軌道交通屏蔽門絕緣問題的研究及整改方案

駱卓祺

摘 要：對軌道交通屏蔽門系統出現的絕緣問題進行了統計，從外部環境與內部連接兩方面詳細分析了軌道交通屏蔽門絕緣問題的成因，從控制技術、絕緣技術、整改措施三個層面提出了整改方案，尤其在泄漏電流監控裝置的實際應用方面作了相關描述。

關鍵詞：軌道交通 屏蔽門絕緣 泄漏電流監控裝置

中圖分類號：U229 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）05（b）-0251-02

Abstract：This article Carries out statistics of the insulation problems of rail transit platform screen door system， From the two aspects between the external environment and the internal connection， complete analysis of the causes of the insulation problems of rail transit platform screen door system， from the three aspects of control technology， insulation technology， corrective measures proposed rectification scheme. Especially in the actual application of the leakage current monitoring device has made the related description.

Key words：Rail transportation；Insulation of platform screen door system；The leakage current monitoring device

廣州地鐵線網已開通運營164個車站，所有車站均采用了屏蔽門/安全門系統設計（以下簡稱屏蔽門系統）。為了乘客安全，設計上屏蔽門系統與軌道間連接著等電位線。但這也帶來了另外一個問題，就是各線均存在屏蔽門系統絕緣偏低出現放電現象。這不但對相關設備設施造成不同程度的損害，也對消防安全和車站服務造成一定的影響。

1 存在問題

2002年開始第一條線路的屏蔽門系統在廣州地鐵二號線建成并投入使用，后來截至2010年，先后又有7條線路（除APM外）的屏蔽門建成。在這橫跨8年，先后投入使用的8條線屏蔽門系統中，對地絕緣都遠達不到設計標準0.5MΩ水平。盡管我們開展了大量的現場整治工作，還專門成立了《廣州地鐵鋼軌電位過高和屏蔽門放電分析及解決措施研究》項目組，對屏蔽門對地絕緣進行研究，但效果仍不甚理想。最近一次的屏蔽門絕緣測試表明，大多數屏蔽門絕緣電阻處在0.01～0.2MΩ左右，離設計標準0.5MΩ水平仍相距甚遠。

縱觀目前國內軌道交通行業，屏蔽門絕緣問題不容樂觀，國內城市如上海、北京、天津、深圳、南京、重慶、成都等都面臨類似的問題，且就目前技術而言無法根除。

2 原因分析

目前屏蔽門系統接地情況：為了避免乘客上下車時由于軌電位高而發生觸電的危險，屏蔽門框架是作對地絕緣處理的，而與鋼軌之間通過電纜連接形成等電位。但目前的屏蔽門對地絕緣普遍較低，所有線路屏蔽門的絕緣電阻均未能達到0.5MΩ的設計標準，大多數是在200Ω左右，有些站點絕緣甚至為零。屏蔽門系統絕緣不達標，軌電流通過等電位線流向絕緣薄弱處，并產生放電效應，嚴重影響地鐵的運營安全及乘客的人身安全。根據對已發生放電故障的檢查分析，造成絕緣低和放電的原因主要有以下幾方面。

2.1 屏蔽門自身絕緣部件與非絕緣部件之間間隙過小絕緣距離不夠，甚至存在局部接觸，引起放電

如五號線屏蔽門由于門機吊掛件的上半部分、導向蓋板以上的固定面板與大地等電位連接，而且因屏蔽門系統機械設計上存在過多可調節點，結構穩定性較差，不穩定的結構和本身較小的設計間隙，使得屏蔽門絕緣間隙得不到可靠的保證。在設計圖紙中，上蓋板螺栓與下蓋板擋風屏才約4mm，大型設備在震動運行的環境下，4mm的微小間隙，非常難保證。上蓋板與下蓋板間隙雖然有約20mm，但是下蓋板打開時，也很容易碰到上蓋板。間隙小是導致屏蔽門發生放電故障的主要原因，據五號線屏蔽門放電故障的統計，從2009年12月開通至2010年12月，屏蔽門放電故障共發生28次，其中17次是上蓋板與下蓋板之間的間距過小引起的。

2.2 屏蔽門自身絕緣部件與車站房建設備之間的間隙過小，絕緣距離不夠引起放電，如屏蔽門與搪瓷鋼板、裝修龍骨等之間出現放電

在各車站墻體（玻璃墻板、搪瓷鋼板、不銹鋼板、水泥墻體）在收口時，必須保證與屏蔽門端門之間的間隙大于20mm。但現在各線均存在墻體（不銹鋼板、水泥墻體）與屏蔽門端門的間隙不達標，有的甚至直接接觸的現象，該現象直接導致屏蔽門接通大地，這種施工造成的問題也是導致屏蔽門發生放電故障的主要原因。據五號線屏蔽門放電故障的統計，從2009年12月開通至2010年12月，屏蔽門放電故障共發生28次，其中11次是端門與土建結構之間的間隙過小引起的；據二/八、三北等新開通線路屏蔽門放電故障的統計，從2010年9月開通至2010年12月，屏蔽門放電故障共發生10次，其中2次是端門與土建結構之間的間隙過小引起的。

2.3 屏蔽門自身絕緣部件與其它專業設備或管線之間間隙過小絕緣距離不夠引起放電，如屏蔽門與信號、攝像頭等弱電設備的金屬線管、風管支架之間出現放電

在新線開通初期尤為明顯，因在新線各系統設備和管線施工安裝時，對相互間絕緣要求缺乏足夠的重視和監督。據二/八、三北等新開通線路屏蔽門放電故障的統計，從2010年9月開通至2010年12月，屏蔽門放電故障共發生10次，其中8次是屏蔽門與其它專業設備或管線之間間隙過小引起的。

2.4 屏蔽門系統絕緣件受周邊環境影響較大，且由于老化將導致絕緣性能或機械性能下降，但缺少可靠的判定依據和檢測手段

采購絕緣件時一般有使用壽命及常用機械性能描述，但在未達到使用壽命期限前，絕緣件的特性因外部環境潮濕、灰塵、振動等因素變化，可能導致絕緣性能或機械性能下降，并在軌電位過高的情況下產生絕緣擊穿，引起屏蔽門系統不同電位之間的打火現象。往往這種情況發生后，我們查驗周邊絕緣件，發現絕緣性能無異常，外觀無破損變形，無法重構燒毀絕緣件的狀態，影響了對絕緣件的分析。另外，我們咨詢了專門的檢驗機構，送檢的現場成型絕緣件僅可以獲取絕緣特性，而抗拉強度、剪切強度、彈性模量（抗彎、抗拉）等機械特性和材料的燃燒特性均需要提供規定形狀、數量的樣品，因此無法判定長期使用后的絕緣件使用仍滿足使用要求。

3 整改方案

3.1 增加屏蔽門泄漏電流監控裝置

增加屏蔽門接軌地線開關及檢測控制裝置，一旦檢測到泄漏電流，自動控制軌電位限制裝置合閘，在軌電位限制裝置合閘后再使屏蔽門與鋼軌等電位電纜斷開，切斷接地電流，從而避免了屏蔽門的打火。此時軌電位限制裝置處于閉合位置，從而限制了鋼軌對地電壓，即使屏蔽門等電位電纜斷開，也不會造成門軌間電壓差過大。在臺灣，同類的智能鋼軌電位限制裝置，于2012年應用于臺灣地鐵內湖線，安全穩定運行至今[1]；在廣州，試驗站于2013年應用，穩定運行至今；可見，增加電流檢測、電位合閘控制裝置可以較好地解決屏蔽門系統站臺絕緣問題。

3.2 拆除屏蔽門等電位電纜，改接車站建筑接地點，并對站臺側屏蔽門框架表面作絕緣處理

我們分別在現場對列車進站前、進站停穩后、出站時的等電位電流進行測量，發現列車在進站停穩后等電位線電流讀數為0或無限接近于0，而在列車進站前和出站時的運行狀態才有明顯電流讀數。因此，當列車停站時，軌電位峰值在大部分時間內處于較低的電壓水平，在目前列車運行狀況下，高峰期列車停站時的軌電位對地電壓最高是38V，絕大多數在36V以下。如能對站臺側屏蔽門的金屬構件表面做絕緣處理（如貼絕緣膜或噴涂絕緣材料等[2-3]）后，拆除屏蔽門與軌道的等電位連接電纜，改接到車站建筑的接地點，應該可以解決乘客觸電和跨步電壓的問題。該方案仍需論證研究安全性后才能確定屏蔽門的接地問題。

新線路建設時期明確要求屏蔽門系統本身或屏蔽門與其他專業存在兩個不同電位的金屬件之間的絕緣距離應不小于20mm。一方面需注意控制屏蔽門系統本身的絕緣收口的安裝質量，另一方面需加強現場各相關專業的施工配合管理，采取相應的技術和管理措施，確保各系統設備及其管線之間的間隙不小于20mm。

4 結語

屏蔽門系統已經廣泛應用于軌道交通運輸系統之中，而屏蔽門絕緣問題將是未來需要極力解決的課題之一，通過技術革新、思路革新，保障乘客安全，保障設備安全。

參考文獻

[1] 祝建成，陳樹亮.城市軌道屏蔽門系統的站臺絕緣安裝研究[J].鐵路計算機應用，2014（7）：62-64.

[2] 馬洪亮.地鐵站臺屏蔽門等電位與絕緣系統研究[J].機車電傳動，2011（3）：49-51.

[3] 劉永紅.成都地鐵屏蔽門絕緣問題及處理[J].鐵道工程學報，2014（4）：117-120.