地鐵屏蔽門系統絕緣方案研究

徐 凱

（深圳地鐵集團運營總部，廣東深圳 518112）

0 引言

為防止乘客上下車時存在觸電的安全風險，地鐵屏蔽門系統在設計上主要采用了屏蔽門門體對車站地絕緣，并在屏蔽門站臺側設置不小于?900??mm?絕緣帶的共同保障方案。但根據調查，在各城市地鐵實際運營中，無論是早期建設的線路還是近期建設的線路，無論是采用早期的絕緣方案還是采用優化后的絕緣方案，都或多或少存在屏蔽門門體及絕緣帶阻值降低甚至失效的問題，由此產生的安全隱患一直困擾著地鐵運營管理人員。

1 屏蔽門系統絕緣基本原理

屏蔽門系統絕緣分為門體絕緣和站臺絕緣帶絕緣?2?部分。列車、屏蔽門、乘客安全防護原理如圖?1?所示，屏蔽門門體與鋼軌軌道采用等電位連接線連接，保障乘客在任何情況下正常上下車時接觸到的物體與車站地均處于絕緣狀態，即使屏蔽門門體與列車帶電，乘客經過屏蔽門上下車時也不會因為電位差而觸電，以此保障乘客人身安全。

2 屏蔽門門體絕緣方案

2.1 門體絕緣方案

屏蔽門門體主要由立柱、機倉、上蓋板、后蓋板、地檻以及下部支撐組成。目前行業內主要采取的絕緣方案是在固定門體的立柱上下部做絕緣隔離，門體其他組件均由立柱支撐，其上下絕緣連接點均設置在乘客不能接觸的位置，上部絕緣緊貼樓板或構造樑，下部絕緣設置在地檻下。

圖1 列車、屏蔽門、乘客安全防護原理（單位：mm）

在實際工程中，屏蔽門立柱上下部絕緣主要有?2?種方式：上部絕緣一是采用螺桿連接方式（圖?2），二是采用伸縮柱方式（圖?3）；下部絕緣一是采用絕緣套方式（圖?4），二是采用絕緣墊方式（圖?5）。根據調查，國內外大部分廠家上部絕緣采用螺桿連接方式，下部絕緣采用絕緣墊方式。

2.2 門體絕緣問題分析

通過對各城市地鐵屏蔽門運行情況進行調研，發現不管采用哪個品牌、哪種方案，門體絕緣都存在不同程度的降低或失效。通過對深圳地鐵某線路從安裝調試到投入運營近??2??年周期的觀察分析，發現主要有以下??4??個問題影響屏蔽門門體絕緣。

（1）隧道金屬粉塵問題。地鐵運行時，車輪與鋼軌接觸產生的金屬粉塵在絕緣組件表面連成線狀，直接將屏蔽門門體與車站地導通，從而導致絕緣下降或失效，此類問題在運行越久的線路表現得越嚴重。同時，由于土建結構空間限制，下部絕緣組件安裝維護空間較小，靠近站臺側絕緣組件很難有效清理，也是導致門體絕緣降低的主要原因。

圖2 螺桿連接方式

圖3 伸縮柱方式

圖4 絕緣套方式

圖5 絕緣墊方式

（2）外界水源問題。因地鐵隧道清洗、結構滲漏水、天氣潮濕等原因導致屏蔽門門體絕緣降低或失效。下部絕緣采用絕緣墊方式的接觸面較大，部分廠家在絕緣墊上設計凹槽以減少接觸面，一旦有水汽滲入將會在凹槽內凝為液態，很難揮發，直接影響門體絕緣，導致采用絕緣墊方式的屏蔽門系統問題尤為嚴重。

（3）接口施工不規范問題。因接口專業未嚴格按照設計預留≥25??mm?的電氣間隙要求施工，導致其他系統設備、管線及支吊架等與屏蔽門門體搭接，直接影響門體絕緣，部分線路還因金屬搭接出現“打火”現象。

（4）絕緣組件材質不良問題。有個別線路因絕緣套材質不良出現裂紋，導致粉塵或水汽浸入，從而導致絕緣降低或失效。

2.3 門體絕緣解決方案

2.3.1 針對隧道金屬粉塵問題

在實際工程應用中，隧道金屬粉塵是不可避免的環境因素。要防止隧道金屬粉塵對絕緣的危害，首先是防止隧道金屬粉塵吸附在絕緣組件表面，但在絕緣組件上增加任何防塵措施都會帶來其他的絕緣問題，因此定期對絕緣組件表面進行清潔是保證良好絕緣最簡單有效的措施。在現有工程實例中下部絕緣可維護空間設計尺寸均偏小，尤其是靠站臺側基本沒有維護空間，因此，在工程設計中，建議土建結構預留充足空間，以便于下部絕緣組件的安裝維護。以絕緣套安裝方式為例，建議屏蔽門下部絕緣設計如圖?6?所示，將絕緣套與站臺側預留間隙由原來的?25??mm?改為?60??mm?及以上，將原絕緣組件整體高度由原來的?150??mm?改為?200??mm?及以上。

圖6 建議屏蔽門下部絕緣設計圖（單位：mm）

2.3.2 針對外界水源和絕緣組件材質問題

建議土建結構及時對滲漏水進行處理，盡可能選擇絕緣套的方式，以減少接觸面積。結合絕緣套出現裂紋的問題，建議選用絕緣良好的屏蔽門絕緣套材料，其主要性能參數要求見表?1。

表1 屏蔽門絕緣套性能參數

2.3.3 針對接口施工不規范問題

設計單位在設計時應充分考慮設計界面，在有條件的情況下，盡量將電氣間隙設計更大。同時，考慮個別系統特殊情況，如針對通風空調系統風管側面、底部保溫棉存在脫落的問題，建議在屏蔽門系統正上方不設計任何管線、設備。此外，各系統施工單位還應加強施工技術交底及施工節點、施工工序工藝的卡控，以保證施工質量。

3 屏蔽門站臺絕緣帶絕緣方案

3.1 絕緣帶絕緣方案

目前，行業內根據敷設方式主要分為暗敷和明敷?2?種方式，但因明敷采用橡膠絕緣材料很難滿足?GB?50157-2013《地鐵設計規范》的防火要求，因此本文只對暗敷絕緣方案進行分析。

目前暗敷絕緣方案主要有?3種：①在絕緣帶地磚下方鋪設絕緣膜；②在絕緣帶地磚下方涂刷環氧樹脂地坪漆；③采用絕緣涂料加絕緣卷材的鋪設方案，如圖?7?所示。

3.2 絕緣帶絕緣問題分析

（1）方案①和方案②在施工時，土建結構面不平整、鋼筋露出、沙石清理不干凈、工序控制不嚴格、成品保護不善等問題都可能影響絕緣效果。例如后期因車站內環境濕度過高、結構滲漏水、清潔用水等導致有水滲入絕緣層，導通絕緣帶與屏蔽門地檻和非絕緣帶之間的填縫間隙，使絕緣阻值降低。同時，上述?2?種方案均采用干拌砂漿水泥，由于砂漿水泥中含有硅酸鹽、氫氧化鈣等導電成分，施工時若絕緣帶與屏蔽門地檻和非絕緣帶間隙隔離處理不當，也極有可能造成絕緣阻值降低，且對分段絕緣影響也較大，在后期運營維護中很難準確判斷問題點，將對運營維護帶來較大困難。

（2）方案③是目前地鐵行業普遍應用的絕緣方案。通過對多個城市地鐵建設、運營調研發現采用該方案，在施工階段施工環境較惡劣的情況下，所有絕緣阻值都大于?0.5??MΩ，絕大部分絕緣阻值還在?5??MΩ?以上，有的甚至達到幾十兆歐。但是運營后，有些線路絕緣仍然出現絕緣阻值降低或失效的問題，通過大量的調查分析發現主要存在以下?3?個問題：①絕緣帶靠屏蔽門地檻側預留間隙施工不規范，設計一般預留?10??mm?作為填縫收口用，但施工完成后預留間隙不足，導致絕緣棒和填縫膠施工困難，施工工藝達不到設計要求，從而導致絕緣阻值降低；②絕緣帶靠屏蔽門地檻側填縫膠施工時，砂石、水汽、雜物等清理不徹底，導致絕緣阻值降低；③施工時干拌砂漿水泥中含有的水分、結構滲水或者后期運營清潔等其他問題導致絕緣帶中的水汽從填縫膠處排出，導通車站地，從而導致絕緣阻值降低。

圖7 絕緣涂料加絕緣卷材的鋪設方案（單位：mm）

3.3 絕緣帶絕緣解決方案

通過對不同方案存在的問題分析，發現采用絕緣涂料加絕緣卷材鋪設的方案要優于早期應用方案。因此本文主要針對采用絕緣涂料加絕緣卷材鋪設方案存在的問題提出解決方案。

（1）針對絕緣帶靠屏蔽門地檻側預留間隙施工不規范問題，建議從設計上考慮將預留間隙施工誤差從?10??mm?改為??15～20??mm，以保證施工空間。

（2）改進絕緣縫設計，建議改進后的絕緣縫施工如圖?8?所示。將原來設在絕緣棒和絕緣密封膠以下的絕緣卷材改為伸出地面，與屏蔽門地檻、地磚表面三者齊平，避免填縫膠施工時砂石、水汽、雜物等清理不徹底帶來的絕緣問題。同時保證絕緣帶和屏蔽門門體形成獨立的絕緣體，當一方絕緣失效時，互不影響。

圖8 改進后的絕緣縫施工圖

（3）嚴格控制施工工藝，保證所有工藝均符合設計和規范要求。同時優化工序，延長干拌砂漿水泥的風干周期，盡量減少地磚鋪設后絕緣帶內產生水汽。

（4）無論采用哪種絕緣方案施工的絕緣帶，運營單位在運營管理中，都應嚴禁用水沖洗絕緣帶。

4 結論與建議

（1）屏蔽門系統絕緣涉及機械、電氣、土建結構、安裝裝修等專業，是一項綜合性較強的工程項目，接口工藝設計及施工接口管理都非常重要。無論采用哪種形式的絕緣方案，都需要在建設階段嚴格卡控每一個環節，才能有力保障絕緣質量。

（2）涉及絕緣要求的系統設備或設施，對防水要求較高。運營管理單位應高度重視屏蔽門系統絕緣的防水管理，發現結構滲漏水、管道滲漏水等其他系統影響屏蔽門系統絕緣時應及時處理，并且嚴格要求車站保潔嚴禁用水沖洗絕緣帶。

（3）無論采用哪種絕緣方案，或多或少都存在絕緣降低或失效的問題，是典型的行業難題。目前行業內已有單位研究屏蔽門門體結構全部采用絕緣材料，對門體絕緣能夠起到較好的作用。在絕緣帶方面，市場上已有廠家生產出高性能絕緣地板，通過對其產品進行實驗發現，泡水?1?個月取出后用毛巾將地磚表面水漬擦拭干凈后用?500??V?兆歐表測試，絕緣電阻仍然接近無窮大；模擬現場情況，安裝地磚后測試數據在?50??MΩ?以上，但兩塊磚縫之間的絕緣阻值則低于?0.5??M Ω。若接縫絕緣阻值問題能夠有效解決，該材料作為絕緣帶的新材料也是一種良好的選擇。