地鐵屏蔽門絕緣問題淺析與探討

【摘要】 隨著地鐵城市化的發展，選擇軌道交通來改善交通條件已成為當前城市建設的重要特征和發展趨勢，屏蔽門系統在節能、改善地鐵乘車環境和提高城市軌道交通系統安全性等方面取得的成效已得到廣泛認可，軌道交通直接服務于乘客，對安全性要求較高，如何提高線路安全性成為整個系統設計和施工的關鍵。屏蔽門作為乘客上下車的主要通道設施，其安全性尤為重要，絕緣問題又是屏蔽門安全性的重要組成部分，文章主要闡述了屏蔽門在絕緣方面存在的問題，并在此基礎上，提出了有效的解決對策，僅供參考。

【關鍵詞】 屏蔽門 絕緣 問題 對策

一、屏蔽門與地絕緣的原因

地鐵車輛采用直流牽引供電系統，鋼軌作為回流排，直接連至牽引變電所。鋼軌與大地采用絕緣安裝，以避免雜散電流對地下金屬管線和混凝土結構鋼筋等造成電腐蝕。因此，鋼軌與大地之間存在電位差，而車輛與鋼軌等電位，故使地鐵列車的車體外殼與大地存在電位差。屏蔽門安裝在站臺邊緣，與列車車體之間的距離很近（約200mm），為保證足夠的強度，屏蔽門門體立柱和門框均為金屬材質（大部分地鐵路線屏蔽門外露材料采用不銹剛，部分采用鋁合金），與列車金屬外露材料類似，如果屏蔽門與大地連通，當乘客上下車時若同時接觸到列車車體和屏蔽門門體兩種不同電位的金屬材質，由于列車車體的外皮可能存在較大電位，使得車體與屏蔽門間會出現電位差，給上下車的乘客造成危害或帶來不適。

為此，相關規范要求地鐵屏蔽門系統需要采用滿足絕緣電阻要求的絕緣安裝，屏蔽門結構門體以及站臺邊緣一定范圍的地面和墻面均應作絕緣處理。

二、屏蔽門的絕緣結構

地鐵屏蔽門系統包括由機械和電氣兩部分構成，其中機械部分包括門體結構和門機系統。根據CJ/T 236-2006《城市軌道交通站臺屏蔽門》第5.3.6節要要求，門體與車站結構之間的絕緣電阻不小于0.5MΩ，屏蔽門門體的的對地絕緣主要通過絕緣安裝實現，同時站臺層一定范圍通過絕緣施工實現對地絕緣，只有兩種絕緣都達到要求，才能實現絕緣設計的目的。

屏蔽門門體的絕緣安裝方法國內外各廠家類似，即在門體結構頂部和底部采用絕緣套、絕緣板及空氣間隙等方式進行絕緣安裝，根據地鐵規范，把站臺邊緣距離屏蔽門2m左右設置為站臺絕緣區域，在站臺裝修層下敷設絕緣層。同時在屏蔽門端門內外兩側1m寬地面范圍，端門內外兩側墻面2m高范圍（寬度同地面）也設置為絕緣區。以實現屏蔽門門體與大地之間的絕緣，避免跨步電壓對人體造成危害。電氣系統一般通過隔離變壓器使屏蔽門電源系統與市電的大地實現絕緣隔離，隔離電阻一般不小于5MΩ。

三、屏蔽門絕緣的問題成因分析

從目前國內外站臺屏蔽門的安裝與使用情況來看，站臺門體設備與站臺土建結構的絕緣處理始終是個困擾供貨商以及安裝與使用單位的老大難問題，常見問題表現在以下幾個方面。

3.1驗收時絕緣難以達標

絕大部分屏蔽門絕緣系統在竣工驗收時，達不到對地絕緣強度不小于0.5MΩ，總結相關工程經驗，該問題主要由以下問題引起：

1、施工所有絕緣材料達不到技術要求；

2、施工環境條件惡劣導致屏蔽門的絕緣材料受到灰塵、水等異物的污染；

3、其他專業低絕緣電阻設備、物體、線路、混凝土等接觸屏蔽門，影響了屏蔽的絕緣檢測值。

4、每側站臺屏蔽門設備的下部與土建之間存在上百個連接點，上部更是與站臺結構、風管、吊頂、保溫材料、PIS屏、導向指示牌等均存在連接或接觸的可能。在安裝過程中，只要有任何外部設備或材料與其搭接，均可能造成整側的站臺門絕緣不良

3.2運行中出現“打火”現象

地鐵運行過程中，在屏蔽門對地絕緣薄弱點出現“打火”。為保證人身安全，降低車體與站臺地之間的接觸電壓和跨步電壓，在屏蔽門安裝的基礎上，又采用了屏蔽門每側設置主接地點與鋼軌相連，這時在運行過程中，在屏蔽門對地絕緣薄弱點會出現“打火”。

因屏蔽門與鋼軌等電位，當屏蔽門某點絕緣強度偏低時，屏蔽門就會接地體放電，即出現“打火”現象，使得車站站臺存在來得的火災隱患，可能引起該問題的原因為：一是施工期間影響屏蔽門絕緣強度的遺留問題沒有得到徹底整改；二是環境條件（濕度、灰塵等）、絕緣材料性能發生變化，導致屏蔽門系統出現新的絕緣薄弱點。

3.3后期絕緣不達標

維保人員對地鐵屏蔽門的絕緣強度檢測表明，即使竣工驗收時屏蔽門的絕緣強度是達標的，運行一段時間后，絕緣強度也很難達到最初的設計指標，這主要是由于施工隧道的灰塵、和濕度較大，鋼軌與列車車輪摩擦產生大量鋼粉，各部分雜質混雜附著在絕緣部位導致絕緣破壞，為檢測后期運行過程中環境對屏蔽門絕緣造成影響。

另外由于站臺屏蔽門設備的使用環境較差，尤其是高架與地面車站，設備長期處于日曬雨淋與塵土飛揚中，站臺的灰塵與沖洗時的積水進人門檻等門機結構，都會影響絕緣性能。絕緣材料受到大氣濕度、灰塵等異物的浸蝕而使絕緣性能下降。

四、處理屏蔽門絕緣問題的對策

4.1優化屏蔽門絕緣設計方案

在新線設計上，對于屏蔽門絕緣措施應進行詳盡的方案比選。針對絕緣材料本身的絕緣性能、空氣濕度、爬電距離，電氣絕緣間隙等對絕緣效果的影響，在絕緣系統設計上采取了相應的措施。絕緣體材料選用應滿足強度、絕緣阻值及適應環境要求；結構設計應控制電氣絕緣間隙及爬電距離、設計必要的防水結構、減少屏蔽門結構與土建的接觸點、采用特殊絕緣涂層、分段絕緣設計、正線以車廂為單位，端門獨立絕緣設計、端門門檻可拆卸設計；接口設計應控制門檻與站臺板間隙、控制屏蔽門與吊頂間隙、控制屏蔽門與端門墻面間隙、控制屏蔽門與管道距離，此外，列車車廂相對大地有一定的電位差，為了乘客上下列車時的安全，需確保屏蔽門與列車車廂處于等電位狀態。屏蔽門上下部采用絕緣板，螺桿采用絕緣套進行連接。

4.2控制屏蔽門的安裝質量

首先，應做好產品的質量控制與工藝控制工作。門體與軌道等電位連接電纜、門體等電位連接電纜的各種線纜的規格要充分滿足過流要求，門體內各類非金屬材料的阻燃性能必須符合規范要求，防止自身材質缺陷造成隱患。其次要重點加強施工過程中的工序控制。下部支撐、立柱、門檻、門機、門體、絕緣層、絕緣套、絕緣膠，每步安裝工序均要逐步逐級嚴格把關，上一道工序的絕緣測試合格后方能進人下一道工序，防止出現問題時無從查找。尤其是門檻與土建之間的碎石、塵土等雜物必須用吸塵設備清理干凈，防止這些建筑垃圾成為接觸點而引起絕緣性能的下降。此外，考慮到端門的特殊結構，為減少端門對絕緣的影響，將端門與正線整側屏蔽門分開絕緣。

另外結合現場管理應做好以下幾點：

1、做好施工過程屏蔽門絕緣材料的成品保護，施土過程中避免二次污染（如在站臺板鋪設及站臺絕緣層施土中采用切實可行的措施阻擋水泥砂漿滲入屏蔽門門檻），并加強質量監督和檢查；

2、合理設置屏蔽門安裝施工過程中的絕緣強度監控點及日常監控；

3、協調好屏蔽門與接口單位的施工順序；

4、對存在的問題及時協調、落實、整改等。

五、站臺絕緣保護措施

1、門系統與軌道連接，列車與門系統之間壓差將降至最小，避免了觸摸電壓帶來的危險。由于門體與站臺結構絕緣，因此門體和站臺土建結構之間可能存在觸摸電壓，為保證乘客不能夠同時觸摸門體的導電部分和站臺非絕緣部分，站臺邊緣應做絕緣處理，使得乘客正常候車時或上下列車時的安全性得到保證。

2、屏蔽門站臺絕緣層采用絕緣地板，絕緣層敷設寬度為：站臺側900～2000mm、端門外側（軌道側）1500mm。絕緣層敷設由獨立絕緣地板及輔助絕緣材料構成，并保證對地絕緣值≥0.5M？，同時門檻與站臺地面裝飾層之間，至少預留縫隙，保證站臺絕緣的有效性，并填充絕緣耐火密封膠實現電氣絕緣處理。

3、所有輔助性材料除應滿足本技術要求外，應難燃、無毒，具有環保認證證書，具有在公共大客流場合的使用經驗，不能對乘客健康造成不利影響。

1.密封膠（連接縫填充物）。密封膠用于填充兩塊絕緣地板間隙，間隙的大小應與車站地面裝修石材間隙相配合，密封膠表面應與絕緣地板表面在同一水平面上。其顏色與絕緣地板協調一致，密封膠的填充不能影響絕緣地板的整體敷設效果。

2.底涂及粘結劑。底涂采用環氧底涂等高絕緣性、可防水的底涂材料，為了保證防水效果、必須做防水涂層、以確保防潮效果；自流平層應適應地鐵高客流的環境，與膠水、水泥沙漿須緊密結合，強度不小于0.9Mpa，并滿足地鐵車站2‰的坡度要求；所采用底涂及粘結劑的功能、性能，用于絕緣地板和基礎的粘結應具有良好填補性，干固速度快，粘結強度高，能提高絕緣地板與基礎的粘力。

3.接縫收口材料。接口材料主要功能是將周邊建筑物與絕緣地板隔離開并起裝飾作用，包括站臺絕緣層與其它地面、墻面及屏蔽門門檻等的接口材料。與屏蔽門門檻的接口材料應為絕緣材料，以方便絕緣材料及屏蔽門系統各自的調試、檢測、驗收。材料應為阻燃、無毒，施工維修方便。絕緣地板與墻面、其它地面的接口界面應與裝修專業協調確定，以使整個站臺板的裝修效果協調一致。

4、檢測絕緣層的施工質量

屏蔽門系統在完成了絕緣層施工后，應當對其進行必要的檢查，要求屏蔽門的門體和鋼軌之間的接線端子距離最短，且之間連接的電纜的截面積應當大于50mm2，連接后產生的電阻測量值為0.1Ω。同時，還應采用絕緣搖表進行實際測量，測試的一端連接絕緣區域，一端連接非絕緣區域，這時的阻值應當小于50MΩ。整體鋪設完成后，進行總體絕緣電阻測試，測試電阻應大于等于0.5MΩ，電壓條件為500VDC。

六、結束語

綜上所述，地鐵屏蔽門系統的絕緣問題具有一定的普遍性，在國內外已安裝屏蔽門的地鐵系統中均存在，絕緣下降或失效而引起的安全問題日益凸顯出來，已經引起了各地鐵公司和專業技術人員的高度關注。因此，如何從根本上解決這一問題，需要相關技術人員在理論和實際運用中不斷探索和研究。相信隨著理論研究和實驗的不斷創新，各種新材料、新工藝、新結構的出現，地鐵屏蔽門系統絕緣、接地問題將會得到解決，屏蔽門系統運營的可靠性和安全性將會更高。

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