轨道交通屏蔽门绝缘问题的研究及整改方案

摘 要：对轨道交通屏蔽门系统出现的绝缘问题进行了统计，从外部环境与内部连接两方面详细分析了轨道交通屏蔽门绝缘问题的成因，从控制技术、绝缘技术、整改措施三个层面提出了整改方案，尤其在泄漏电流监控装置的实际应用方面作了相关描述。

关键词：轨道交通 屏蔽门绝缘 泄漏电流监控装置

中图分类号：U229 文献标识码：A 文章编号：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

广州地铁线网已开通运营164个车站，所有车站均采用了屏蔽门/安全门系统设计（以下简称屏蔽门系统）。为了乘客安全，设计上屏蔽门系统与轨道间连接着等电位线。但这也带来了另外一个问题，就是各线均存在屏蔽门系统绝缘偏低出现放电现象。这不但对相关设备设施造成不同程度的损害，也对消防安全和车站服务造成一定的影响。

1 存在问题

2002年开始第一条线路的屏蔽门系统在广州地铁二号线建成并投入使用，后来截至2010年，先后又有7条线路（除APM外）的屏蔽门建成。在这横跨8年，先后投入使用的8条线屏蔽门系统中，对地绝缘都远达不到设计标准0.5MΩ水平。尽管我们开展了大量的现场整治工作，还专门成立了《广州地铁钢轨电位过高和屏蔽门放电分析及解决措施研究》项目组，对屏蔽门对地绝缘进行研究，但效果仍不甚理想。最近一次的屏蔽门绝缘测试表明，大多数屏蔽门绝缘电阻处在0.01～0.2MΩ左右，离设计标准0.5MΩ水平仍相距甚远。

纵观目前国内轨道交通行业，屏蔽门绝缘问题不容乐观，国内城市如上海、北京、天津、深圳、南京、重庆、成都等都面临类似的问题，且就目前技术而言无法根除。

2 原因分析

目前屏蔽门系统接地情况：为了避免乘客上下车时由于轨电位高而发生触电的危险，屏蔽门框架是作对地绝缘处理的，而与钢轨之间通过电缆连接形成等电位。但目前的屏蔽门对地绝缘普遍较低，所有线路屏蔽门的绝缘电阻均未能达到0.5MΩ的设计标准，大多数是在200Ω左右，有些站点绝缘甚至为零。屏蔽门系统绝缘不达标，轨电流通过等电位线流向绝缘薄弱处，并产生放电效应，严重影响地铁的运营安全及乘客的人身安全。根据对已发生放电故障的检查分析，造成绝缘低和放电的原因主要有以下几方面。

2.1 屏蔽门自身绝缘部件与非绝缘部件之间间隙过小绝缘距离不够，甚至存在局部接触，引起放电

如五号线屏蔽门由于门机吊挂件的上半部分、导向盖板以上的固定面板与大地等电位连接，而且因屏蔽门系统机械设计上存在过多可调节点，结构稳定性较差，不稳定的结构和本身较小的设计间隙，使得屏蔽门绝缘间隙得不到可靠的保证。在设计图纸中，上盖板螺栓与下盖板挡风屏才约4mm，大型设备在震动运行的环境下，4mm的微小间隙，非常难保证。上盖板与下盖板间隙虽然有约20mm，但是下盖板打开时，也很容易碰到上盖板。间隙小是导致屏蔽门发生放电故障的主要原因，据五号线屏蔽门放电故障的统计，从2009年12月开通至2010年12月，屏蔽门放电故障共发生28次，其中17次是上盖板与下盖板之间的间距过小引起的。

2.2 屏蔽门自身绝缘部件与车站房建设备之间的间隙过小，绝缘距离不够引起放电，如屏蔽门与搪瓷钢板、装修龙骨等之间出现放电

在各车站墙体（玻璃墙板、搪瓷钢板、不锈钢板、水泥墙体）在收口时，必须保证与屏蔽门端门之间的间隙大于20mm。但现在各线均存在墙体（不锈钢板、水泥墙体）与屏蔽门端门的间隙不达标，有的甚至直接接触的现象，该现象直接导致屏蔽门接通大地，这种施工造成的问题也是导致屏蔽门发生放电故障的主要原因。据五号线屏蔽门放电故障的统计，从2009年12月开通至2010年12月，屏蔽门放电故障共发生28次，其中11次是端门与土建结构之间的间隙过小引起的；据二/八、三北等新开通线路屏蔽门放电故障的统计，从2010年9月开通至2010年12月，屏蔽门放电故障共发生10次，其中2次是端门与土建结构之间的间隙过小引起的。

2.3 屏蔽门自身绝缘部件与其它专业设备或管线之间间隙过小绝缘距离不够引起放电，如屏蔽门与信号、摄像头等弱电设备的金属线管、风管支架之间出现放电

在新线开通初期尤为明显，因在新线各系统设备和管线施工安装时，对相互间绝缘要求缺乏足够的重视和监督。据二/八、三北等新开通线路屏蔽门放电故障的统计，从2010年9月开通至2010年12月，屏蔽门放电故障共发生10次，其中8次是屏蔽门与其它专业设备或管线之间间隙过小引起的。

2.4 屏蔽门系统绝缘件受周边环境影响较大，且由于老化将导致绝缘性能或机械性能下降，但缺少可靠的判定依据和检测手段

采购绝缘件时一般有使用寿命及常用机械性能描述，但在未达到使用寿命期限前，绝缘件的特性因外部环境潮湿、灰尘、振动等因素变化，可能导致绝缘性能或机械性能下降，并在轨电位过高的情况下产生绝缘击穿，引起屏蔽门系统不同电位之间的打火现象。往往这种情况发生后，我们查验周边绝缘件，发现绝缘性能无异常，外观无破损变形，无法重构烧毁绝缘件的状态，影响了对绝缘件的分析。另外，我们咨询了专门的检验机构，送检的现场成型绝缘件仅可以获取绝缘特性，而抗拉强度、剪切强度、弹性模量（抗弯、抗拉）等机械特性和材料的燃烧特性均需要提供规定形状、数量的样品，因此无法判定长期使用后的绝缘件使用仍满足使用要求。

3 整改方案

3.1 增加屏蔽门泄漏电流监控装置

增加屏蔽门接轨地线开关及检测控制装置，一旦检测到泄漏电流，自动控制轨电位限制装置合闸，在轨电位限制装置合闸后再使屏蔽门与钢轨等电位电缆断开，切断接地电流，从而避免了屏蔽门的打火。此时轨电位限制装置处于闭合位置，从而限制了钢轨对地电压，即使屏蔽门等电位电缆断开，也不会造成门轨间电压差过大。在台湾，同类的智能钢轨电位限制装置，于2012年应用于台湾地铁内湖线，安全稳定运行至今[1]；在广州，试验站于2013年应用，稳定运行至今；可见，增加电流检测、电位合闸控制装置可以较好地解决屏蔽门系统站台绝缘问题。

3.2 拆除屏蔽门等电位电缆，改接车站建筑接地点，并对站台侧屏蔽门框架表面作绝缘处理

我们分别在现场对列车进站前、进站停稳后、出站时的等电位电流进行测量，发现列车在进站停稳后等电位线电流读数为0或无限接近于0，而在列车进站前和出站时的运行状态才有明显电流读数。因此，当列车停站时，轨电位峰值在大部分时间内处于较低的电压水平，在目前列车运行状况下，高峰期列车停站时的轨电位对地电压最高是38V，绝大多数在36V以下。如能对站台侧屏蔽门的金属构件表面做绝缘处理（如贴绝缘膜或喷涂绝缘材料等[2-3]）后，拆除屏蔽门与轨道的等电位连接电缆，改接到车站建筑的接地点，应该可以解决乘客触电和跨步电压的问题。该方案仍需论证研究安全性后才能确定屏蔽门的接地问题。

新线路建设时期明确要求屏蔽门系统本身或屏蔽门与其他专业存在两个不同电位的金属件之间的绝缘距离应不小于20mm。一方面需注意控制屏蔽门系统本身的绝缘收口的安装质量，另一方面需加强现场各相关专业的施工配合管理，采取相应的技术和管理措施，确保各系统设备及其管线之间的间隙不小于20mm。

4 结语

屏蔽门系统已经广泛应用于轨道交通运输系统之中，而屏蔽门绝缘问题将是未来需要极力解决的课题之一，通过技术革新、思路革新，保障乘客安全，保障设备安全。

参考文献

[1] 祝建成，陈树亮.城市轨道屏蔽门系统的站台绝缘安装研究[J].铁路计算机应用，2014（7）：62-64.

[2] 马洪亮.地铁站台屏蔽门等电位与绝缘系统研究[J].机车电传动，2011（3）：49-51.

[3] 刘永红.成都地铁屏蔽门绝缘问题及处理[J].铁道工程学报，2014（4）：117-120.