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1、铁路站房电气专业优化方向探讨中铁建设集团有限公司 汪洋摘要：本文结合某高铁站房电气专业已完成的优化，针对铁路站房电气专业设计特点，对电气专业优化设计方向进行探讨。关键词：优化设计；节约成本；提高效率1 前言随着高铁的迅速发展，高铁站房建设日趋增多，致使设计者的设计工作更加繁重，有些设计者甚至担负着多个高铁站房的施工设计。目前，高铁站房的设计图纸普遍不够精细，存在设计裕量过大导致材料浪费以及选用的一些材料、工艺落后等问题，如完全按照图纸施工，将会遇到操作的困难甚至导致无法正常施工。为了使设计图纸能更好地指导施工，我们需及时与设计进行沟通交流，通过与设计的配合实现优化。现结合某高铁站房工程电气方面
2、材料优化、系统优化、施工方法优化等已完成的优化项，从以下三个方面对电气专业优化设计方向进行探讨，供同仁参考。2 材料优化 2.1 导管优化2.1.1 电线电缆导管材质优化对于铁路站房电气设计图纸，电线电缆导管主要有以下几个特点： （1） 导管多为金属导管，主要材质是焊接钢管和热镀锌钢管。（2） 导管的管径为 15mm-150mm，其中使用数量最多的为管径 15mm-32mm 的导管。（3） 导管敷设的主要区域是在干燥的吊顶内。针对上述特点，可以对管材进行优化。通常设计图纸中普通照明系统、智能照明系统、动力（非消防负荷）系统及机电设备监控系统的配管均为焊接钢管。通过查阅工业与民用配电设计手册第三
3、版第十章线路敷设中的线路敷设方式按环境条件选择表（详见表 1） ，我们可以将以上各系统管径不大于 40mm 且在站房吊顶内敷设的焊接钢管优化为套接紧定式钢导管（JDG） 。需要注意的是，对于明敷于潮湿环境或埋地敷设的金属管应采用焊接钢管或热镀锌钢管。薄壁电线管不能在潮湿场所使用，也不建议在高温、多尘、火灾危险场所使用，否则，应需采取特别措施；焊接钢管的管径指的是内径，套接紧定式钢导管（JDG）的管径指的是外径，所以选用时套接紧定式钢导管（JDG）的规格应比相应的焊接钢管放大一级。通过导管优化，节省了成本，大大提高了施工效率。本工程优化了导管共计 93540米。表 1 线路敷设方式按环境条件选择
4、导线类敷设方式常用导环境性质干燥火灾危险区爆炸危险区生活生产潮湿特别高温高温多尘化学腐蚀2122230121011户外高层建筑一般民用进户线钢管明敷+钢管暗敷 +电线管、JDG 管明敷+ 电线管、KBG 管暗敷 硬塑料管明敷+ + +硬塑料管暗敷+ + +型线槽配线线型号 注：表中“”推荐使用， “+”可以采用，无记号建议不用， “”不允许使用。应采用镀锌钢管并做好防腐处理屋外架空用裸导体，沿墙用绝缘线。2.1.2 电线电缆导管管径优化设计图纸中经常会遇到电线截面小但导管管径过大等情况。根据民用建筑电气设计规范8.4.3 中的规定：三根及以上绝缘电线穿于同一根导管时，其总截面积（包括外护层）不
5、应超过导管内截面积的 40。两根绝缘电线穿于同一根导管时，导管内径不应小于两根电线外径之和的 1.35 倍。通过与甲方、设计、监理沟通，同意在满足相关规范中金属导管布线要求的前提下，在施工中进行管径调整。我们可以查阅工业与民用配电设计手册第三版第十章第一节，进行管径选择。对于焊接钢管可以使用表 2 进行管径选择，套接紧定式钢导管（JDG）可以通过表 3 进行选择。表2 BV、BVN型绝缘线穿钢管管径（内径）选 单位：mm导线根数导线截面（mm）23456781.0 1.515 2.5 4 25620 10 25 16 25 402532 4035 50 50 40 70 506565 95 1
6、20 65 80 150 80 185 240 100 注：1.本表适用于焊接钢管及 KBG 管2.钢管规格根据 GB 3092-1982低压液体输送焊接钢管选择。表3 BV、BVN型绝缘线穿钢管管径（外径）选择 单位：mm导线根数导线截面（mm）23456781.0191.516 19 252.5 19 4 19 625 3210 16 32 38 2538 51 35 50 51 64 70 95 64 76 120 150 185 76 注 1. 电线管规格根据 GB/T 3640-1998普通碳素钢电线套管选择。2. 本表适用于电线管及 JDG 管2.1.3 电线电缆导管优化成线槽对于
7、管路比较集中的区域，可以采用线槽代替钢管，不同系统的导线之间用隔板隔开。这样可以降低成本和安装时间。如图 1 为照明设计图中普通照明的一部分，云线标注的部分共 19 根导管沿同一路径敷设，施工中优化为线槽。图 1线槽选择可以参照国家建筑标准设计图集建筑电气常用数据（04DX101-1） 。其中，线槽内允许容纳电线根数见第 6-28 页。比较常用的规格见表 4。表 4 线槽内允许容纳配电线路电线根数BV、ZRBV、BV-105、WZD-BYJ(F)单芯绝缘电线截面（mm）1.52.546101625355070线槽规格高宽（mmmm）各系列金属线槽容纳的电线根数50504936292311854
8、3210050756047231811865100706834251612972007069523325191420010048362821说明：1. 电线的总截面积按不超过线槽内截面积的 20%计算，载流导线不宜超过 30 根。2. 线槽壁厚按 1.5mm 考虑。3. 电线参考外径见国家建筑标准设计图集建筑电气常用数据（04DX101-1）第 6-32 页。2.2 电缆及电缆桥架优化 2.2.1 电缆材质优化国家建筑标准设计图集建筑电气常用数据（04DX101-1）中，第 6-64 页中明确了特级、一级、二级建筑的划分，第 6-65 页明确了电缆阻燃级别的选择见表 5。通过查阅可知此站房属于
9、一类建筑，选用阻燃级别 B 级的电缆就可以满足要求。设计图纸中设计的电缆阻燃级别为 A 级，通过与甲方、设计、监理沟通，最终同意选用阻燃级别为 B 级的电缆，降低了材料成本。表 5 电缆的阻燃级别选择适用场所阻燃级别特级A 级一级B 级二级、三级C 级高铁站房图纸中，有时会存在选用电缆标准过高的情况，如本工程中热风幕配电箱选用的电缆为 WDZN-YJY-1kV-3x95+2x50。设计图纸说明中已明确热风幕属于三级负荷，而设计选用的电缆为耐火电缆。通过与甲方、设计、监理沟通，同意改为阻燃电缆 WDZ-YJY-1kV-3x95+2x50，降低了材料成本。2.2.2 电缆桥架截面优化根据钢制电缆桥
10、架工程设计规范CECS 31:2006，托盘、梯架规格选择中，选用托盘、梯架横截面积的公式为：S=KSD/SD=n1d1/4+n2d2/4+nndn/4式中 S-托盘、梯架横截面积（mm） ；K-裕量系数，取 1.101.25；-填充率（） ；SD-电缆总截面积（mm） ；n1、n2、nn-同型号规格电缆根数；d1、d2、dn-同型号规格电缆直径（mm） ；其中，电缆在托盘、梯架内的填充率应不超过国家现行有关标准的规定值。动力电缆可取 4050、控制电缆可取 5070，且宜预留 1025的工程发展裕量。图纸中，设计的电缆桥架规格及数量通常较大，可通过上述公式计算出电缆桥架的填充率，对于裕量过大
11、的电缆桥架可以选择优化。我们通过与设计沟通、配合，在满足电缆托盘上敷设的电力电缆总截面积与托盘内横断面积的比值不应大于 40，并预留工程发展裕量的条件下，进行了电缆桥架的优化。下图 2、图 3 为基本站台候车厅桥架优化前后对比图。通过优化本工程节省电缆桥架 CT1200x200 共计 300 米，CT1000x200 共计 300 米，CT800x200 共计 400 米，CT600x200 共计 700 米。图 2图 32.2.3 电缆桥架敷设路径优化电缆及电缆桥架的材料成本在整个电气专业成本中占很大比重。通过电缆桥架路径的优化，我们可以达到节省电缆和电缆桥架的目的。如图二，原设计电缆桥架位
12、于下层吊顶并由 15 轴敷设至 14 轴，再由 14 轴处引上至本层吊顶，优化后见图三，电缆桥架路径改为由 15 轴附近的 11#强电井直接引上至本层吊顶，仅此一处桥架内的每根电缆就节省了约 50米，大大降低了成本。本工程桥架路径的优化共计 4 处，节省电缆总计约为 5000 米。2.3 配电箱内元器件及灯具的优化选择图纸中的配电箱内元器件、灯具通常都是按照某一知名品牌参数进行设计的。在满足设计功能及设计产品参数的情况下，我们可选择成本相对低的同类知名品牌。例如，将设计图纸中配电箱内施耐德品牌的元器件改为 ABB 品牌的元器件；灯具也通过各种性能对比，选择了性价比高的国内知名品牌，从而降低了成
13、本。3 系统优化3.1 接地系统优化站房接地系统图纸中，基础接地网设计为在站房结构柱、桩基、基础梁钢筋之间均采用 40mm4mm 的热镀锌扁钢进行水平连接，与基础梁水平钢筋共同形成接地网格，见图4。图 4通过与设计、监理沟通，利用基础梁筋、桩筋、结构柱（筋）做基础地网连接线，只在连接处采用 40mm4mm 热镀锌扁钢焊接的方式，大大节省了 40mm4mm 的热镀锌扁钢数量。3.2 机电设备监控系统优化机电设备监控系统优化主要是对控制总线方式、DDC 控制箱及设备监控点位三个方面进行优化。3.2.1 控制系统结构优化原设计图纸中，系统对监控对象的控制通过线缆与 DDC 控制箱连接多成树干式点对点
14、控制。此种控制方式，对中央监控主站的硬件要求很高，控制硬接口及控制线缆非常多。我们采用了现今流行的集散控制系统（DCS）进行组网设计，在被控机电设备相对集中的地方设置分散控制装置（比如 DDC 控制器），采用总线方式，通过通信网络，对站房机电设备进行集中监视、操作、管理和分散控制。以扶梯控制对象总线为例，采用 4 芯屏蔽双绞线，以 485 总线方式将扶梯手拉手串联起来与主站相连，通过主站分配给各个扶梯地址代码，就可以对每个扶梯的上行、下行、故障、正常等基本状态进行实时监控。相对于原设计的点对点硬接口控制，这种总线方式大大节省钢管、线槽、控制线缆等材料以及施工费用，且系统稳定，监控可靠，也便于后
15、期维护。3.2.2 DDC 控制箱的优化原设计中，DDC 控制箱分布在各强电井中，但被控设备大多集中在空调机房、水泵房等内。在考虑到各条总线的设备容量、负载平衡、长度限制及 DDC 控制箱结构统一的基础上，对强电井内的 DDC 控制箱进行了拆分，在空调机房、水泵房等被控设备集中的房间设置了单独的 DDC 控制箱。这既节省了线缆、钢管等材料，又方便了后期的安装调试。3.2.3 设备监控点位的优化原设计中，监控点位很详细周密，但是过于繁琐且多有重复，在满足设计要求的前提下，很多点位都能简化。例如，空调机组开、关两种状态，只要采集其中一个状态，通过主站软件设置，就可以实现实时监控。这样就简化了大量的监控点位及相应的硬件设备。最后，点位由原设计的 5000 多点简化到 3000 左右。3.3 智能应急照明系统优化智能应急照明设计图纸中的地面疏散指示灯间距为 2.5 至 3.6 米，
