鐵路動車組檢修庫照明設計

王麗霞

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司,天津 300142)

近年來,我國鐵路發展迅速,大量的動車組需要運用檢修。動車運用所、維修基地等配套工程也不斷投入建設。動車組檢修庫是動車組整備檢修的主要場所,其建筑體量大,動力設備多,設計相對復雜。對檢修庫的照明設計進行了分析探討。

1 主體工程概況

動車組檢修庫建筑面積15 000～50 000 m2,根據動車組檢修線可分為2線庫、4線庫、6線庫,可對CRH1、CRH2、CRH3、CRH5四種型號的動車組進行靜調檢修。大庫一般長度520 m,寬度在100～220 m,高度10 m左右。其邊跨設有工藝檢修設備房間、除冰融雪設備房間及辦公用房。庫內用電負荷由地面電源負荷、一般工藝設備負荷、環控通風設備負荷和照明負荷組成。

2 庫房照明的種類及照度要求

檢修庫內有庫房工作照明與應急照明、檢修平臺工作照明、檢修坑工作照明和邊跨辦公房屋的照明。當邊跨無夾層時,邊跨照明與庫內高大空間照明一致；當設置夾層時,按辦公房屋設置照明。主要針對庫房工作照明與應急照明、檢修平臺和檢修坑照明及照明控制的設計進行研究。檢修庫內各主要場所的照度值如表1所示。

表1 各主要場所照度標準值 lx

3 檢修庫房工作照明與應急照明

對于檢修庫房的照明設計,應在設計前熟悉建筑物基本情況,了解建筑物的基本構造,仔細研究建筑物內部布局,掌握建筑物的跨度、柱距、高度、最高點及最低點；研究庫內作業量及作業照明需求。根據庫房主體情況,確定光源種類、燈具形式以及根據建筑物內同一工作平臺范圍內的最低高度、工作照度要求、顯色性要求選擇合適的光源、燈具以及安裝高度。確定布燈方案后,應對照度、均勻度、統一眩光值、照明功率密值度等照明設計的主要設計參數進行計算。

由于檢修庫屋架較高,照明采用金鹵燈為光源的工廠燈或高顯色的高壓鈉燈,無顯色要求的可選用普通的高壓鈉燈。在平面布置上,原則上燈具置于屋架梁下,便于燈具的安裝。有的區域屋架梁已安裝吊設檢修平臺,燈具需移至無屋架梁處時,可采用拉鋼索吊裝等方式。

3.1 照明燈具的布置

照明燈具的布置根據建筑物的跨度、柱距及軌道間中心距、軌道中心線與柱軸線間距等因素綜合考慮,結合不同作業對照度的要求,選擇合理的、經濟的布燈方案。對于建筑物內有精確作業的房屋,還可根據具體情況設置局部照明。

照明燈具布置時,首先計算出室形指數RI,再根據RI值選擇合適光分布類別的燈具；按跨度及照度標準值要求進行布燈,計算出布燈的距高比；校驗此距高比不大于所選用燈具的最大允許值；超過時還應調整布燈方案或更換燈具。圖1為柱距6 m時典型的布燈方案,燈具距柱軸線距離可根據庫內具體情況進行適當的調整,必要時可變更為壁掛式安裝燈具。燈具的懸掛高度按燈具離規定作業面高度選取6、9、12 m等。

注：B—跨度；H—軌道間中心距；L—軌道中心線與柱軸線間距。

此外,動車組檢修庫是一種綜合性維修庫,檢測、維修、指揮調度、數據監測等功能完備,庫內各種設施、管線眾多,因此庫房建設系統化、集成化程度高,在布置燈具時,為保證系統整體性,在保證照明功能的前提下,還應考慮以下幾點：

(1)由于軌道頂部設置為機車提供動力的“之”字形接觸網及其固定件,在考慮燈具維護及照明需求的情況下,燈具須避開軌頂布置；

(2)由于動車組檢修庫廣泛采用彩鋼板屋頂,受其承載力的影響,在保證燈具固定牢靠,不采用鋼索布線的前提下,燈具布置宜沿著建筑梁布置；

(3)當燈具采用壁掛式安裝時,因給水、采暖、消防等管道及通信、信息、電力等橋架需布置在混凝土支柱(或工字鋼支柱)側壁,燈具布置需要結合各管線敷設高度及相對安裝間距統籌考慮,以免各設施安裝沖突、影響照明效果。

3.2 燈具的選擇

大庫內的燈具應根據工作區域環境條件、工作條件來選擇,同時要注意外形美觀、安裝方便。燈具選擇應注意如下幾點。

(1)燈具的配光曲線。在設計時根據燈具在庫內房架上懸掛高度按室形指數RI值選取不同配光的燈具。當RI=0.5～0.8時,宜選用窄配光燈具；RI=0.8～1.65時,宜選用中配光燈具；RI=1.65～5時,宜選用寬配光燈具。

(2)燈具的效率。一般情況下,在滿足眩光限制和配光要求條件下,效率越高越好。燈具的效率應滿足《建筑照明設計標準》(GB50034—2004)的要求。此外,還應考慮檢修人員站在最高層檢修平臺的燈具對人員的安全和眩光要求。

(3)燈具的最大允許距高比。在作業區域內一般照明均勻度不小于0.7,相鄰照明照度均勻度不小于0.5的要求下,選擇具有合適的最大允許距高比的燈具。若距高比小,均勻度好,但燈具數量、耗電量和投資會增加；若距高比過大,照明均勻度可能得不到保證。

(4)燈具配套的鎮流器。應根據不同的燈具選用不同的鎮流器。一般情況下直管形熒光燈配用電子鎮流器或節能型電感鎮流器；高壓鈉燈、金屬鹵化物燈配用節能型電感鎮流器。

(5)燈具的環境適應性。應根據大庫內不同區域的環境條件選擇適應環境條件的燈具。在潮濕、多灰塵的場所,通常采用防水防塵燈具；在裝有大型橋式吊車等振動、擺動較大的場所,應選用具有防振防脫落措施的燈具。

(6)燈具的經濟性。在保證使用功能和照明質量的前提下,應對可選擇的燈具和照明方案進行比較,選擇經濟實用的燈具。

3.3 配電回路

一般照明配電回路采取沿屋架梁劃分配電回路的方式,便于對成塊工作區域的單獨控制,也便于配管配線。而動車檢查庫有編組車輛駛入,工作區域是編組車輛及其兩側的條形區域,相鄰股道區域可能并不需要照明,因此在配電回路的劃分上采取了沿軌道方向劃分的方式,便于進行控制,同時起到照明節能的效果。

3.4 應急照明

應急照明采用EPS供電,應急工作時間應不小于90 min。由于電源切換時間一般大于工頻半波時間,因此應急照明燈具不能采用金鹵燈,只能采用了雙光源燈具(正常照明電源供金鹵燈光源、應急照明電源供熒光燈光源)。應急燈具在正常供電時作為工作照明、事故時作為應急照明。

應急照明設計中,由于檢修庫內空間較大,車輛進入對應急照明燈具會產生遮擋,因此應急照明無法安裝在在周邊墻上,只能安裝于檢修庫屋頂。

4 檢修平臺和檢修坑照明

檢修平臺照明：由于檢修平臺的遮擋,其下部空間還需要設置燈具,為動車組側部檢修提供照明。檢修平臺照明采用三防熒光燈具吸頂安裝于檢修平臺下的照明方式。所有燈具均需配置PE線。

檢查坑及綜合管溝照明：檢修坑一般采用柱式檢修坑或壁式檢修坑,檢修坑燈具電源一般采用特低壓AC24V電源,燈具宜選用LED光源燈具和熒光燈燈具。檢修坑內照明燈具安裝于軌道橋立柱間的鋼桁梁,將安全電壓24 V燈具壁裝于鋼桁梁上斜向車體底部照射的照明方式,燈具間距(B)一般情況下6 m左右。柱式檢修坑燈具設置于柱間,壁式檢修坑可嵌入式安裝于預留孔洞內。圖2為4×3 W的大功率LED燈具的典型布燈方案。

圖2 檢修坑LED燈具的典型布燈方案

5 智能照明控制

5.1 智能照明控制系統設置的必要性

由于動車組檢修庫房面積大,作業種類多,照明控制方式靈活多樣,燈具數量多且光源多為金鹵燈,各照明配電回路電流較高,一般都是在配電箱處直接通過空氣開關控制,傳統的照明控制方式已經很難滿足現場實際要求。檢修庫配電箱通常設于負荷中心處,對于工作人員的日常操作多有不便。為此,為便于運營管理,引入了智能照明控制系統對大空間檢查庫的照明進行控制。通過程序的設置,在任何一個智能開關處,按要求開閉系統內任意一組燈具,同時也可以根據時間、光照等條件自動對燈具進行開啟、關閉甚至調整光源發光量的操作。不但方便了工作人員,對于照明節能也起到了很好的效果。

因此,動車組檢修庫房的照明設計設置智能照明控制系統十分必要。

5.2 智能照明控制系統的組成

智能照明控制系統是一種由現場數據總線構成的分布式控制網絡照明管理系統。所有部件都內置處理器,網上每個部件都有一個地址,通過總線將所有部件解裂組成一個控制網絡。

智能照明控制系統由控制部件、執行部件、監控部件和網絡部件等組成。控制部件包括：控制面板、觸摸顯示屏、探測器、控制器、智能時鐘、用戶編輯器等；執行部件包括：調光模塊、開關模塊等；監控部件包括：通信電纜、網關等。智能照明控制系統可以根據系統需要,通過各控制器和面板采取編程實現對各燈或回路的亮度控制,從而達到不同的燈光場景和系統控制的效果。

5.3 智能照明控制系統的設計

首先,將檢修庫內燈具、配電箱按常規布置,按照控制要求進行回路連接,用常規導線直接接入配電箱,需要智能控制的部分增加智能照明控制系統控制單元,并根據實際控制要求進行回路劃分。

其次,合理布置控制面板。控制面板分為單個控制面板、群組控制面板和程序設定器,用他們來替代常規開關并能通過其中的傳感器滿足更多控制要求。在入口及間隔較遠處設置和回路數相同的單個控制面板,每個控制面板所控制的照明回路可由程序設定器設定,并能修改控制回路,如果需要設定群組控制內容,加入群組控制面板和程序設定器,在平面圖中要將控制面板與配電箱之間用信號線連接。

再次,編制系統圖。智能控制開關模塊的各回路控制容量應有多種規格可選,具有手動開關,便于線路檢修。開關模塊各回路控制容量宜按20A選擇,智能控制開關模塊應有分組及延時開燈功能,以防止燈具集中啟動時的浪涌電流；應有金鹵燈通斷延時保護功能,即關閉后,再次打開需經一可編程的延時時間；應有時序控制功能,能根據不同負載智能化順序延時開關照明回路,避免電流沖擊；應為每條燈路的通道輸出提供可旁路可控硅電路的旁路開關。此外,智能控制開關模塊應采用35 mm標準DIN導軌安裝,方便裝入照明配電箱中,同時也便于照明配電系統統一管理。

5.4 智能照明控制系統的投資分析

智能照明控制系統的投資主要由控制主機和各回路的終端設備和連接線組成,每個回路的投資在1 500～2 000元。3萬m2的動車檢修庫設置智能照明

控制系統投資為20～30萬元,約占電力總投資的1%～2%。設置智能照明控制系統的技術經濟性較高。

6 結論

鐵路動車組檢修庫房是綜合性比較強的建筑物(群),涉及的動車組檢修作業種類比較繁多,因此在照明設計過程中應滿足不同的作業需求。高度大于6 m的區域宜采用金屬鹵化物燈或中高顯色的高壓鈉燈；對于需要嚴格識別顏色的區域宜采用高顯色三基熒光燈；對于容易觸及且安裝高度比較低的場所(檢修坑)宜采用特低壓電源的LED燈、熒光燈。此外,鐵路動車組庫房長度較長,為提高工作人員的效率、便于操作,應采用智能照明控制系統。

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