1 建筑概况
某特大型铁路客运站最高聚集人数:16000人。总建筑控制规模79945平米,不包含地下城市通廊部分8995m2,高架内预留商业面积部分10381m2;建筑层数:北站房地下一层,地上三层,局部设置夹层;高架二层,局部设置夹层;建筑高度:站房最高点女儿墙顶檐口标高40.8m;主空间(候车大厅)南北长352m,东西长最大处200m,吊顶净空27.2m。
2 设计依据
项目除了执行民用建筑中常用的如JGJ16-2008、GB/50034-2004、GB50016-2006等规范,另需执行的规范及文件还有还有:
《铁路旅客车站建筑设计规范》GB50226-2007(2011修订版);
《铁路电力设计规范》TB10008-2006;
《铁路工程设计防火规范》TB10063-2007;
《铁路站房照明设计细则》由原铁道部工程设计鉴定中心编制。
《高速铁路设计规范》(试行)TB10621-2009
通信机房的防雷要求按照铁运(2011)144号《铁路通信设备雷电综合防护实施指导意见》铁建设[2007]39号《铁路防雷、电磁兼容及接地工程技术暂行规定》综合考虑。铁道部关于本工程修改初步设计的批复各专业包括总体院电力、信息、通信等相关专业提供的设计资料。
3 设计内容
总设计包括站房内部(包括地下通道)的电力设计,具体内容如下:
(1)电力配电系统(自变电所低压馈线柜出线开关下端口开始设计);
(2)照明配电系统;
(3)站房部分防雷及接地系统;
(4)电气火灾监控系统;
(5)能源管理系统。
站房变电所、站场照明、雨棚照明动力、雨棚防雷接地、铁路系统专用通信、信息、等机房由总体院设计。
4 供、配电系统
(1)负荷分级:
一级负荷(安装容量5472kW):客运管理信息系统(售检票和
安检设备)、FAS、消防水泵用电、应急照明、公共区照明等负荷。
二级负荷(安装容量7806kW):自动扶梯、垂直电梯、排水泵、事故风机、大型冷冻机组、站房空调设备、办公照明及静态标识、机房专用空调。安装容量5472kW.
三级负荷(安装容量7660kW):商业用电、广告照明、景观照明、电加热设备及其它不属于一二级负荷的用电设备。
(2)供电电源
本站在站房出站层北侧新建2座10/0.4kV变电所及一座柴油发电机房,2座10/0.4kV变电所各设4台变压器,出站层南侧新建1座10/0.4kV变电所及一座柴油发电机房,并设4台变压器。
设置区域集中式
应急电源系统(EPS)为应急照明提供应急备用电源。
(3)电能计量
通信用房、公安用房、旅客服务用房、商业、广告照明等管理单位在编制上独立于站房,需要设置单独计量,以此向站房缴纳电费。
另由于铁路与地方划分了明显的边界,这个边界在特大型站房中会贯穿站房内部,本项目中城市通廊区域(见图1)。
两头连接城市地下城市枢纽广场(另行设计),并作为南北广场重要的交通连接,因此分界线以检票闸机区分,从检票闸机出去即属于地方管理部分。
但站房内城市通廊又是站房不可分割的一个整体,通长430多米,由城市枢纽广场变电所供电存在技术上的不合理性。
由此带来设计要求即是初期投资包含在站房中,但将来管理、运营费用需要由枢纽负责。因此在低压配电系统中,将此部分系统自变电所开始完全独立、并设计量。
5 低压配电
(1)三级配电方式
低压配电系统采用三级配电的方式,即总配电(变配电室)、区域配电(配电间)和终端配电(机房及各用电点)。
(2)干线、支干线配电网
对于单台容量较大的负荷或重要负荷采用放射式配电,其它负荷采用树干式和放射式结合的方式配电。变配电室到各个配电间及大容量机房的配电缆线形成二级干线配电网。配电间至终端配电设备之间形成三级支线配电网。
(3)重要负荷的配电
铁路通信系统、售票系统、安防系统、安检设备、
消防设备、应急照明、客运信息系统等重要负荷采用双路电源末端互投的方式配电。
根据《铁路站房照明设计细则》,站房公共场所照明配电系统由变配电室两段母线交叉供电,目的为当一路电源停电时,还能保证50%照明处于一直点亮状态,防止人员密集时发生危险。配电方式如图2所示。
同一个空间内的正常照明分别由不同配电箱1L201AL2与1L201AL3配电,而这两个照明配电箱电源则分别引自不同10kV母线段所带变压器。
由于原铁道部鉴定中心对站房投资单方造价有严格要求,电气专业经常由于配电电缆造价过高而通不过鉴定中心审查,因此要求电气专业在电缆选择、特别是电缆敷设路由上充分考虑经济因素。
本项目自变电所配出回路多达400个,包括母线和电缆,如果敷设路径不合理一小段带来的造价增加都是数十万,甚至数百万。
铁路站房设计在施工图设计阶段相当于限额设计,施工图预算不能超初设概算,因此需密切关注项目工程量变化,使得其变化在可控范围。
6 电气照明
6.1 普通照明
(1)灯具
选用环保节能灯具,灯具有高效、长寿、美观和防眩光功能,光源采用荧光灯、节能灯、金属卤化物灯等。直管形荧光灯均采用三基色T5型,配谐波含量低的电子
镇流器,cosΦ≥0.90;金属卤化物灯配节能型电感
镇流器,小功率金卤灯可配电子镇流器,cosΦ≥0.9.要求照明光源的显色指数Ra≥80,色温应在2500~6000K之间。
在满足眩光限制和配光要求前提下,所选用灯具的效率应符合要求:荧光灯灯具开启式不低于75%;带透明保
护罩式不低于65%;带漫射保护罩式不低于55%;格栅式不低于60%.高强
气体放电灯灯具开启式不低于75%;格栅或带透光罩式不低于60%.
卤钨灯引入线应采用瓷管、矿棉等不燃材料做隔热保护。大于60W的金卤灯及其镇流器不应直接安装在可燃装修材料或可燃构件上。
各种灯具还应具有防坠落措施,大空间灯具配有防坠链条。
(2)控制
公共空间(候车厅、售票厅、走廊等)采用智能照明控制系统,根据不同需求、不同时段及自然光环境设定多场景模式,在消防控制室集中控制。
(3)照度标准值
照度标准值可以参照《铁路站房照明设计细则》。
6.2 应急照明
应急照明包括备用照明、疏散照明,应急照明灯具应采用耐火材质并加防火玻璃罩,应符合现行国家标准《消防安全标志》GB13495和《消防应急照明和疏散指示系统》GB17945的有关规定。
(1)备用照明
消防控制室、消防水泵房、变配电室等的备用照明与正常照明合一,在正常照明线路故障停电时,仍可保持正常照明的照度。其备用照明供电由双电源配套蓄电池供电,持续供电时间不小于180分钟。
(2)疏散照明
疏散走道和候车厅、售票厅、进站大厅的出入口等场所设有疏散照明。
作为特大型铁路站房,某显著特征就是空间巨大,出入口很多。如候车大厅、城市通廊,离建筑物最外侧安全出口达到数百米,各候车站台可以作为防火安全区域,由此带来的是在紧急情况下,由于着火或者事故地点的不同,站内人员的安全疏散具有多种可能性。总的说来,需要远离事故地点、并就近疏散。因此常规的疏散指示灯已不能满足此要求。
智能应急疏散指示系统在本建筑设计中显示了其非常优越的作用:
1)其双向指示灯指向可随时二次编程,系统自动执行每24小时一次的功能性测试计划程序;每三个月一次的放电性测试计划程序提示;保证在灾难发生前每一个灯及电池系统均是处于完好状态;
2)平时可选择是否长明,火灾信号输入时,全系统灯均进入强迫点亮状态;
3)需要时可统一对火灾信号标志灯进行编程:关闭危险区域的楼梯出口灯,调整指向危险区域的应急标志灯的箭头。灯具有频闪功能,吸引人们视觉注意,引导人员安全快速的逃离危险区域。
疏散照明在地面上的最低照度不低于:疏散通道0.5lx;进出站大厅、候车厅、售票厅、换乘厅等人员密集场所,楼梯间内5.0lx.
疏散照明由两路市电供电,双电源末端自动切换。
旅客站台所采用的光源不应与站内的黄色
信号灯的颜色相混。
(3)安全照明
如果正常照明全部熄灭,候车厅、售票厅、集散厅等应人员密集,极有可能发生各种安全事故,因此TB10008-2006第10.1.4条在此区域设安全照明。
6.3 照明供电
铁路站房由于其空间巨大,特别在候车大厅,层高大,建筑造型需求配电线路难以直上直下,照明配电箱供电距离比较长,最远能达一百多米,此时需计算最远端的压降能否满足设备需求,通常可以通过减小单回路负荷、加大照明导线截面满足要求。
7 设备和缆线选择选型
(1)铁路站房作为人员密集场所,对配电线缆在燃烧时释放的有毒物质数量有严格要求。低压出线电缆选用低烟无卤阻燃
电力电缆(A类),与消防有关的电力电缆干线选用矿物绝缘电缆,支线选用低烟无卤耐火电力电缆。
(2)电线选用,所有支线除消防设备出线选用低烟无卤耐火型导线,至潜水泵出线,潜水泵自带防水电缆外,其它出线等均选用低烟无卤阻燃导线。
(3)控制线为低烟无卤型电缆,与消防有关的控制线为低烟无卤耐火型电缆。
8 防雷、接地与安全
本工程为特大型铁路客运站房,属第二类防雷建筑物。其与普通大跨度建筑防雷措施类似,利用金属屋面作为接闪器。
铁路站房建筑相比普通公建在电磁屏蔽、接地技术方面有着特殊要求。
(1)通信机房屏蔽工程
在铁路系统中,信号、通信系统承载着铁路运行安全的重要使命,但其作为弱电系统,受强磁、强电流干扰的特性也无法避免,特别是机房部分。
针对此特点,铁运(2011)144号《铁路通信设备雷电综合防护实施指导意见》,铁建设[2007]39号《铁路防雷、电磁兼容及接地工程技术暂行规定》等文件应运而生。对此类机房的电磁屏蔽做了一整套要求,主要是整个机房的法拉第笼设计如图3所示。
(2)站房接地体与线路贯通地线的连接
中国高速铁路在接地和电磁屏蔽系统采用了综合贯通地线模式,贯通地线主要指沿铁路沿线敷设的用于所有金属设备接地的裸铜线。多用于电气化铁路。
这是中国近代高速铁路的发展和建设中,因为传统的铁路分散接地技术不能满足高速铁路的需要,根据中国高速铁路特性和高速铁路运行方式的实际需求,并在不断地实践和探索中形成的的中国铁路接地模式。
站房靠站台侧利用防雷引下线引出的钢筋与站台钢筋及路基下方的贯通地线可靠连接,完成站房的接地。
(3)等电位联结
1)总等电位联结
凡进出建筑物或在防雷区的界面处的所有金属管道、电缆金属护套、金属保护管均应就近的总接地端子板可靠连接。
2)局部等电位联结
强、弱电配电(线)间及各设备机房内设局部等电位端子板。
9 与总体院各专业设计分工界面协定
铁路站房设计与普通公建设计的另一显著区别在于参与单位和专业的繁多。
普通公建设计一般在一个设计单位即可完成,设计专业主要为建筑、结构、水、暖、电。而铁路站房设计除了上述专业外,参与的专业还有标识、工经专业、总体院建筑、总体院结构、总体院电力、总体院水专业、信息专业、通信专业、防灾专业、接触网专业、桥梁专业。
且站房内的商业招租、管理由路局多种经营处负责,其商业招租形式多样、商家要求形式繁多。往往也是工作量很大的一个环节。
因此,在这么多专业的配合中,设计分工、范围,要细致到每一个点。铁路系统专用通信、信息等机房虽然由总体院设计,但其只负责本专业设备和机房内的部分配电线路设计,其外部供电及机房机电配套仍由站房设计单位设计。
本项目在初步设计时即与各专业,特别是总体院各专业协议形成了设计分工纪要。具体到配电系统中某一个配电箱及其配电线路应该属于站房设计单位设计还是属于总体院设计,还有总体院专业房间内,如通信机房的机电配套,需不需要空调,机房接地系统做到哪一个点等。事无巨细,这为之后的施工图设计,工程预算避免重复和遗漏打下了良好的基础。
10 结束语
(1)电气火灾监控系统、能源管理系统等系统与普通公建设置原则类似,在此文中不作介绍;
(2)笔者参与铁路站房建设已四年有余,其间不断学习、融合铁路相关技术和要求,有了一些心得和体会与大家分享。但由于水平有限,兼具铁路行业近几年处于剧烈变革时期,各种工程技术要求也层出不穷,因而文章有些数据还得继续研究。
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