淺論屏蔽門絕緣及與鋼軌等電位的安全措施

趙鵬 趙玉海

摘? 要：近些年，隨著中國軌道交通工程項目的迅速增長，大量新技術、新工藝逐漸應用于軌道交通行業，隨之產生了一些新型的安全問題。該文通過對我國軌道交通屏蔽門與鋼軌之間等電位連接情況的分析，提出了采取新工藝和新技術的建議，不僅對提高城市軌道交通安全控制水平提供了一定的理論借鑒意義，還具有較強的可操作性。

關鍵詞：軌道交通? 地鐵? 屏蔽門? 站臺門? 安全門? 等電位? 絕緣? 安全? 監控

中圖分類號：U229 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）11（c）-0076-02

近幾年，各個大中城市軌道交通客流量不斷快速增長，北京、上海、廣州等城市表現尤為明顯，目前日均1000萬的客流量已成為常態。為了避免出現乘客或物品掉落軌行區引發安全事故的情況，大多數軌道交通線路均將屏蔽門（或稱站臺門、安全門）系統作為標準配置納入統一設計和采購中來。

世界各國城市軌道交通的供電電壓大都在DC 600～1500V之間?？紤]到列車在運行時的回流與屏蔽門和大地之間的電位差對乘客可能形成的安全隱患，目前世界上的軌道交通線路在設計屏蔽門時均根據相關規范標準，要求屏蔽門采用絕緣設計，并與鋼軌進行等電位連接。

中華人民共和國住房和城鄉建設部《城市軌道交通站臺屏蔽門系統技術規范CJJ 183-2012》4.4.8條中規定：當采用鋼軌作回流軌時，屏蔽門應與鋼軌進行等電位連接……單側站臺門體與車站土建結構之間的絕緣電阻在500VDC下不應小于0.5MΩ……地面應設置距離門體不小于900mm的絕緣區域……4.4.9條中規定：當鋼軌不作回流軌時，屏蔽門應通過接地端子連接車站的接地網。

根據規范要求，屏蔽門底部與土建站臺板、上部與土建結構梁、側面與站臺裝修層、正線與端門、端門與土建結構柱、站臺靠近屏蔽門2m范圍內的站臺裝修層等多處部位均需進行絕緣處理。目前國內大部分城市軌道交通項目中，門體絕緣方式為上部采用絕緣套筒，下部敷設絕緣墊方案。每側屏蔽門在系統內部使用等電位連接：使用柔性導線將各金屬部件（如門檻、固定門門框、立柱等）連接成等電位體。站臺門內部等電位連接后每側站臺的屏蔽門設置一個與軌道的連接點，使得軌道到屏蔽門門體上任何一點的總電阻都小于0.4Ω。因此，軌道和站臺門構架之間的電位差維持在一個足夠低的水平，消除了同時接觸列車和站臺門構架時產生的電壓危險。

由于絕緣接口的關鍵位置處于地面，受軌道交通運營環境中的塵土、濕度影響，絕緣效果難以保證。單點絕緣失效后，門體絕緣整體失效，且失效點不易發現及修復，目前尚無可以持久保持絕緣的辦法。

當各種不利因素疊加后不僅無法進行安全防護，還將形成新的安全隱患。而且絕緣設計和等電位連接本身還會降低結構可靠性和穩定性，對工程造價、工期、工序、美觀、接口、協調難度產生較大影響。一旦絕緣不能保證，對于乘客的生命及財產安全將存在重大安全隱患。

地檻打火引起的門檻及行李車燒痕如圖1、圖2所示，該文提出以下建議。

1? 工藝上的優化

對乘客容易接觸到的門檻、立柱包板等金屬部件進行工藝上的優化。

1.1 門檻

目前屏蔽門門檻主要采用鋁型材，并在門檻支撐中采用絕緣板和絕緣套等部件進行絕緣處理。因門檻長度最少為113m，且與土建接口距離僅10mm，極易受到灰塵和污水的影響而導致絕緣值達不到設計要求。在實際應用過程中發現，在對鋁型材進行陽極氧化處理后表面可形成氧化鋁薄層，其厚度為5～30μm，硬質陽極氧化膜可達25～150μm。陽極氧化后的鋁或其合金，不僅可提高其硬度和耐磨性，還具有優良的絕緣性，耐擊穿電壓高達2000V，完全可以滿足屏蔽門的絕緣要求。

由于門檻表面一般情況下都設置了不銹鋼防滑板，其對鋁型材門檻產生了有效的保護作用，避免乘客攜帶的硬物、行李箱、高根鞋跟等可能對門檻產生的沖擊力和摩擦力破壞絕緣效果。

對其他門檻材料，可在門檻上粘貼厚度為1～2mm的經陽極氧化處理后的鋁型材防滑板。

當然，為進一步提高絕緣性能，也可在門檻與防滑板之間加裝絕緣材料或用絕緣膠進行粘貼。

1.2 立柱包板

目前屏蔽門立柱包板主要采用不銹鋼材料，由于安裝的立柱也是金屬材料，且與土建結構有直接接觸和連接，一側站臺的連接點多達50個以上，單點絕緣不合格就會導致單側門絕緣不合格，乘客候車時的“倚靠屏蔽門”行為就存在一定的安全隱患。由于選用不銹鋼材料加工成立柱包板的主要原因是其表面光滑、色澤好，如果要使其表面絕緣，采用通常的化學氧化處理會導致不銹鋼表面發黑，絕緣性能也難以得到保證。而采用不銹鋼板表面微弧氧化研磨拋光方法，不僅可保持不銹鋼表面呈現本色，還可在不銹鋼制品表面形成一層強化氧化膜，從而達到絕緣效果。

雖然此項工藝會增加成本，但在實施此項工藝后可取消屏蔽門的絕緣設計，綜合成本將不升反降。

為進一步提高絕緣性能，也可在立柱包板與結構件之間加裝絕緣材料或用絕緣膠進行粘貼。

1.3 其他部位

一般情況下，屏蔽門上部支撐與土建結構的連接位置均進行了絕緣處理，屏蔽門正線單元與端門單元原則上也進行了隔斷處理，但因車站內灰塵和水氣在列車活塞風的施壓下滲透力極大，故需對以上部位在施工過程中及時進行絕緣保護，并加強每月巡檢巡查時的監測，及時修復，以達到絕緣效果。

2? 新技術的研發

由于地鐵行業內對屏蔽門絕緣和等電位連接的爭論一直缺乏數據和案例的支撐，導致在實際工程階段的應用隨業主的要求而存在較大的變化。目前國內部分城市采用在乘客容易接觸到的金屬表面粘貼絕緣膜的方法來防范屏蔽門絕緣失效后產生的安全隱患，或者嘗試在金屬表面噴涂絕緣材料，但由于其絕緣效果無法有效測量，目前在行業內還沒能形成統一的意見和方案。

在此情況下，研發屏蔽門、鋼軌與站臺候車區電位差監控裝置就尤為重要。此裝置應24h不間斷監測屏蔽門、鋼軌與站臺候車區之間的電位差，當出現較大電位差時，根據預設的規則采取系統內警示、聲光報警、斷開安全回路（阻止屏蔽門和車門打開），或自動閉合（實現物理等電位連接）等方式提高對人員和設備的安全保護，并重點對列車即將進站、進站、停靠、乘降、離站、離站后，以及特殊情況下的電位差、電流等數據進行記錄和分析，為提高屏蔽門安全和進行離散電流的研究提供數據支持。

通過設置既有運營線路試驗點，在其各車站增設屏蔽門、鋼軌與站臺候車區電位差監控裝置，可以對目前的各類絕緣實施方案的效果進行檢核，驗證各種絕緣方案的有效性，發現安全隱患。而通過對各種狀況下的電位差、電流進行大數據分析，可以為專家進行絕緣和等電位研究工作提供數據基礎，從而不斷優化屏蔽門技術指標要求。

在既有運營線路試點成功后，通過進行充分的總結和方案的優化，開始設置新建線路試驗點。在征得專家組同意的情況下，嘗試取消目前的屏蔽門絕緣和等電位連接要求，以提高屏蔽門本體結構的穩定性，簡化與土建接口的復雜性，大幅降低屏蔽門成本的同時，提高屏蔽門現場施工的效率，并將節省下來的費用投入到屏蔽門與鋼軌電位差監控裝置的研發和實施上，從而產生良性循環。

在此項裝置試驗并應用成功后，可正式取消目前的屏蔽門絕緣和等電位連接要求，極大地降低了項目成本，并為提高屏蔽門安全和進行離散電流的研究提供進一步的數據支持。

3? 其他

屏蔽門系統對乘客的安全起著至關重要的作用。故此，應本著審慎、安全的態度分步進行新工藝、新技術的應用，在完成試驗、試點、小范圍應用的情況下逐步推進大范圍的實施，并由行業專家組進行全過程指導和監督，對獲取的數據進行分析和研究，不斷修正方案。

在應用成功后，應及時推進相關規范、標準的修改，促進既有線路的改造和新建線路的調整，進一步提高乘運的安全環境。

4? 結語

通過新工藝、新技術的應用，可以從根本上解決屏蔽門的絕緣性能指標和等電位連接要求，從而進一步的保障了乘運人員的安全，避免目前的屏蔽門絕緣設計和等電位連接方式對結構可靠性、穩定性的損害，對鋼軌打孔以及信號系統的影響，并且可以起到降低工程造價、縮短工期、減少工序的作用。而由于簡化了屏蔽門、軌道、土建、裝修之間的接口，也會降低業主方的項目管理協調難度。

參考文獻

[1] 中華人民共和國住房和城鄉建設部.CJJ 183-2012，城市軌道交通站臺屏蔽門系統技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2012.

[2] 北京市規劃委員會、北京市質量技術監督局.DB11-995-2013，城市軌道交通工程設計規范[S].北京：北京市質量技術監督局辦公室，2013.

[3] 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.GB/T 30013-2013，城市軌道交通試運營基本條件[S].北京：中國標準出版社，2013.