不同接线方式在隧道照明灯具中的应用效果对比研究

李 博

中铁电气化局集团第一工程有限公司第五分公司，河北 石家庄 050000

0 引言

在国家高速公路网络建设中，偏远山区隧道占比较大。为了更好地控制照明灯具施工质量、满足隧道内照度需求、保证隧道内行车安全、最大限度延长灯具使用寿命、保障维护人员安全、降低运营维护成本，有必要对接线施工进行分析研究。

文章对比了三种接线方式的施工成本、故障率和安全保障等方面，找出最优的接线方案，以供相关部门和人员参考。

1 隧道照明灯具分类

隧道照明灯具作为隧道内光源提供设备，其运行的可靠安全性至关重要[1]。隧道照明灯具根据其不同作用及使用部位一般分为加强型照明灯具、基本照明灯具、应急型照明灯具、引道照明灯具（布置于洞口外）四类。

1.1 加强型照明灯具

加强照明安装于隧道入口及出口处，入口处布置密集，出口处布置稀疏，其作用是在不同条件、不同时段下（晴天、阴雨天、白天、黑夜）通过调节灯具亮度，满足司机对光亮度的需求，避免出现驾驶危险。其电源由市电配电柜供电单元提供，亮度可通过灯具调光模块调节。

1.2 基本照明灯具

基本照明安装于整条隧道内，在隧道内整体间隔布置，入口段密集，中间过渡段稀疏，出口段的密集程度介于入口段及中间过渡段之间。其作用是在驾驶员进入隧道后帮助驾驶员逐步适应隧道内亮度，出隧道前逐步适应室外亮度；同时基本照明可以让驾驶员看清楚隧道内的建筑及道路的情况，保证隧道内的行车安全[2]。其电源由市电配电柜供电单元提供，亮度可通过灯具调光模块调节。

1.3 应急型照明灯具

应急照明安装于整条隧道内，在隧道内整体间隔布置。隧道内其他照明停电时，应急照明灯具仍能继续提高照明，在隧道发生事故且市电配电柜供电单元停电情况时仍然可开启1.5～2 h，保证了特殊情况下的照明[3]。其电源由EPS 配电柜供电电源供电，不具有调光功能。

1.4 引道照明灯具

引道照明安装于隧道出入口外灯杆上，地区不同，布置长度不同，灯杆间隔布置。其作用是在司机视线不好的情况下，逐步引导司机进入隧道，保证行车安全。其电源由市电配电柜供电单元提供，该类灯具不具有调光功能。

2 隧道照明灯具接线技术

在隧道照明施工中，采用桥架内敷设方式敷设电缆，电缆分为加强电源干线、基本电源干线、应急电源干线、灯具外壳接地干线、加强控制线路干线、基本控制线路干线等。

作为一种工业照明灯具，隧道内照明灯具的接线是灯具安全运行的可靠保障。其接线分为两类：一是电源线，为灯具提供供电保障；二是控制线，可以在不同情况下调整灯具的亮度。一般情况下，灯具供电电源是交流380 V，控制线通过RS485 直流电机控制器对灯具内亮度模块进行调节[4]。

3 不同接线方式的应用效果

为了研究接线方式及其存在问题，文章对施工及运行条件处于同一水平的三条隧道进行对比。（1）A隧道长950 m，有灯具270 盏；（2）B 隧道长985 m，有灯具297 盏；（3）C 隧道长1 005 m，有灯具301 盏。其中，A 隧道采用传统接线方式；B 隧道采用第一次改进接线方式；C 隧道采用第二次改进接线方式。对三条隧道灯具接线并送电完成后，统计6 个月试运行的故障率。

3.1 传统接线方式

3.1.1 接线步骤

（1）找出对应多芯干线电缆，剥切外皮；（2）按照A、B、C 三相平衡分配原则找出灯具所接相线及零线并剥切3～5 cm 芯线护套（控制电缆找出对应干线正负线芯）；（3）灯具电源线（控制线）每条芯线剥切约5 cm，对应缠绕于干线芯线剥切位置，进行搪锡处理；（4）搪锡处紧密缠绕绝缘胶带3 层、防水胶带2 层；（5）恢复剥切电缆外皮，绝缘、防水胶带各包裹1 层，施工完成。

3.1.2 传统接线方式存在的问题

用传统接线方式进行施工并试运行，发现的问题如下：（1）施工费用高；（2）隧道内施工光照不足，电缆内部芯线分辨准确率低，三相错接率高，造成三相不平衡；（3）连接头处容易松动及氧化，造成接触不良；（4）防水差，胶带容易老化，造成接地跳闸；（5）剥切处容易暴露电缆铜芯，安全系数低；（6）试运行期内施工故障灯具率为4.2%，月均故障灯具率为4.8%。

综上所述，传统施工方式施工及维护费用高，故障率高（见表1），安全系数低，经济效益低下。

表1 传统接线方式灯具故障率统计表（A 隧道）

3.2 第一次改进接线方式

3.2.1 改进方式

干线电缆不变，用穿刺线夹代替缠绕接线。

3.2.2 接线步骤

（1）找出对应多芯干线电缆，剥切外皮；（2）按照A、B、C 三相平衡分配原则找出灯具所接相线及零线并剥切3～5 cm 芯线护套（控制电缆找出对应干线正负线芯）；（3）找出灯具电源线（控制线）每条芯线（厂家电源线或控制线线端均已剥切2 cm，都已经过搪锡处理）；（4）将穿刺线夹主卡夹卡于对应电源（控制）干线芯线上，将灯具对应电源线（控制线）线芯穿于穿刺线夹分卡夹孔内顶紧；（5）拧紧穿刺压力螺栓，使穿刺线夹主夹牢固卡住干线芯线内金属部分，分夹同时紧密卡住灯具引出芯线；（6）扣好穿刺线夹外部防水帽，施工完成。

3.2.3 第一次改进接线方式存在的问题

（1）施工费用有所降低，但效果不明显；（2）隧道内施工光照不足，电缆内部芯线分辨准确率低，三相错接率高，造成三相不平衡；（3）剥切切口及接头处容易暴露电缆铜芯、伤害其他芯线，易造成运行中漏电接地跳闸，检修时易误触带电部分，安全系数低；（4）试运行期内施工故障灯具率为2.6%，月均故障灯具率为3.2%。

综上所述，第一次改进接线方式的施工质量有待提升，安全系数较低，施工及维护成本较高，故障率降低幅度不大（见表2）。

表2 第一次改进接线方式灯具故障率统计表（B 隧道）

3.3 第二次改进接线方式

3.3.1 改进方式

（1）用穿刺线夹代替缠绕接线。（2）用多条单芯分色带标记电缆，代替原多芯干线电缆。例如，加强照明干线电源线路A 相，外皮颜色为黄色，外皮标记为“▲”，标记名称“加强”；加强照明控制干线线路正相，外皮颜色为红色，外皮标记为“+”，标记名称“加强控制正”；基本照明控制干线线路负相，外皮颜色为黑色，外皮标记为“”，标记名称“基本控制负”。标记与名称一起出现，间隔1 m 出现一次[5]。

3.3.2 接线步骤

（1）找出对应颜色及标记干线独芯电缆；（2）按照A、B、C 三相平衡分配原则找出灯具所接电源（控制）干线对应相线及零线（或对应正负控制电缆）；（3）找出灯具电源线（控制线）每条芯线（厂家电源线或控制线线端均已剥切2 cm，都已经过搪锡处理）；（4）将穿刺线夹主卡夹卡于对应电源（控制）干线独芯芯线上，将灯具对应电源线（控制线）线芯穿于穿刺线夹分卡夹孔内顶紧；（5）紧固穿刺线夹压力螺栓，使穿刺线夹主夹牢固卡住干线独芯芯线内金属部分，分夹同时紧密卡住灯具引出芯线；（6）扣好穿刺线夹外部防水帽，施工完成。

3.3.3 第二次改进接线方式的效果

（1）施工效率及质量明显提高；（2）虽然隧道内施工光照不足，但由于每回路用分色带标记独立芯线，接错率几近于0；（3）由于每回路用分色带标记独立芯线，穿刺线夹直接卡接，不再剥切电缆外皮，运行中漏电接地和检修时误触带电部分隐患排除，安全系数高；（4）试运行期内施工故障灯具率为0.6%，月均故障灯具率为1%。

综上所述，第二次改进接线方式的施工质量提升，安全系数高，施工及维护成本大幅降低，经济效益提高（见图1），故障率降低（见表3）。

图1 第二次改进接线方式单灯支出费用统计直方图（C 隧道）

表3 第二次改进接线方式灯具故障率统计表（C 隧道）

3.4 三种接线方式对比

对比三种接线方式单灯支出总费用（见图2）、安全系数（见表4），可知第二次改进接线方式无论是在费用支出还是安全系数上，都明显优于前两种接线方式。

图2 三种接线方式单灯支出总费用对比图

表4 三种接线方式安全系数对比表

4 结论

研究可知，传统的接线方式在施工质量、经济效益、故障率、维护成本、安全系数等方面均较差；第一次改进后虽然较传统接线方式在施工质量、经济效益、故障率、安全系数方面有所改善，但并未达到预期的效果；采用第二次改进方案后，在施工质量、经济效益、故障率、维护成本、安全系数等方面均取得了满意的效果。根据市场调研价格分析，采用每回路独芯分色带标记电缆芯线与传统多芯电缆线相比成本降低，使用穿刺线夹大大降低了施工人工成本，提高了施工效率，因此在施工质量、经济效益、维护成本及维护安全系数等方面均达到优质。因此，在隧道灯具接线中配合使用分色带标记独芯电缆线与穿刺线夹，可降低成本，提高质量，保障安全，在隧道照明灯具接线技术中的优势明显，可大面积推广应用。