不同接線方式在隧道照明燈具中的應(yīng)用效果對比研究

李 博

中鐵電氣化局集團(tuán)第一工程有限公司第五分公司，河北 石家莊 050000

0 引言

在國家高速公路網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，偏遠(yuǎn)山區(qū)隧道占比較大。為了更好地控制照明燈具施工質(zhì)量、滿足隧道內(nèi)照度需求、保證隧道內(nèi)行車安全、最大限度延長燈具使用壽命、保障維護(hù)人員安全、降低運(yùn)營維護(hù)成本，有必要對接線施工進(jìn)行分析研究。

文章對比了三種接線方式的施工成本、故障率和安全保障等方面，找出最優(yōu)的接線方案，以供相關(guān)部門和人員參考。

1 隧道照明燈具分類

隧道照明燈具作為隧道內(nèi)光源提供設(shè)備，其運(yùn)行的可靠安全性至關(guān)重要[1]。隧道照明燈具根據(jù)其不同作用及使用部位一般分為加強(qiáng)型照明燈具、基本照明燈具、應(yīng)急型照明燈具、引道照明燈具（布置于洞口外）四類。

1.1 加強(qiáng)型照明燈具

加強(qiáng)照明安裝于隧道入口及出口處，入口處布置密集，出口處布置稀疏，其作用是在不同條件、不同時(shí)段下（晴天、陰雨天、白天、黑夜）通過調(diào)節(jié)燈具亮度，滿足司機(jī)對光亮度的需求，避免出現(xiàn)駕駛危險(xiǎn)。其電源由市電配電柜供電單元提供，亮度可通過燈具調(diào)光模塊調(diào)節(jié)。

1.2 基本照明燈具

基本照明安裝于整條隧道內(nèi)，在隧道內(nèi)整體間隔布置，入口段密集，中間過渡段稀疏，出口段的密集程度介于入口段及中間過渡段之間。其作用是在駕駛員進(jìn)入隧道后幫助駕駛員逐步適應(yīng)隧道內(nèi)亮度，出隧道前逐步適應(yīng)室外亮度；同時(shí)基本照明可以讓駕駛員看清楚隧道內(nèi)的建筑及道路的情況，保證隧道內(nèi)的行車安全[2]。其電源由市電配電柜供電單元提供，亮度可通過燈具調(diào)光模塊調(diào)節(jié)。

1.3 應(yīng)急型照明燈具

應(yīng)急照明安裝于整條隧道內(nèi)，在隧道內(nèi)整體間隔布置。隧道內(nèi)其他照明停電時(shí)，應(yīng)急照明燈具仍能繼續(xù)提高照明，在隧道發(fā)生事故且市電配電柜供電單元停電情況時(shí)仍然可開啟1.5～2 h，保證了特殊情況下的照明[3]。其電源由EPS 配電柜供電電源供電，不具有調(diào)光功能。

1.4 引道照明燈具

引道照明安裝于隧道出入口外燈桿上，地區(qū)不同，布置長度不同，燈桿間隔布置。其作用是在司機(jī)視線不好的情況下，逐步引導(dǎo)司機(jī)進(jìn)入隧道，保證行車安全。其電源由市電配電柜供電單元提供，該類燈具不具有調(diào)光功能。

2 隧道照明燈具接線技術(shù)

在隧道照明施工中，采用橋架內(nèi)敷設(shè)方式敷設(shè)電纜，電纜分為加強(qiáng)電源干線、基本電源干線、應(yīng)急電源干線、燈具外殼接地干線、加強(qiáng)控制線路干線、基本控制線路干線等。

作為一種工業(yè)照明燈具，隧道內(nèi)照明燈具的接線是燈具安全運(yùn)行的可靠保障。其接線分為兩類：一是電源線，為燈具提供供電保障；二是控制線，可以在不同情況下調(diào)整燈具的亮度。一般情況下，燈具供電電源是交流380 V，控制線通過RS485 直流電機(jī)控制器對燈具內(nèi)亮度模塊進(jìn)行調(diào)節(jié)[4]。

3 不同接線方式的應(yīng)用效果

為了研究接線方式及其存在問題，文章對施工及運(yùn)行條件處于同一水平的三條隧道進(jìn)行對比。（1）A隧道長950 m，有燈具270 盞；（2）B 隧道長985 m，有燈具297 盞；（3）C 隧道長1 005 m，有燈具301 盞。其中，A 隧道采用傳統(tǒng)接線方式；B 隧道采用第一次改進(jìn)接線方式；C 隧道采用第二次改進(jìn)接線方式。對三條隧道燈具接線并送電完成后，統(tǒng)計(jì)6 個(gè)月試運(yùn)行的故障率。

3.1 傳統(tǒng)接線方式

3.1.1 接線步驟

（1）找出對應(yīng)多芯干線電纜，剝切外皮；（2）按照A、B、C 三相平衡分配原則找出燈具所接相線及零線并剝切3～5 cm 芯線護(hù)套（控制電纜找出對應(yīng)干線正負(fù)線芯）；（3）燈具電源線（控制線）每條芯線剝切約5 cm，對應(yīng)纏繞于干線芯線剝切位置，進(jìn)行搪錫處理；（4）搪錫處緊密纏繞絕緣膠帶3 層、防水膠帶2 層；（5）恢復(fù)剝切電纜外皮，絕緣、防水膠帶各包裹1 層，施工完成。

3.1.2 傳統(tǒng)接線方式存在的問題

用傳統(tǒng)接線方式進(jìn)行施工并試運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)的問題如下：（1）施工費(fèi)用高；（2）隧道內(nèi)施工光照不足，電纜內(nèi)部芯線分辨準(zhǔn)確率低，三相錯(cuò)接率高，造成三相不平衡；（3）連接頭處容易松動及氧化，造成接觸不良；（4）防水差，膠帶容易老化，造成接地跳閘；（5）剝切處容易暴露電纜銅芯，安全系數(shù)低；（6）試運(yùn)行期內(nèi)施工故障燈具率為4.2%，月均故障燈具率為4.8%。

綜上所述，傳統(tǒng)施工方式施工及維護(hù)費(fèi)用高，故障率高（見表1），安全系數(shù)低，經(jīng)濟(jì)效益低下。

表1 傳統(tǒng)接線方式燈具故障率統(tǒng)計(jì)表（A 隧道）

3.2 第一次改進(jìn)接線方式

3.2.1 改進(jìn)方式

干線電纜不變，用穿刺線夾代替纏繞接線。

3.2.2 接線步驟

（1）找出對應(yīng)多芯干線電纜，剝切外皮；（2）按照A、B、C 三相平衡分配原則找出燈具所接相線及零線并剝切3～5 cm 芯線護(hù)套（控制電纜找出對應(yīng)干線正負(fù)線芯）；（3）找出燈具電源線（控制線）每條芯線（廠家電源線或控制線線端均已剝切2 cm，都已經(jīng)過搪錫處理）；（4）將穿刺線夾主卡夾卡于對應(yīng)電源（控制）干線芯線上，將燈具對應(yīng)電源線（控制線）線芯穿于穿刺線夾分卡夾孔內(nèi)頂緊；（5）擰緊穿刺壓力螺栓，使穿刺線夾主夾牢固卡住干線芯線內(nèi)金屬部分，分夾同時(shí)緊密卡住燈具引出芯線；（6）扣好穿刺線夾外部防水帽，施工完成。

3.2.3 第一次改進(jìn)接線方式存在的問題

（1）施工費(fèi)用有所降低，但效果不明顯；（2）隧道內(nèi)施工光照不足，電纜內(nèi)部芯線分辨準(zhǔn)確率低，三相錯(cuò)接率高，造成三相不平衡；（3）剝切切口及接頭處容易暴露電纜銅芯、傷害其他芯線，易造成運(yùn)行中漏電接地跳閘，檢修時(shí)易誤觸帶電部分，安全系數(shù)低；（4）試運(yùn)行期內(nèi)施工故障燈具率為2.6%，月均故障燈具率為3.2%。

綜上所述，第一次改進(jìn)接線方式的施工質(zhì)量有待提升，安全系數(shù)較低，施工及維護(hù)成本較高，故障率降低幅度不大（見表2）。

表2 第一次改進(jìn)接線方式燈具故障率統(tǒng)計(jì)表（B 隧道）

3.3 第二次改進(jìn)接線方式

3.3.1 改進(jìn)方式

（1）用穿刺線夾代替纏繞接線。（2）用多條單芯分色帶標(biāo)記電纜，代替原多芯干線電纜。例如，加強(qiáng)照明干線電源線路A 相，外皮顏色為黃色，外皮標(biāo)記為“▲”，標(biāo)記名稱“加強(qiáng)”；加強(qiáng)照明控制干線線路正相，外皮顏色為紅色，外皮標(biāo)記為“+”，標(biāo)記名稱“加強(qiáng)控制正”；基本照明控制干線線路負(fù)相，外皮顏色為黑色，外皮標(biāo)記為“”，標(biāo)記名稱“基本控制負(fù)”。標(biāo)記與名稱一起出現(xiàn)，間隔1 m 出現(xiàn)一次[5]。

3.3.2 接線步驟

（1）找出對應(yīng)顏色及標(biāo)記干線獨(dú)芯電纜；（2）按照A、B、C 三相平衡分配原則找出燈具所接電源（控制）干線對應(yīng)相線及零線（或?qū)?yīng)正負(fù)控制電纜）；（3）找出燈具電源線（控制線）每條芯線（廠家電源線或控制線線端均已剝切2 cm，都已經(jīng)過搪錫處理）；（4）將穿刺線夾主卡夾卡于對應(yīng)電源（控制）干線獨(dú)芯芯線上，將燈具對應(yīng)電源線（控制線）線芯穿于穿刺線夾分卡夾孔內(nèi)頂緊；（5）緊固穿刺線夾壓力螺栓，使穿刺線夾主夾牢固卡住干線獨(dú)芯芯線內(nèi)金屬部分，分夾同時(shí)緊密卡住燈具引出芯線；（6）扣好穿刺線夾外部防水帽，施工完成。

3.3.3 第二次改進(jìn)接線方式的效果

（1）施工效率及質(zhì)量明顯提高；（2）雖然隧道內(nèi)施工光照不足，但由于每回路用分色帶標(biāo)記獨(dú)立芯線，接錯(cuò)率幾近于0；（3）由于每回路用分色帶標(biāo)記獨(dú)立芯線，穿刺線夾直接卡接，不再剝切電纜外皮，運(yùn)行中漏電接地和檢修時(shí)誤觸帶電部分隱患排除，安全系數(shù)高；（4）試運(yùn)行期內(nèi)施工故障燈具率為0.6%，月均故障燈具率為1%。

綜上所述，第二次改進(jìn)接線方式的施工質(zhì)量提升，安全系數(shù)高，施工及維護(hù)成本大幅降低，經(jīng)濟(jì)效益提高（見圖1），故障率降低（見表3）。

圖1 第二次改進(jìn)接線方式單燈支出費(fèi)用統(tǒng)計(jì)直方圖（C 隧道）

表3 第二次改進(jìn)接線方式燈具故障率統(tǒng)計(jì)表（C 隧道）

3.4 三種接線方式對比

對比三種接線方式單燈支出總費(fèi)用（見圖2）、安全系數(shù)（見表4），可知第二次改進(jìn)接線方式無論是在費(fèi)用支出還是安全系數(shù)上，都明顯優(yōu)于前兩種接線方式。

圖2 三種接線方式單燈支出總費(fèi)用對比圖

表4 三種接線方式安全系數(shù)對比表

4 結(jié)論

研究可知，傳統(tǒng)的接線方式在施工質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益、故障率、維護(hù)成本、安全系數(shù)等方面均較差；第一次改進(jìn)后雖然較傳統(tǒng)接線方式在施工質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益、故障率、安全系數(shù)方面有所改善，但并未達(dá)到預(yù)期的效果；采用第二次改進(jìn)方案后，在施工質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益、故障率、維護(hù)成本、安全系數(shù)等方面均取得了滿意的效果。根據(jù)市場調(diào)研價(jià)格分析，采用每回路獨(dú)芯分色帶標(biāo)記電纜芯線與傳統(tǒng)多芯電纜線相比成本降低，使用穿刺線夾大大降低了施工人工成本，提高了施工效率，因此在施工質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益、維護(hù)成本及維護(hù)安全系數(shù)等方面均達(dá)到優(yōu)質(zhì)。因此，在隧道燈具接線中配合使用分色帶標(biāo)記獨(dú)芯電纜線與穿刺線夾，可降低成本，提高質(zhì)量，保障安全，在隧道照明燈具接線技術(shù)中的優(yōu)勢明顯，可大面積推廣應(yīng)用。