浅谈隧道照明新型分段控制技术的应用

谌爱林

1 概述

铁路隧道照明是一线养护作业人员改善作业条件、提高设备质量的必要设施,《铁路桥隧建筑物大修维修规则》规定:长度大于1 000 m的隧道应设固定式照明设施,长度不大于1 000 m且大于500 m的曲线隧道应设置移动式照明设施,无电源又符合照明设置条件的隧道应配备轻型发电机及相应的移动式照明设施。

2 现阶段隧道照明存在问题、原因分析及改进措施

2.1 存在问题

1)一开灯就是大面积的亮灯,不符合一线作业人员的实际工作需要,造成能耗高,致使多数单位不愿意承担过高的电费支出而禁止用灯。2)大面积亮灯,致使灯具及其他设施寿命缩短,单位无钱或者承担不起每年高额的维修费用支出。3)灯具控制开、关不方便,用灯时有人开灯,不用时无人关灯,出现长明灯。4)控制灯具开关的方法不良,易发生故障,出现故障后需专业人员进行修理,一线养护人员修理不了。5)管理不善,工务段无专门从事隧道电力照明设施的机构与人员,电力照明设施出现故障后不能及时处理,久而久之,设施出现人为损坏或长期闲置不用。

2.2 原因分析

1)铁路隧道的照明设施在行业内没有一套较合理的控制模式,所以也就没有一个较理想的控制系统,虽然也有不同的分段控制,但终因技术的原因,设备复杂,故障率高等特点不能正常使用,经过各个维修人员总结,得出控制方式不当是导致隧道照明工作不能步入正常运营的最大障碍。2)照明灯具的选择,多数灯具发光强度不足,造成在两盏灯之间存在盲区,且灯具抗振性能差、易坏,需经常进行维修保养;受隧道环境及列车运行时产生振动、噪声的影响,灯具线路经常被振破、腐蚀,需要经常进行检修、保养,致使各个单位负担不起高额的维修、养护灯具的费用。3)近年来“天窗修”开始后,灯具、线路的检修、保养工作只能在有限的时间内进行,造成灯具、线路的检修、保养工作不及时,久而久之,造成多数隧道的照明设施处于瘫痪状态,部分长大或重要的隧道照明设施仅限于较大的维修养护作业时才能用。4)维持一座隧道照明长年使用,电费就是一笔庞大的数字,长明灯、照明设备质量低下更是致其费用支出大增的重要原因。

2.3 改进措施

原平工务段在进行隧道照明的维修养护中,研制了一种可以控制灯具开关时间的分段控制方法,该控制方法于2009年运用到北同蒲段家岭隧道的照明设施中,通过使用,该控制方法安全可靠,符合一线作业特点,杜绝了长明灯及大面积亮灯的弊端。该控制方法采用的照明灯具为“海洋王”NSC9720A防眩隧道灯,该灯光源采用70 W高压钠灯,发光效率高,耗电少,灯具照明角度大,范围广,能够适应铁路隧道内的照度要求。

3 NSC9720A防眩隧道灯的功能及简介

1)光源采用70 W的高压钠灯,具有发光效率高、耗电少、寿命长、透雾性能强并且不腐蚀等特点,其寿命长达28 500 h,光通量高达5 600 lm。2)采用新型节能电感镇流器,并采用电容对灯具功率因数补偿后,灯具功率因数达0.96。3)灯具的透明件采用5 mm含硼的灯芯绒钢化玻璃,抗冲击能力达7 J;同时采用纳米光触媒工艺,使透明件表面能自动分解有机污渍,保持玻璃透光效果,发光效率 η=0.864。4)采用 99.9%的高纯阳极氧化铝做反光材料,同时进行了镜面抛光处理,并通过合理配光设计,具有照明角度大,范围广,光线柔和等特点,能够适应铁路隧道内狭长区域的照明区域内布灯间距为30 m的照明要求。5)灯具的外壳均采用铝合金铸造,表面喷涂处理,经久耐用。防腐等级达WF2。6)灯具的前盖与灯体间采用内嵌式密封结构,可达到GB 4208-84外壳防护等级分类的IP65的防护等级。完全可以保证隧道内环境温度为-40℃～50℃,相对湿度100%时灯具的正常工作。7)灯座及支架设有缓冲结构,在有火车经过时可有效的保护灯具不受损,同时可满足机械传导振动,承受频率100 Hz/s加速度为15g的振动,以及风速为97 m/s(93 N)的压力。8)灯具绝缘等级为Ⅰ级,具有良好的电磁兼容性,不会对摄像头、报话机造成电磁干扰,内部电线采用耐高温导线(大于200℃),灯座线ACRP玻璃丝编制硅橡胶护套铜芯线。电源引入线为ZRVV安全护套电缆线,保证了接线安全。9)灯具整体外形线条柔和简明,重心在灯具的中心,背部设有挂环安装孔,可进行挂板壁挂式安装,挂孔处嵌有减振防脱胶套,距离为100 mm～130 mm,安装后不会产生偏心及歪斜。灯具前盖与灯体采用铰链连接的方式,同时用翻扣来扣紧,开关灯具方便可靠;灯具打开时,内有一支撑杆可将面盖支起,方便维修和更换灯泡;开盖后可自动切断电源,使灯具的使用维护更安全可靠。10)安装方便,只需将灯具悬挂于预先埋设好的锚栓中,接通电源即可。

4 新型分段控制方法实际操作与原理简介

4.1 控制箱的设置及材料

1)隧道照明灯具的控制进行分组,每10个灯为一组,间距30 m,即10个避车洞的距离,满足了一线养护作业人员的需要,同时避免了大面积亮灯。2)每组灯的始终点在避车洞内安装控制箱,箱体处安装两个能防尘、防潮、防水的按钮开关,方便了人们操作,确保人身安全,较好地适应了铁路隧道尘土多、潮湿和漏水的环境影响。3)除进出口的控制箱仅能控制一组灯具外,其余的控制箱均能分别控制两组灯具的开与关,较方便地适应操作人员开下一组灯,关上一组灯(见图1)。4)控制箱内设有定时器,可根据实际工作的需要设定用灯时间(我段管内隧道设置为半小时),开灯后假如没有人员主动关闭灯具,控制设施到设定时间后会自行断开电路,解决了由于作业人员疏忽大意或者其他原因未关灯的问题。5)每个控制器设有指示灯一个,既方便人们的操作,也能知道供电线路是否有电。6)控制箱材料用绝缘性能良好的塑料板制作,既能防腐也能防漏电。箱内电器元件采用名牌厂家产品,保证了控制系统的产品质量,减少维修频率。7)控制箱安装完工后,箱门、引线处均采用密封胶进行密封,防止潮气、尘土、漏水等侵入。

4.2 原理简介

1)利用电磁开关的胶合原理,加入时间继电器对电路进行控制,控制电源靠供电线路提供。2)这组控制系统用两套按钮开关,一个时间继电器及两个交流接触器(根据实际情况也可用小型继电器)。3)灯具用电可采用一组内用两相电源,也可三相均衡供电。

5 新型分段控制技术的优缺点

1)优点。a.不用从配电柜专门引一根专用控制电线到洞内,仅在每组灯具间加一根电线,即能达到分段控制。b.配电房电源屏仅作为一个能够记录和显示用电量(线路电流)的总开关柜设施,不需要设专人看守。c.既符合一线养护作业人员用灯的特点:即小范围作业,小范围亮灯,同时又方便了一线作业人员的使用操作,相应地提高了设备质量及病害的及时发现。d.控制电路直接控制灯具电源,不开灯时电源无电,解决了维修灯具时(插、拔插头,更换灯泡,擦拭灯具)的带电作业问题,同时灯具外壳无需接地。2)缺点。a.控制箱内怕潮湿与进水,必须全部密封。b.控制箱与元器件成本较高,成套控制箱每个500元以上。c.箱内设施在运营一段时间后需把电器重新复紧一次。d.灯具需要定期擦拭,否则影响照明效果。

6 结语

新型灯具通过采用分段控制的做法:1)解决了大面积亮灯的现象,使照明更加科学、合理;2)杜绝了长明灯现象,达到了节约能源的目的;3)减少了灯具、线路维修检查频率,节省了劳动力,减轻了桥隧维修养护人员的劳动强度;4)控制方法使用方便,方便了线、桥作业人员的作业,受到一线养护人员的欢迎。通过太原铁路局原平工务段对北同蒲段家岭隧道照明设施改造,改造后,可节省维修灯具、线路的劳动力约70%、节电最高可达84%以上,可以说这是一笔非常可观的成本节约数字,也符合目前正在开展的节能降耗活动的主旋律。但这种灯具的价格较高,一般一套1 600元,高出普通隧道照明灯具3倍～4倍,初始投资较大,这也可以说是推广这种方法的一个瓶颈性问题,但是采用这种灯具和这种新型控制方法后运营成本极低,从长远来看,还是有很大的推广、使用的空间。