàn)隧道照明控制失效的問題[3]，交流控制原理圖詳見圖3。

(2)直流控制

直流控制方式采用直流220V控制電壓，單獨(dú)敷設(shè)一根7芯控制電纜。隧道內(nèi)每隔1.5km左右設(shè)置一處照明控制箱，通過控制箱內(nèi)的啟停按鈕SFn、SSn及直流接觸器KAFn、KASn和交流接觸器KMn，實(shí)現(xiàn)隧道照明的分段控制。

與交流控制方式相比，直流控制避免了電纜分布電容的影響，可以實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)距離的控制；而且該模式控制不受供電臂的影響，控制段的劃分更加靈活。但是直流控制方式下的接線復(fù)雜，調(diào)試難度很大。直流控制原理圖詳見圖4。

圖4 直流控制原理圖

(3)小結(jié)

對(duì)比兩種照明控制方式，本線在長(zhǎng)度500～5 000m隧道照明采用交流控制方式，長(zhǎng)度5 000m及以上隧道采用直流控制方式。

目前，常用的220V直流控制電源由隧道照明EPS提供，但是根據(jù)之前了解到的工程反饋，由于隧道內(nèi)運(yùn)行環(huán)境較差，經(jīng)常出現(xiàn)EPS損壞從而導(dǎo)致隧道照明控制無法正常工作的情況。為此，衢寧鐵路隧道照明采用可靠性更高的智能微型直流電源，為隧道照明提供220V的直流控制電源。5 000m及以上隧道還需要設(shè)置緊急按鈕(SF)，在緊急情況下打開全隧道照明燈。

為了便于運(yùn)營(yíng)管理，除了現(xiàn)場(chǎng)控制外，衢寧鐵路隧道照明也設(shè)置了遠(yuǎn)動(dòng)控制，通過在相應(yīng)洞室內(nèi)設(shè)置RTU，由靠近隧道出口洞室的監(jiān)控通信接口，敷設(shè)光纜經(jīng)通信基站上傳至隧道照明監(jiān)控室。隧道照明監(jiān)控室設(shè)置在綜合維系工區(qū)，其控制設(shè)備可完成各洞室電源箱隧道供電開關(guān)等的監(jiān)測(cè)以及遠(yuǎn)程隧道內(nèi)照明燈的開啟。

3.3 照明配線

(1)長(zhǎng)度500～5 000m隧道照明干線電纜采用阻燃電纜，5 000m及以上隧道照明干線采用礦物絕緣電纜。照明干線沿隧道壁采用電纜掛鉤水平敷設(shè)，電纜安裝高度為距地面高度≥3.5m，并與通信電纜平行間距保持0.6m以上。

(2)長(zhǎng)度500～5 000m隧道供電電源電纜、光纜干線采用阻燃電纜，5 000m及以上隧道供電電源電纜、疏散指示燈電源電纜、控制電纜、光纜干線采用低煙無鹵耐火電纜，均沿隧道內(nèi)電力電纜槽敷設(shè)。

(3)隧道內(nèi)所有過軌電纜均沿預(yù)留過軌鋼管敷設(shè)。隧道外電纜及光纜根據(jù)實(shí)際情況，采取直埋、穿管或沿電纜槽等方式敷設(shè)。

4 結(jié)束語