地下车库联络道电气设计探讨

赵先顺

（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海市 200092）

0 引言

随着国内人口不断增长和城市化进程的加速,中心区域用地需求越来越大。由于土地面积的限制,大型的地下空间整体开发已成为当前发展的趋势。在这样的前提下，地下车库联络道应运而生。其定义为用于连接各地块地下车库并直接与城市道路相衔接的地下车行道路[1]。其功能定位和服务对象是40%的过境交通和60%的到发交通。

地下车库联络道作为介于城市道路隧道与地下停车库之间一种地下道路，其线路较长且多为环形，出入口较多且设计时速较低（20 km/h）。因此，在电气系统设计方面有别于传统意义的道路隧道与地下车库，有必要对其进行进一步的探讨和研究。

1 关于负荷等级确定的探讨（见表1）

从表1对比分析可以得出道路隧道与地下车库在负荷等级分类上大致相同，仅在基本照明与排水泵的负荷等级确定上存在较大区别。通过查阅相关资料可以明确电力负荷等级是根据建设项目的规模、电力负荷因事故中断在政治或经济上造成的影响或损失的程度来确定的。根据这个原则下面对照明和排水泵分别进行分析。

表1 道路隧道与地下停车库负荷等级列表

排水泵作为隧道的重要动力负荷按一级负荷进行设计是因为大部分的排水泵设置在隧道的出入口和最低点处，主要作用是排出流入隧道的雨水和隧道内部的渗漏水。隧道内由于有大量车辆通行，在暴雨情况下如果排水泵电源不够可靠造成水泵停止运行，可能会使大量雨水涌入隧道内造成车辆的抛锚，从而有可能导致人员伤亡和财产损失。地下车库排水泵负荷等级是根据其建设规模确定的，对于一类高层和二类高层其排水泵有着不同的负荷等级。地下车库联络道多建设在大型城市的区域，连接着这片区内主要的商业办公地下车库,高峰时段的车流也会比较密集，在同样的紧急情况下断电可能造成的人员和财产损失也不小。另外，考虑到其连接的又基本都是一、二类高层、超高层建筑的地下车库，无论是参考公路隧道还是地下车库，笔者都认为把地下车库联络道的排水泵定为一级负荷是合理的。

道路隧道的一般照明按一级负荷设计。笔者认为主要原因是道路隧道的车速较快，如果突然出现照明断电的情况容易使驾驶员突然紧张，而其10%的应急照明又无法满足通行需要，所以容易造成车辆事故并进而产生人员伤亡。而且，道路隧道一般是连接城市主干路或次干路，其交通的高峰流量较大，万一内部发生事故会造成其救援的难度极大，并会影响周边道路出现长时间堵塞，造成不良社会影响和财产损失。地下车库联络道的主要功能是连接周边地下车库，减少对周边地面道路交通的影响，虽然兼顾交通通行的功能，但其交通流量与一般道路隧道相比较少。其次，由于在联络道内行驶的车辆车速较低（20 km/h），所以，即便在其一般照明突然断电的情况下，依然可以依靠10%的应急照明和车辆本身的照明正常通行，避免造成交通事故。因此，在一般照明的负荷等级定义上比起道路隧道适当降低有其合理性。综上所述，笔者认为可以把地下车库联络道的一般照明负荷等级定在道路隧道和地下车库之间，即为二级负荷。

2 关于变电所的设置原则的探讨（见表2）

表2 道路隧道与地下停车库变电所设置原则列表

从表2中，可以得出在变电所的设置方面，地下车库联络道与两者有较大的差异。与道路隧道相比，地下车库联络道的线路较为复杂，多为环线形式，而道路隧道线路多为直线；与地下车库相比，地下车库联络道的管线附设路由受到线路的影响并不能选择相对最近的路由。所以，地下车库联络道的变电所设置原则应有相对独立的原则。根据笔者在工作中的项目经验，地下车库联络道有以下几个特点：（1）项目内的最大用电设备负荷为消防排烟风机，且风机房多设置在主线环路侧；（2）距离变电所的最远端负荷为出入口的雨水泵，但由于地下车库联络道的出入口坡道较陡、设计限高较低造成了出入口的敞口面积比城市道路隧道小一些，所以雨水泵的功率较小；（3）消防泵房在主要考虑水损和末端压力的情况下一般设置在主线环路南北侧或者东西侧。根据以上特点，地下车库联络道变电所设置可以得出以下的原则:（1）变电所应设置在主线环路东西或者南北两侧；（2）应优先考虑结合风机房设置,能与风机房与水泵房一起设置为最佳；（3）需复核至最远端负荷线路即出入口雨水泵的线路压降。

3 关于照明设计的探讨（见表3）

表3 道路隧道与地下停车库照明对比表

地下车库联络道作用是连接周边多个地下车库与市政道路，在其进行照明设计时，无论是参考道路隧道还是地下停车库都不尽合理。从表3中，可以得出道路隧道对于灯具布置的频闪有较高要求，对于一般照明的亮度、均匀度要求都有所不同。下面对于地下车库联络道的照明设计的三个主要方面进行分析。

3.1 关于照度标准的选择

道路隧道的中间段亮度主要取决于车辆行驶的速度，而地下车库行驶车速非常低，但由于存在人车混流的情况，且需要满足停车辨识度的要求，所以在同等速度下对于照度的要求更高。地下车库联络道的设计时速为20 km/h,介于道路隧道和地下车库之间，又有着用于连接两者的功能，根据司机的行驶轨迹即城市道路-车库联络道-地下车库，其亮度在视觉上是一个渐变的过程。所以，地下车库联络道的亮度更靠近地下车库较为合适，但如果采用全部提高基本端的亮度标准的方式既不合理，也不节能。因此，笔者认为参考道路隧道出入口的做法在联络道与地下车库的出入口处设置局部的加强照明是一种可行的方法。如图1所示是一个典型的地下车库联络道与地下车库的出入口，其车库入口闸机距离联络道一般不小于40 m，需提供7辆小汽车的排队长度。参考道路隧道设计规范，当车速为20 km/h时，入口段总长度可取1倍的照明停车视距即20 m，出口段长度可取30~40 m。所以，对于地下车库联络道而言，考虑出入口处约40 m的加强照明已可以满足要求。地下停车库行车道亮度约为3.3 cd·m2，考虑到内外环境亮度较大会引起黑洞效应或造成视觉适应滞后的情况，会对行驶安全有较大影响，所以对于该入口段区域的亮度靠近地下车库的亮度取3 cd·m2是合适的。对于中间段照明的亮度，笔者认为虽然地下车库联络道的设计时速比起城市道路隧道的最低40 km/h更低，但由于其一般建设区域都为国内大型、特大型城市的CBD区域，适当提高其亮度标准有其合理性。所以，地下车库联络道的中间段亮度还是匹配城市道路隧道取1.5 cd·m2较为合适。

图1 地下车库联络道出入口示意图

3.2 关于照明均匀度的要求

从表3中可以看出，道路隧道更注重纵向均匀度即路面中线上均匀度的要求，而地下车库则对总体均匀度的要求较高。究其原因笔者认为道路隧道功能是交通通行，所以对于司机在行驶过程中路面的照明均匀度有着更高的要求，而驶入地下车库内的车辆其主要目的是为了寻找合适的停车位，车辆本身的速度很低，况且车库内会有行人的走动，照明需要兼顾车辆和人行的需求，所以其总体均匀度需要达到0.6。由于车库除了正常的照明外还可能会设置一些广告灯箱，所以要达到该标准并不困难。地下车库联络道的设计车道宽为3 m，道路隧道车道最小宽为3.5 m，司机在其内部行驶的难度显然更大，另外由于其线路往往非常复杂且出入口较多，在不增加灯具能耗满足节能要求的情况下适当提高联络道内的照明纵向均匀度是有必要的，故取0.8。而对于总体均匀度，与道路隧道相同，车库联络道内并没有行人，无需考虑人车混流的状况，所以总体均匀度还是取0.4。

3.3 关于灯具布置的要求

由于驾车经过亮度在空间上产生周期性变化的区域，如遮光板（包括透光式和不透光式）或分别安装的灯具所产生的变化，会有闪烁的感觉。在特定情况下，闪烁会导致不舒适，有时甚至造成严重的后果。道路隧道与地下车库相比，设计车速高出许多，故在频闪方面有较高的要求。地下车库联络道车速虽然介于两者之间，但由于其本身兼顾交通通行的功能，所以参考道路隧道计入频闪的影响较为合理。

闪烁造成的视觉不舒适感的程度取决于：（1）每秒钟辉度变化的次数（闪烁频率）；（2）整个体验的总持续时间；（3）每个期间内亮度的峰（亮）谷（暗）比（辉度调制深度）及上升陡度（上升时间）。以上的几点都与车速和灯具的布置间距有较大关系。根据经验可以得出闪烁频率的计算公式为：

式中：f为 XX 频率，Hz；v为车速，m/s；d为灯具安装间距，m。

地下车库联络道确定车速为20 km/h（=5.6m/s），根据表3中频闪要求通过计算可以得出灯具间距范围为小于0.37 m或大于2.24 m。

4 工程案例

武汉二七核心商务区地下车库联络道，该项目位于汉口滨江国际商务区（见图2）。地下联络道用于连接周边14个地块，并与二七路越江隧道有两个接口。主线3车道长约1.8 km，出入口匝道2车道约1.2 km，暗埋段总长约3 km。

图2 武汉二七地下车库联络道示意图

由于该工程需考虑与二七路越江隧道的连接，据了解该隧道的设计时速为80 km/h,设计基本段亮度为4 cd·m2,故在与其连接的出入口加强照明按 4 cd·m2进行设计，主线基本段按 1.5 cd·m2，与车库连接的出入口按3 cd·m2，采用目前主流的DIALux照明设计软件对主线二车道、三车道和出入口进行仿真模拟如图3、图4所示，得出的结论如表4所列。

图3 地下车库联络道二车道仿真图

图4 地下车库联络道三车道仿真图

表4 武汉二七地下车库联络道灯具列表

5 结语

地下车库联络道作为人口密集化国际大都市解决市中心地面交通拥堵的一种方式，会越来越多地出现在今后的生活中。笔者通过分析其与城市道路隧道和地下车库在负荷等级、变电所的设置、基本照明设计几个方面的特点，得出了较为适合地下车库联络道的设计基本原则，并在实际项目中进行应用。希望能够为同行在此类项目电气系统设计时提供借鉴。