鐵路隧道照明設計標準探討

李學剛

(中鐵二院工程集團有限責任公司,成都 610031)

由于大規模的客運專線鐵路建設,特長隧道的長度新紀錄不斷刷新。鐵路隧道運輸安全引起了管理與建設有關各方的高度關注。隧道照明是確保隧道行車安全的輔助設施之一。有必要對鐵路隧道照明的標準、設計原則、供電方案、控制方式、運維管理進行科學認真地梳理、不斷總結與改進,提高隧道照明的可靠性、可用性、可維護性,發揮隧道照明在正常狀態下的舒適照明、維護照明作用,在事故狀態下的備用照明、安全照明、疏散照明作用。使得隧道照明能夠為鐵路安全運輸保駕護航,真正發揮它應有的功能。

1 鐵路隧道照明設計標準的比較

筆者在鐵路電力設計圖紙審查工作中,查閱了現階段實施的與鐵路隧道照明有關的規范、規定,發現設計標準的差別較大,《鐵路工程設計防火規范》(TB10063—2007)與客運專線、客貨共線鐵路暫行規定對于隧道照明的要求各不相同,事實上沒有形成統一標準,不僅難以形成真正意義上的標準化設計,而且造成事實上的隧道照明工程設計混亂,這個問題值得引起業界領導和專家的高度重視。

(1)《鐵路電力設計規范》(TB10008—2006)11.2.1條,鐵路隧道應根據需要設置固定照明、照明插座、應急照明、警衛照明及作業電源箱。

在專門定義“鐵路隧道供電及照明”的規范條款里,“根據需要設置”隧道照明,條款彈性太大,對于單線隧道、雙線隧道、曲線隧道、直線隧道各自在什么狀況設隧道照明,多長隧道設隧道照明,設計者執行規范時容易產生歧義。按不同的設計者理解來設計,自然是無法達到標準化設計。

(2)《鐵路工程設計防火規范》(TB10063—2007)10.0.9條,全長大于 1.0km的直線隧道和 0.5km的曲線隧道的疏散照明和疏散指示標志的設置應符合以下規定……:

而修訂文號——鐵建設[2009]62號該規范的第10.0.9條,修改為“5km及以上隧道應設置照明和疏散指示標志,并應符合下列規定……”

該規范兩個版本比較,一是修訂版較 2007年版,相對來說安全性標準降低,設置照明要求的隧道長度值提高較大。二是該規范為綜合類規范,如果高速鐵路、客運專線、客貨共線、甚至普速鐵路,一律按此設計鐵路隧道照明,又與高速鐵路、客運專線、客貨共線相關暫行規定明顯沖突,造成隧道照明工程設計中的標準相互矛盾。三是未見修訂版修訂理由的說明條文。

(3)《新建時速 200km客貨共線鐵路設計暫行規定》(鐵建設[2005]285號)6.4.1條,長度在 500m以上的隧道應設固定式照明設施,500m以下的隧道應在洞內裝設照明插座。

這里有兩個問題,一是該規定與《鐵路工程設計防火規范》修訂版差別太大。二是客貨共線鐵路設置照明設施的標準高于高速鐵路設置照明設施的標準,似乎也是不合適的。

(4)《新建時速 200～250km客運專線鐵路設計暫行規定》(鐵建設[2005]140號)7.7.4條,隧道內照明設置應考慮維修養護、緊急情況下的人員疏散及救援人員的通行要求,也應考慮列車進入隧道后亮度變化對旅客舒適度的影響,同時應滿足下列規定:

①長度大于 100m的隧道內應設置固定的電力照明;

②長度大于 500m的隧道內應設置應急照明設備……

從技術標準的角度來看,客運專線暫規高于客貨共線暫規,對于設置隧道照明的要求標準較高,但是與修訂后的《鐵路工程設計防火規范》沖突。

(5)《新建時速 300～350km客運專線鐵路設計暫行規定》(鐵建設[2007]47號)與《新建時速 200～250km客運專線鐵路設計暫行規定》(鐵建設[2005]140號)關于設置隧道照明的條款基本一致。

綜上所述,隧道照明設計規范、規定之間有關隧道照明的相關標準,存在協調性、系統性、時效性等方面的問題。最近通過鑒定的“XX客運專線可研評審意見(初稿)”執行隧道照明標準是:長度大于 100m小于 500m的隧道內設照明插座,長度大于 500m的隧道設固定式電力照明,長度大于 5km的隧道內加設應急照明設備。它既不完全執行客運專線暫規的標準,又完全不符合《鐵路工程設計防火規范》,由此可見,隧道照明標準及執行情況混亂程度不一般。鐵路相關規范、規定對設置隧道照明的要求詳見表1。

表1 隧道照明標準差異比較

2 鐵路隧道照明設計標準的分析

從隧道照明的目的與功能,來分析隧道照明的必要性、設置隧道照明的條件、探討確定隧道照明的標準。

2.1 隧道照明的目的

(1)滿足正常維護與檢修隧道、隧道內的軌道、路基以及通信、信號、電力、排水等輔助設備的需要。滿足正常行車運輸安全需要。

(2)列車正常運行時,滿足旅客視覺舒適度的需要。

(3)隧道內發生隧道坍塌、火災、脫軌、人為破壞事故時,滿足旅客疏散逃生需要。

(4)滿足各類事故救援的需要。

隧道照明的功能著重在于隧道設施本身的正常運行、定期維護檢修和事故狀態的疏散和救援,因此設置隧道照明完全有必要。

2.2 固定檢修照明插座的設置

只有《新建時速 200km客貨共線鐵路設計暫行規定》提出明確規定,設計中常見有兩種方案,一是不設固定檢修照明插座,由機械化養路作業統籌考慮檢修動力與檢修照明電源。二是設固定檢修照明插座,供隧道養護臨時接串燈照明用。

目前,列車運輸緊張繁忙,維護維修“天窗”時間極為珍貴,要求安全可靠、高效準點,隧道內的檢修養護朝著自動化、機電一體化、實用快速的方向發展,傳統人工檢修養護作業越來越不能滿足要求。因此可以取消設置隧道照明插座的設計標準。

2.3 固定檢修照明

鐵路大部分規范、規定都有設置隧道固定檢修照明的相關規定,但是設置標準差異太大,有隧道長度 L＞100m,L＞500m,L≥5km三個標準。

觀點一,參照國際高速鐵路隧道照明標準,隧道長度德國 L＞100m,日本 L＞200m,法國 L＞300m,應設置隧道照明。我國高速鐵路隧道照明標準定為 L＞100m。

觀點二,按列車速度來決定設置鐵路隧道照明的長度標準。假設列車 1min能夠從隧道進口跑到出口,那么,隧道內可以不設置照明。根據這一觀點,高速鐵路 L≥300/60=5km、客運專線 L≥240/60=4 km、客貨共線 L≥180/60=3km應設置隧道照明。這種觀點認為,隧道內發生火災時,列車可在短時間內(1min)沖出隧道,讓旅客在隧道外疏散。

觀點三,按建設項目投資、運行管理維護的現狀和運維成本來決定設置鐵路隧道照明的長度標準。這種觀點要求盡量少設隧道照明,一般要求 L≥5km設置鐵路隧道照明。

上述幾種觀點作為依據制定隧道照明標準,各自都有其局限性,不應當過分強調某一方面,要用系統理論方法,從最大限度滿足隧道專業需求,滿足行車安全需求,兼顧我國經濟技術實際情況以及運維水平,統籌制定統一標準或大體統一標準。

2.4 關于應急照明設置標準

應急照明的重點是疏散引導、指示照明以及各類設備洞室的備用照明。從近期《鐵路工程設計防火規范》條款的修訂,可以看出有關方面的意圖,是隧道內列車在著火的情況下,列車堅持把著火的車輛拉出到隧道外,進行人員疏散。這樣有利于救災,有利于疏散。把隧道 L≥5km或有緊急出口作為設置隧道應急照明標準,同時減少隧道照明投資,減少運維工作量。但是對于長度小于 5km的隧道,如果列車脫軌或者車頭著火癱瘓,停在隧道里面,沒有設置隧道應急照明是不利于疏散的,有時造成的后果是非常嚴重的。

3 某鐵路工程項目隧道照明設計概況

3.1 電源選擇

3km以上隧道固定照明由兩路電力貫通線供電,其應急照明由 2路低壓電源切換后經 EPS裝置供電。

3.2 供電方式

長度大于 3km的隧道,設洞內箱式變電站,照明供電半徑不大于 1.5km。

3.3 應急照明

長度大于 5km的隧道及其救援通道加設應急照明,疏散照明及疏散指示標識的設置符合《鐵路工程設計防火規范》(TB10063—2007)。

3.4 照度標準

一般照明 ＞2lx,應急照明 ＞1lx(距軌面最低照度)。

3.5 照明光源

金鹵燈、鈉燈、熒光燈、無極燈、LED、場致發光片可選。

3.6 燈具布置

以熒光燈為例,隧道正洞采用 36W直管熒光燈,間距 10m,平導及橫道采用 32W環形熒光燈,間距 15 m,安裝高度距軌面 3m。

疏散指示燈采用場致發光型,間距 20m,安裝高度距地 0.8m。并在距隧道相應出口整百米處設燈光顯示標志。

3.7 配線方式

隧道內 10kV電纜沿電纜槽敷設;照明主干電纜沿隧道壁掛墻明敷,分支引下電纜采用卡設方式。

3.8 接地型式

采用TN-S接地系統,保護線從洞內箱式變電站接地處起始接引。

3.9 設備材料

洞內箱式變電站、燈箱、柜采用成套電控設備,具有防潮、防震、防腐功能;設防災救援的隧道內照明電纜采用 B級阻燃耐火型電纜。

3.10 照明控制

采用智能照明控制系統,實現就地人工、自動、遠程多種控制方式,自動電能計量與管理,光源狀態監視等功能。

某隧道照明設計的配電與控制系統見圖1。

4 對隧道照明標準修訂的幾點建議

在對規范規定學習理解的基礎上,結合隧道照明設計的實踐,提出幾點建議,以求對隧道照明標準修訂起到拋磚引玉的作用。

4.1 盡快制定相對統一的鐵路隧道照明設計標準

標準是前提,是工程設計的依據。不能說某隧道照明設計符合客運專線暫規的相關規定,而不符合《鐵路工程設計防火規范》,這種現象不應當繼續下去。要維護設計規范的科學性、權威性、系統性、協調性、統一性。

4.2 鐵路隧道照明標準制定目的和需求

以隧道專業的功能需求、技術經濟、運行維護、事故幾率、隧道事故與火災歷史數據、對鐵路運輸影響的安全評估等多種因素統一考慮。

從發展的趨勢來看,隨著運維技術和救援技術水平提高,新型綜合檢測維護車、救援車、消防車的應用,逐步減少設置隧道照明范圍。建議研發機動、快速、高效的機電一體化、自動化、智能化的養路作業車,一攬子解決養路作業動力與檢修照明電源問題。

圖1 某隧道照明配電與控制系統示意

建議現階段以《鐵路工程設計防火規范》為基準,不分高速、客運專線、客貨共線、普速鐵路統一規定:3 km以下隧道由隧道養護車提供運維作業動力與照明電源,不設置照明插座。鐵路長隧道(3～10km)、特長隧道(≥10km)設置固定照明和應急照明作為統一的照明設計標準。同時根據隧道工程現實情況開展專題研究,補充鐵路超長隧道(≥20km)照明的設計標準。

4.3 確定安全可靠的照明設計原則

“以人為本、服務運輸、強本減末、系統優化、著眼發展”是鐵路基建的建設理念。實現隧道照明的基本功能,安全性方面,要為隧道及其輔助設施的運行維護提供服務,同時電氣照明設施自身不會給運輸帶來任何危害。長隧道及特長隧道的電氣設備材料,采用具有阻燃耐火性質的設備與材料?？煽啃苑矫?要做到免維護、少維修,主要設備年故障率 ＜3‰。應用新型節能電光源、計算機控制、網絡與通訊技術,更新隧道照明設施及其控制系統,調理隧道照明投資成本、運維成本與鐵路行車安全、防災救援需求的矛盾,優化實施隧道照明工程。系統性方面,隧道照明作為隧道系統中的一個組成部分,與隧道通風、電話告警、應急廣播和各種輔助設備形成有機聯動與協調運作。

4.4 采用先進的計算機控制技術,確保隧道照明可控性

為充分發揮隧道照明的作用,長大隧道和特長隧道設置智能照明控制系統,實現就地人工、現場自動、遠程自控等多種控制方式,提供電能計量與管理、光源狀態實時監視等功能,并接入隧道機電設備監控系統。

綜合應用計算機、測控、網絡、載波技術控制隧道照明,發揮其正常功能。例如現場加以聲光感應控制,列車來了,點亮固定照明,列車離開隧道,關閉照明。由于具備了遠程監控功能,能夠確保隧道固定照明根據需要點亮或關閉,運行在節電狀態。

當隧道發生事故時,通過行車調度和電力調度,能夠及時開啟隧道的救援設施和應急照明系統,幫助旅客迅速離開事故地點,得以安全逃生,引導救援人員快速救災、快速恢復正常運輸秩序。一個先進的隧道智能照明系統,完全可以起到既能滿足隧道專業的功能需求,確保運輸安全,又能節約運維成本、達到經濟運行的目的,真正實現鐵路隧道照明“按需亮燈”的最高境界。

[1] TB10063— 2007,鐵路工程設計防火規范(修訂版)[S].

[2] TB10008— 2006,鐵路電力設計規范[S].

[3] 鐵建設[2007]47號,新建時速 300～350km客運專線鐵路設計暫行規定[S].

[4] 鐵建設[2005]140號,新建時速 200～250km客運專線鐵路設計暫行規定[S].

[5] 鐵建設[2005]285號,新建時速 200km客貨共線鐵路設計暫行規定[S].

[6] 李學剛.200km/h客貨共線鐵路隧道照明配電與控制[J].鐵道標準設計,2005(3).

[7] 朱 渝,等.基于單片機的隧道照明燈智能控制器[J].節能,2006(7).

[8] 李小會.200km/h客貨共線鐵路隧道照明工程技術改進[J].鐵道建筑技術,2007(S1).