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典型地鐵平行換乘站的低壓配電設(shè)計(jì)探討

2018-09-26 10:43
現(xiàn)代城市軌道交通 2018年9期
關(guān)鍵詞:低壓配電換乘平行

高 昉

(中鐵第一設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,陜西西安 710043)

目前在全國(guó)范圍有若干規(guī)劃中的平行換乘車站。做好平行換乘地鐵車站的低壓配電設(shè)計(jì),可以節(jié)約投資、簡(jiǎn)化接口,有效實(shí)現(xiàn)各類資源共享。目前關(guān)于平行換乘地鐵車站的低壓配電設(shè)計(jì),沒有標(biāo)準(zhǔn)的參考樣板,每次工程設(shè)計(jì)需耗費(fèi)設(shè)計(jì)人員大量時(shí)間精力去捋順相關(guān)接口,分析系統(tǒng)方案。以青島地鐵五四廣場(chǎng)站為例,提出典型平行換乘地鐵車站低壓配電系統(tǒng)的一種設(shè)計(jì)思路,供同行借鑒,以期提升設(shè)計(jì)效率與質(zhì)量。

1 工程概況

青島地鐵五四廣場(chǎng)站是 3 號(hào)線與 2 號(hào)線的換乘車站,車站型式為地下 2 層雙島 4 線,同站臺(tái)平行換乘。車站長(zhǎng) 276.2 m,單站臺(tái)有效寬度 13.5 m,站臺(tái)層(包含軌行區(qū))整體寬 43.4 m,設(shè) 3 個(gè)風(fēng)道、7 個(gè)出入口,總面積 31 480 m2。青島地鐵 3 號(hào)線先于 2 號(hào)線建成及運(yùn)營(yíng),2 條線由運(yùn)營(yíng)公司的不同團(tuán)隊(duì)運(yùn)營(yíng)。地鐵車站動(dòng)力照明系統(tǒng)包括各專業(yè)設(shè)備配電與控制、動(dòng)力照明設(shè)備選型、防雷、接地及過電壓保護(hù)等內(nèi)容。

2 五四廣場(chǎng)站低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)規(guī)模

五四廣場(chǎng)站的站臺(tái)設(shè)降壓變電所及跟隨式降壓變電所各1座,站廳左端設(shè)通風(fēng)空調(diào)電控室 2 間(3 號(hào)線1 間、2 號(hào)線 1 間),站廳右端設(shè)通風(fēng)空調(diào)電控室 1 間(兩線共用)、照明配電室 6 間,應(yīng)急照明電源裝置設(shè)于每間照明配電室,全站負(fù)荷總?cè)萘?5 268 kW。系統(tǒng)包括應(yīng)急照明電源裝置 6 套,通風(fēng)空調(diào)電控柜 50 面,各類配電箱、雙電源切換箱、插座箱、控制箱共 230 套;各類熒光燈具 955 套、LED 照明燈具 1 280 套、LED 燈帶2 050 m,以及各類配電電纜、控制電纜、導(dǎo)線、橋架等。

2.2 與各專業(yè)接口

(1)配電接口:低壓配電專業(yè)為通信、信號(hào)、綜合監(jiān)控、站臺(tái)門、氣體滅火、電扶梯、給排水、通風(fēng)空調(diào)、自動(dòng)售檢票(AFC)、廣告照明及便民小動(dòng)力負(fù)荷提供電源,接口在用電設(shè)備接線端子處或者其自帶控制箱的進(jìn)線處。

(2)接地接口:與各系統(tǒng)專業(yè)接口在接地端子箱上口,與供電專業(yè)的接口在其設(shè)置的各個(gè)強(qiáng)、弱電接地母排下口。

(3)控制接口:主要是通風(fēng)空調(diào)設(shè)備的控制,在現(xiàn)場(chǎng)、通風(fēng)空調(diào)電控室的配電柜、控制箱界面實(shí)現(xiàn)通風(fēng)空調(diào)設(shè)備的控制。與環(huán)境及設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(BAS)專業(yè)接口在照明總配電箱中 BAS 監(jiān)控模塊下口。

2.3 供配電系統(tǒng)設(shè)置形式

在站臺(tái)層左端設(shè)有 3 號(hào)線牽引降壓混合變電所以及 2 號(hào)線牽引變電所,在站臺(tái)層右端設(shè)有 3 號(hào)線跟隨式降壓變電所。車站左端全部的動(dòng)力照明負(fù)荷電源都取自3 號(hào)線牽引降壓混合變電所低壓柜,右端全部的動(dòng)力照明負(fù)荷電源都取自 3 號(hào)線跟隨式降壓混合變電所低壓柜。在站廳層左、右端各設(shè)有照明配電室 1 間,南北側(cè)站臺(tái)層左、右端各設(shè)有照明配電室 1 間,全站一共 6 間照明配電室,全部為兩線共用。站廳層左端設(shè)有 3 號(hào)線專用通風(fēng)空調(diào)電控室 1 間、2 號(hào)線專用通風(fēng)空調(diào)電控室1 間,站廳層右端設(shè)有兩線共用通風(fēng)空調(diào)電控室 1 間。

2.4 負(fù)荷劃分

該站除了含有 3 號(hào)線一般車站的全部負(fù)荷外,2 號(hào)線還設(shè)有單獨(dú)專用通信、信號(hào)、站臺(tái)門、通風(fēng)空調(diào)、廣告等專業(yè),需要配電。全站的照明及小動(dòng)力設(shè)施的配電全部納入 3 號(hào)線工程考慮。

3 基于五四廣場(chǎng)站的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)對(duì)地鐵平行換乘站的思考

3.1 大空間照明的設(shè)計(jì)

五四廣場(chǎng)站的站廳層為大跨度柱網(wǎng)結(jié)構(gòu),寬度43 m,整體采用冷色調(diào)海洋色裝修風(fēng)格。在裝修專業(yè)提出車站裝修方案后,動(dòng)力照明專業(yè)積極配合,運(yùn)用專業(yè)照明計(jì)算軟件 Dialux 反復(fù)驗(yàn)證其方案合理性,指出原方案在照度均勻度與照度水平之間存在嚴(yán)重缺陷,且功率密度偏大,超出了現(xiàn)行規(guī)范要求的最高值。整體裝修方案為冷色,照明方案須貼合裝修風(fēng)格,但光源色溫、眩光等參數(shù)又需恰當(dāng)把握,既與裝修相匹配,又要保證人員的舒適度,給照明設(shè)計(jì)人員提出了難題。為優(yōu)化照明效果,采用 Dialux 軟件對(duì)裝修專業(yè)提出的布燈方案建模,并與其密切配合,對(duì)燈具色溫、功率、布置等提出優(yōu)化建議后用軟件進(jìn)行仿真試驗(yàn)。經(jīng)反復(fù)優(yōu)化、建模、試驗(yàn),確定了最優(yōu)照明方案?,F(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)照度及照度均勻度精確達(dá)到設(shè)計(jì)要求,避免了片面提高照度造成的工程及電能浪費(fèi),運(yùn)營(yíng)后舒適美觀的視覺效果也得到了業(yè)主及市民的好評(píng)(圖1)。

車站站廳東西向布置,南北跨度 40 多 m。因此,在南北方向的疏散路徑上,著重加強(qiáng)了疏散指示標(biāo)志的設(shè)置,既達(dá)到了疏散效果,也避免了在每個(gè)柱子上都設(shè)疏散指示標(biāo)志造成的混亂感。

圖1 五四廣場(chǎng)站站廳公共區(qū)照明實(shí)景

大空間的地鐵站廳照明設(shè)計(jì)尤其需要注意結(jié)合其自身的光環(huán)境,如裝修色調(diào)、吊頂高度、柱網(wǎng)結(jié)構(gòu)等各種因素,借助先進(jìn)的照明設(shè)計(jì)軟件可以精確把控照度水平,提升設(shè)計(jì)質(zhì)量。大跨度站廳公共區(qū)縱軸方向的疏散路徑上的疏散指示燈具應(yīng)合理設(shè)置。

3.2 平行換乘站設(shè)備管線集中處的管線綜合設(shè)計(jì)

五四廣場(chǎng)站作為平行換乘站,2 條線的大部分系統(tǒng)設(shè)備集中設(shè)置在站廳層 A 端;站廳層 A 端還有 2 間環(huán)控電控室的通風(fēng)空調(diào)電控柜進(jìn)線、饋線;公共區(qū)面積大、照明及小動(dòng)力負(fù)荷多,相應(yīng)的配電回路也多;各專業(yè)管線繁雜,公共區(qū)管線敷設(shè)空間有限,同時(shí)建筑專業(yè)在設(shè)備區(qū)走廊上方設(shè)有吊頂。在多種因素限制下,管線綜合方案完成有巨大難度。低壓配電專業(yè)在設(shè)計(jì)中使用 AUTODESK REVIT 軟件建立三維模型,優(yōu)化配電路徑,在滿足本專業(yè)要求的條件下盡可能利用每一處可利用空間,對(duì)困難部位配電管線合理分流,最終順利完成了管線綜合設(shè)計(jì)方案,保證了設(shè)備區(qū)走廊吊頂?shù)母叨取?/p>

換乘車站設(shè)備集中導(dǎo)致的配電線路敷設(shè)難題可以通過采用先進(jìn)的 BIM 軟件平臺(tái)搭建模型解決(圖2)。

圖2 五四廣場(chǎng)站站廳走廊管線綜合 BIM 模型

3.3 平行換乘站各設(shè)備系統(tǒng)的配電、接地設(shè)計(jì)

五四廣場(chǎng)站低壓配電設(shè)計(jì)人員會(huì)同總體設(shè)計(jì)及咨詢單位,結(jié)合業(yè)主意見,綜合考慮供電電源設(shè)置情況、建設(shè)開通時(shí)序、運(yùn)營(yíng)管理模式等因素后,確定了各方可接受的最優(yōu)配電模式。

五四廣場(chǎng)站的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng),大部分設(shè)備屬于 3 號(hào)線,由 3 號(hào)線運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)運(yùn)營(yíng),但也有部分設(shè)備屬于 2 號(hào)線,這些設(shè)備由 2 號(hào)線運(yùn)營(yíng)控制,其配電控制模式與 3號(hào)線不同。針對(duì)通風(fēng)空調(diào)負(fù)荷分布情況,在站廳左端設(shè)置兩線各自的環(huán)控電控室,在站廳右端設(shè)置兩線合用的環(huán)控電控室。合設(shè)的環(huán)控電控室,在排列柜體時(shí)按照兩線予以區(qū)分,彼此獨(dú)立配電控制。該站同時(shí)有 2 號(hào)線專用的信號(hào)、綜合監(jiān)控、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警(FAS)、專用通信等設(shè)備系統(tǒng),由 2 號(hào)線運(yùn)營(yíng)控制。這些設(shè)備的動(dòng)力配電分別按照 2 號(hào)線的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。2號(hào)線綜合監(jiān)控專業(yè)與 3 號(hào)線綜合監(jiān)控專業(yè)之間存在數(shù)據(jù)及功能連接,但從低壓配電專業(yè)來看,為其分別配電即可。全站的接地系統(tǒng)按照 3 號(hào)線的要求進(jìn)行設(shè)計(jì),2 號(hào)線各設(shè)備系統(tǒng)的接地納入整個(gè)車站的接地系統(tǒng)。

對(duì)于平行換乘地鐵車站,應(yīng)分析其電源情況、建設(shè)周期、運(yùn)營(yíng)要求等因素,確定配電方案。為方便平行換乘車站的運(yùn)營(yíng)維護(hù),往往以先投運(yùn)的 1 條線為主,第 2條線只負(fù)責(zé)其專有設(shè)備系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)維護(hù),2 條線之間的接口簡(jiǎn)潔清晰。配電界面劃分應(yīng)盡量與運(yùn)營(yíng)界面劃分保持一致,完成先投運(yùn)線路的專有負(fù)荷以及兩線共有負(fù)荷的配電,并預(yù)留好第 2 條線路工程實(shí)施條件,第 2 條線的專有負(fù)荷按照其所在線路的要求設(shè)計(jì)。車站的低壓開關(guān)柜室以及照明配電室為全站設(shè)備配電,需結(jié)合車站建筑具體情況設(shè)置上述房間,一般不需單獨(dú)設(shè)置專門為某條線服務(wù)的低壓配電房,但在有條件的情況下,環(huán)控電控室宜分開設(shè)置。整個(gè)車站設(shè)置統(tǒng)一的接地系統(tǒng),按照先建設(shè)運(yùn)營(yíng)的線路實(shí)施并預(yù)留后期工程的接口,但在前期設(shè)計(jì)階段要注意接地電阻需滿足各線的要求。

3.4 其他設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)

換乘車站公共區(qū)面積大、人流量大,應(yīng)為其準(zhǔn)備足夠多的站廳小負(fù)荷配電回路,如清掃插座、便民設(shè)備、廣告照明回路,并為遠(yuǎn)期預(yù)留一定備用容量。

平行換乘車站叉線區(qū)的設(shè)備多,可能設(shè)置有隧道風(fēng)機(jī)設(shè)備房,在前期與軌道專業(yè)、土建專業(yè)進(jìn)行配合的時(shí)候,需要認(rèn)真梳理區(qū)間及軌行區(qū)的負(fù)荷,合理考慮其配電路徑,預(yù)留好管線敷設(shè)條件。地鐵車站作為百年工程,可以進(jìn)行前瞻性考慮,適當(dāng)多埋一些過軌穿線管。

4 結(jié)語

綜上所述,考慮平行換乘地鐵車站換乘及運(yùn)營(yíng)方便,五四廣場(chǎng)站作為典型的平行換乘地鐵車站,其低壓配電設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)可供同行參考。大空間站廳照明需全面考慮其光環(huán)境,使照明系統(tǒng)既節(jié)能又達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。換乘車站設(shè)備集中導(dǎo)致的配電設(shè)施敷設(shè)難題可以通過使用 BIM軟件建模來解決。對(duì)于換乘地鐵車站,應(yīng)綜合考慮其電源情況、建設(shè)運(yùn)營(yíng)時(shí)序、車站負(fù)荷特點(diǎn)來設(shè)計(jì)配電系統(tǒng)。對(duì)于類似于五四廣場(chǎng)站的平行換乘站,可假設(shè)其設(shè)備分屬于 2 個(gè)不同的車站,分別考慮配電,但具體設(shè)計(jì)中要做好 2 條線的技術(shù)對(duì)接。

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