Проектирование освещения перронов аэропортов

Статья: "Проектирование освещения перронов аэропортов"
журнал:"Аэропорты. Прогрессивные технологии" №3, 2001

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСВЕЩЕНИЯ ПЕРРОНОВ АЭРОПОРТОВ

Барцев А.А., ВНИСИ*

Лазовский М.Ю., "ВНИСИ-Шредер" **

Пестряков И.В., ГПИ и НИИ ГА "Аэропроект" ***

                ВВЕДЕНИЕ

Освещение перронов аэродромов является неотъемлемой частью освещения современных аэропортов. Наличие качественного перронного освещения значительно облегчает пилотам воздушных судов (ВС) руление и маневрирование на перроне, позволяет повысить качество и скорость обслуживания ВС за счет создания более комфортных условий обслуживающему персоналу, улучшает видимость и ориентацию в пространстве водителей наземного транспорта, обслуживающего персонала и пассажиров, что является важным фактором безаварийного и надежного обеспечения полетов.

НОРМАТИВНАЯ БАЗА, НОРМИРУЕМЫЕ ПАРАМЕТРЫ И ВЕЛИЧИНЫ

Основные требования к освещению перронов аэропортов сформулированы в международных стандартах ИКАО (ICAO - International Civil Aviation Organization) [1] и отечественных ведомственных документах [2, 3, 4]. Согласно ИКАО, под перроном аэропорта понимается "определенный участок наземного аэродрома, предназначенный для размещения на нем воздушных судов в целях посадки или высадки пассажиров, погрузки и разгрузки грузов и почты, заправки, стоянки или технического обслуживания" [[1]].  Предполагается, что ВС должны въезжать в эти зоны своим ходом или буксироваться, и для безопасного и эффективного осуществление этих операций в ночное время необходимо соответствующее освещение.

Основным назначением перронного освещения является обеспечение условий освещения, необходимых:

- пилотам ВС для руления ВС на тяге собственных двигателей по перронным рулежным дорожкам к месту стоянки ВС или с него. Основными требованиями при этом являются обеспечение равномерной освещенности покрытия и исключение возможности ослепления. При этом желательно иметь меньший уровень освещенности перронных рулежных дорожек, примыкающих к стоянкам ВС, с целью обеспечения постепенной адаптации глаз пилота к более высоким уровням освещенности в местах стоянки ВС или наоборот [1];

- водителям аэродромных транспортных средств, осуществляющих движение по перрону для транспортировки грузов, пассажиров и обслуживания ВС, а также осуществляющих буксировку ВС к месту или от места стоянки ВС;

- наземному обслуживающему персоналу для осуществления ручного и/или механизированного обслуживания ВС на местах стоянок (погрузка/выгрузка грузов, заправка, техническое обслуживание). Условия освещения должны позволять обслуживающему персоналу уверенно ориентироваться в пространстве и уверенно различать рабочие поверхности и элементы поверхностей (деталей) в пределах зоны обслуживания, а также различать цвета, применяемые для маркировки мест на воздушном судне, связанных с текущим обслуживанием;

Для решения данных задач международной организацией ИКАО были разработаны и приняты международные рекомендации по освещению перронов аэродромов, регламентирующие уровни горизонтальной и вертикальной освещенности для различных участков перронов, равномерность распределения освещенности, ограничения по слепящему действию и спектральному составу источников света. С рекомендациями ИКАО в целом совпадают отечественные нормативные документы [[2], [3], [4]]. В соответствии с данными руководящими документами перронное освещение должно удовлетворять следующим требованиям:

по освещенности:

для цветового восприятия необходим средний уровень освещенности 20 лк, что рассматривается в качестве минимального требования для выполнения операций на стоянках ВС [1]. В соответствии с [1], [2], [3], [4] средние уровни освещенности должны составлять:

для стоянок ВС на перроне:

- в горизонтальной плоскости на уровне земли не менее 20 лк при отношении средней освещенности к минимальной не более 4:1;

- в вертикальной плоскости 20 лк на высоте 2 м над поверхностью перрона в соответствующих направлениях;

для других участков перрона:

в горизонтальной плоскости на уровне земли не менее 50% от среднего уровня освещенности стоянок ВС при отношении средней освещенности к минимальной не более 4:1.

            В отечественных нормативных документах дополнительно указывается, что средняя горизонтальная освещенность на расстоянии до 50 метров от пассажирских сооружений (аэровокзалы, галереи, сателлиты) в аэропортах I-го класса должна быть не менее 30 лк [3], [4]. Также, при необходимости создания на перроне, местах стоянок и спецплощадках повышенных уровней освещенности для проведения отдельных видов работ по техническому обслуживанию следует предусматривать местное освещение от передвижных и переносных осветительных устройств.

по спектральному составу

Спектральный состав источников света должен выбираться таким образом, "чтобы цвета, применяемые для маркировки мест на воздушном судне, связанных с текущим обслуживанием, и для маркировки поверхности и препятствий, определялись правильно" [1], [2]. Рекомендуется применять металлогалогенные и натриевые газоразрядные лампы высокого давления, а также кварцево-галогенные лампы накаливания.

            по слепящему действию

При прожекторном освещении перрона прожекторы должны располагаться таким образом, чтобы при обеспечении нормируемых уровней освещенности не оказывать слепящего действия на пилотов ВС, находящихся в полете и на земле, диспетчеров, обеспечивающих управление воздушным движением и рулением ВС, и персонала на перроне. При этом следует избегать прямого света прожекторов в сторону КДП и совершающего посадку воздушного судна, а также прямого света прожекторов в верхнюю полусферу. В соответствии с [4] показатель ослепленности должен соответствовать транспортным зонам категории А и Б по СНиП, т.е. не должен превышать 150.

            МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РАСЧЕТОВ

Рабочий проект перронного освещения осуществляется в два этапа: проект и рабочая документация. На первом этапе разрабатывается технический проект, в рамках которого определяется осветительное и электротехническое оборудование, вырабатываются основные технические решения. После согласования и утверждения Заказчиком технического проекта разрабатывается рабочая документация. На обоих этапах проектирования можно выделить светотехническую, электротехническую, строительную и сметную части проекта.

Светотехническое проектирование

Светотехническая часть проекта является начальной стадией разработки проектной документации. Основным способом освещения перронов аэропортов на сегодняшний день является прожекторное освещение с высоких мачт высотой 20-35 метров. В ряде случаев прожекторы могут устанавливаться на примыкающих к перрону зданиях и сооружениях. Большая высота установки прожекторов позволяет пользоваться точечным методом расчета, принимая прожекторы за точечные излучатели и используя закон обратных квадратов расстояний [[5]]. Необходимость проведения точных расчетов различных светотехнических величин (горизонтальной и вертикальной освещенности, равномерности их распределения, показателя ослепленности) в большом количестве точек для нескольких вариантов расчета побуждают использовать компьютерные методы светотехнического проектирования.

В настоящее время, в связи с повсеместным распространением компьютеров и программного обеспечения для проведения светотехнических расчетов, становится возможным проведение точных расчетов нормируемых светотехнических величин точечным методом с использованием реальных кривых света прожекторов. При проведении таких расчетов вычисляется распределение горизонтальной и вертикальной освещенности без учета наличия на перроне ВС и тенеобразования от них. На рис. 1 представлен пример такого расчета перронного освещения. При этом предлагается следовать следующей рекомендации, которая изложена и в ИКАО, и в отечественных нормах: схема расположения и нацеливания прожекторов должна выбираться таким образом, чтобы стоянки ВС освещались с двух и более сторон с целью сведения теней к минимуму [1-4]. Однако при таком подходе окончательный результат тенеобразования становится ясен только после реализации ОУ. В этом случае оптимизировать ОУ с учетом тенеобразования становится затруднительно, а иногда просто невозможно.

Для устранения этого недостатка специалистами ВНИСИ предлагается новый подход к проектированию ОУ перронного освещения с учетом тенеобразования от ВС, основанный на использовании трехмерной компьютерной графики и современных методов светотехнических расчетов [[6]], [[7]]. На рис. 2 представлены результаты предыдущего расчета, выполненные с учетом ВС, на рис.3 - расчет с минимизированными тенями от ВС.

Данный способ расчета является более трудоемким, чем обычный светотехнический расчет распределения освещенности на плоскости. Также, осветительная установка, оптимизированная с учетом тенеобразования, содержит, как правило, несколько большее (на 15-20%) количество прожекторов и, иногда, осветительных мачт. Однако компьютерные расчеты с учетом тенеобразования позволяют более полно учесть все факторы, влияющие на конечный результат - создание ОУ качественного освещения перрона аэропорта.

Другим важным аспектом при проектировании перронного освещения является ограничение слепящего действия ОУ. Как известно [[8]], слепящее действие ОУ зависит от таких факторов, как высота установки прожекторов, их ориентация (углы наклона), значение силы света прожекторов, их распределение в поле зрения наблюдателя, яркость адаптации зрительного анализатора. В практике проектирования прожекторного освещения ограничение слепящего действия сводится к регламентации минимально допустимой высоты установки прожектора над освещаемой территорией. Для этого, в соответствии с рекомендациями ИКАО [1] и отечественных нормативных документов [3, 4], прожекторы перронного освещения должны устанавливаться на высоте, по крайней мере, в 2 раза превышающей максимальный уровень глаз пилота ВС, регулярно использующего данный аэропорт. Более точно минимальная высота установки прожекторов h_мин (в метрах) в соответствии с [[9], [10]] может быть определена из соотношения h_мин=[I_макс/300]^0,5 , где I_макс - максимальная сила света блеского источника (прожектора) в канделах.

В то же время, высота прожекторных мачт определяется требованиями ИКАО об ограничении высоты препятствий, в соответствии с которым чем ближе прожекторная мачта к ВПП, тем ниже она должна быть. Более точно: на расстоянии 150 метров от оси ВПП не должно быть вообще никаких высотных препятствий высотой более 1 метра, далее высота мачты определяется исходя из соотношения 7:1, т.е. на каждые 7 метров расстояния по горизонтали высота мачты может увеличиваться на 1 метр.

Таким образом, имея ограничения по высоте прожекторных мачт, следует очень внимательно подходить к выбору осветительного оборудования. Естественное желание заказчика сэкономить на количестве осветительных мачт и прожекторов побуждает проектировщика использовать более мощные источники света, и соответственно, прожекторы. В этой ситуации становится затруднительно обеспечить требование по ограничению слепящего действия, что отрицательно сказывается на безопасности полетов. Специалистами ВНИСИ и ГПИ и НИИ ГА "Аэропроект" были проанализированы прожекторы ряда отечественных и зарубежных фирм, из которых для применения в перронном освещении были выбраны прожекторы с современными газоразрядными источниками света типа ДНаТ или ДРИ мощностью от 400 до 1000 Вт, формирующие светораспределение типа "кососвет" и полуконцентрированное светораспределение. Оптимальной высотой для подобных прожекторов является установка на прожекторные мачты высотой от 25 до 35 метров. При установке на бóльшие высоты (от 40 до 50 метров) допустимо использовать прожекторы с лампами указанных типов мощностью от 2000 до 3500 Вт. При выборе конкретных типов прожекторов производства различных фирм следует дополнительно обращать внимание на такие параметры, как степень защиты от воздействия окружающей среды (не меньшее IP54, желательно IP65 или выше), климатическое исполнение, устойчивость к коррозии, удобство в обслуживании, наличие защитных экранов или жалюзи для исключения света в верхнюю полусферу. Такие параметры, как вес и ветровое сопротивление, желательно минимизировать.

Другими ограничениями высоты прожекторных мачт являются технические возможности самих мачт и средств доступа к прожекторам, установленных на мачте. В отечественной практике вплоть до сегодняшнего времени широко используются металлические прожекторные мачты высотой 28 метров, разработанные ГПИ и НИИ ГА "Аэропроект". Для освещения перронов аэропортов за рубежом, начиная с середины 80-х годов и по настоящее время, широко используются прожекторные мачты с мобильной короной, т.е. площадкой для размещения прожекторов (рис. 4). Удобство подобной конструкции заключается в простоте доступа к прожекторам и заградительным огням для их обслуживания, мачта занимает меньше места на перроне. В то же время, при использовании подобных мачт для перронного освещения, особое внимание следует обращать на надежность мобильной конструкции мачты и механизма-привода. Прожекторные мачты ОУ на территории аэродрома подлежат обязательной дневной маркировке чередующимися красными и белыми горизонтальными полосами.

Электротехническое проектирование

Электропитание ОУ перронного освещения может выполняться непосредственно от трансформаторных подстанций, распределительных пунктов и вводно-распределительных устройств, отвечающих вышеперечисленным требованиям обеспечения электроэнергией электроприемников I и II категории по ПУЭ [[11], [12]]. По степени надежности электроснабжения рабочее освещение относится ко II категории по ПУЭ, дежурное освещение - к I категории по ПУЭ. Электроприемники I категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания - автоматический ввод резерва (АВР). Максимально допустимое время перерыва электроснабжения приемников I категории по ПУЭ в аэропорту 15 секунд. Электроприемники II категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых, взаимно резервирующих источников питания с допустимыми перерывом электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.

Как правило, электропитание нагрузок осуществляется от двухтрансформаторных подстанций, мощность каждого из двух трансформаторов выбирается с расчетом обеспечения электропитания потребителей ОУ в аварийном режиме, т.е. отсутствия одного из двух независимых вводов - взаимно резервирующих источников электроснабжения. Электроснабжение двухтрансформаторных подстанций (ТП 2хS , где S - номинальная мощность трансформатора, кВА) по высокой стороне 10 (6) кВ как правило осуществляется по двухлучевой схеме электроснабжения от двух независимых источников. Однако при отсутствии практической возможности ввода электроэнергии от второго независимого источника, допускается его замена автономным агрегатом, как правило, стационарным дизель-генератором с 3-ей степенью автоматизации по ГОСТ 14228-80. Время необслуживаемой работы двигателя 150; 250 часов [[13]].

Электропитание ОУ осуществляется от распределительных панелей ТП через автоматические выключатели и коммутационные аппараты управления по 5-ти проводным кабельным ЛЭП-0,4 кВ с изоляцией жил на напряжение 1 кВ. Марка и сечение кабелей определяется условиями прокладки, мощностью и расположением электроприемников ОУ с учетом падения напряжения в питающей сети не более 5% от номинального и коэффициентом мощности  cosf  (0,8÷0,9).

Кабельные линии 5-ти проводной сети имеют пять жил, три из которых фазные (3хL), одна - нулевой рабочий проводник (N - проводник) и одна защитный проводник (PE - проводник). Пятипроводная кабельная линия (380 В) при питании однофазных нагрузок (прожектора с лампами на 220 В в ОУ), должна иметь сечение нулевого рабочего (N) проводника, равное сечению фазного (L) проводника.

В четырехпроводных кабельных линиях в качестве PE - проводника может использоваться алюминиевая  оболочка кабеля соответствующей марки (например, кабель марки ААШВ-1). При отсутствии алюминиевой оболочки в четырехпроводной кабельной линии, РЕ - проводник выполняется параллельной одножильной кабельной линией. При этом сечение РЕ - проводника должно равняться сечению фазных при сечении последних до 16 мм², 16 мм² при сечении фазных проводников от 16 до 35 мм² и 50% сечения фазных проводников при больших сечениях.

Ввод кабелей в прожекторные мачты (ПМ) ограничивается цоколем мачты. Цоколь должен иметь достаточные размеры для ввода и вывода кабельных линий электропитания 3-х групп потребителей электроэнергии ОУ: рабочее освещение; дежурное освещение; заградогни. В цоколе ПМ также размещаются кабельные разделки и автоматические выключатели или предохранители, устанавливаемые на ответвлениях к осветительным приборам, а также электропривод для прожекторных мачт с подвижной короной. Цоколь ПМ должен иметь дверцу с замком для производства строительно-монтажных работ и эксплуатационного обслуживания. Электропроводка внутри ПМ ОУ должна выполняться изолированными проводами в защитной оболочке или кабелями с изоляцией на напряжение не менее 660 В. Ответвления к осветительным приборам от кабельных линий электропитания ОУ надлежит выполнять без разрезания жил кабелей соответствующих питающих групп. Присоединение прожекторов на ПМ к питающей электрической сети должно выполняться гибким кабелем с медными жилами сечением не менее 1 мм² длиной не менее 1,5 м. Защитное заземление прожекторов выполняется отдельной жилой.

Защитное заземление ТП и ОУ принято выполнять по системе TN-S [[14]] - нулевой рабочий проводник (N-проводник) и нулевой защитный проводник (PE-проводник) работают раздельно. В системе TN-S источник питания (силовой трансформатор на стороне 0,4 кВ) имеет глухозаземленную нейтраль. Все открытые токопроводящие части ТП-2хS кВА и ОУ имеют непосредственную связь с заземляющим устройством источника питания (магистралью защитного заземления ТП-2хS кВА) с помощью защитного PE - проводника. Система TN-S обеспечивает самый высокий уровень электробезопасности, т.к. в защитном РЕ - проводнике в нормальном режиме отсутствует электрический ток.

По устройству молниезащиты прожекторные мачты ОУ относят к III категории, т.е. защищаются от прямых ударов молнии и состоит из стержневого молниеприемника, токопровода и заземлителя [[15]]. Их соединение выполняется электросваркой. Разрешается выполнение болтовых соединений с переходным сопротивлением не более 0,05 Ом, при обязательном ежегодном контроле после и перед началом грозового сезона. Стойка металлической ПМ используется в качестве опоры молниеприемника и токопровода, по которому ток молнии передается в землю через искусственный заземлитель, обеспечивающий растекание тока молнии в земле. Заземляющее устройство ПМ принимается общим для ее заземления и молниезащиты.

Авторы данной статьи надеются, что приведенные в статье материал окажется полезным при реконструкции существующего или проектирования нового освещения перронов аэропортов и позволит более полно учесть все факторы, влияющие на конечный результат - создание ОУ качественного освещения перрона аэропорта, что в значительной мере способствует повышению безопасности полетов.

* Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский

   светотехнический институт им. С.И.Вавилова

      129626 Москва, Проспект Мира, 106

** Закрытое акционерное общество "ВНИСИ-Шредер"

      129626 Москва, Проспект Мира, 106

*** Государственный проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт гражданской авиации

125171 Москва, Ленинградское шоссе, 7

[1]. AERODROME DESIGN MANUAL. PART 4, VISUAL AIDS. ICAO, SECOND EDITION, 1983.

[2]. НГЭА СССР, издание третье, 1992г. Изменение № 2 к гл.5 НГЭА СССР.

[3]. ВНТП 1-85 МГА, 1985г.

[4]. ОСТ 54 72003-82, 1982г.

[5]. В.В.Мешков, М.М.Епанешников. Осветительные установки.
Москва, Энергия, 1972г. - 360 стр.

[6]. A.B.Khodulev, E.A.Kopylov "Physically accurate lighting simulation in computer graphics software" // URL: http://rmp.kiam1.rssi.ru/articles/pals/index.htm

[7]. A.A.Bartsev "Apron lighting including aircraft shadows". Midterm session of the CIE proceedings, Istanbul, 2001. Vol.1

[8]. В.В.Мешков, А.Б.Матвеев Основы светотехники. Ч.2. Физиологическая оптика и колориметрия. -2-е изд. М.:Энергоатомиздат, 1989. - 432стр.

[9]. В.В.Мешков, И.И.Соколов  Курс осветительной техники. М.:Госэнергоиздат, 1948. -260с.

[10]. М.С.Дадиомов  Прожекторное освещение. Л.: Энергия, 1978. -169с.

[11]. Правила устройства электроустановок, изд.-е 6, 2000 г.

[12]. Правила устройства электроустановок, изд.-е 7, Разделы 6, 7, 7.1, 7.2. 1999 г.

[13]. ГОСТ 14228-80 Дизели и газовые двигатели автоматизированные. Классификация по объему автоматизации.

[14]. А.А. Шалыгин  Новые требования ПУЭ к электрической части осветительных установок, вопросы безопасности. Выпуск 1-2 (28-29) Москва, Дом света, 2001г.

[15]. Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений (РД 43.21.122-87).

17. СНиП 3.05.06.-85 Электротехнические устройства

18.  РЭГА РФ - 94 Руководство по эксплуатации гражданских аэродромов Российской федерации.

Вы можете скачать статью в формате Adobe PDF. Для просмотра файла требуется программа Adobe Acrobat любой версии.
Скачать программу бесплатно можно по ссылке: http://www.adobe.com/products/acrobat/readstep2.html


Скачать статью:
Проектирование освещения перронов аэропортов(размер файла 1 Мб.)

К списку публикаций