地铁站台屏蔽门的绝缘与接地处理

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摘要：本文分析了地铁站台屏蔽门系统接地和绝缘的原因，给出了接地和绝缘方案，同时，提供了施工检测标准。

关键词：屏蔽门；接地；绝缘

中图分类号：U231+.3 文献标识码：A 文章编号：

引言：

为了提高地铁运营安全，防止乘客有意外或无意跌落轨道发生事故，目前国内新建的地铁、轻轨等轨道交通站台边缘，均安装了与列车相应的屏蔽门。一些建设较早原先未安装屏蔽门的车站，现在已经或正在加装站台屏蔽门。因地铁车辆是由直流电机牵引，钢轨作为回流轨，且钢轨与大地绝缘，当列车进站时，钢轨与大地之间有可能产生较大的电位差。为了确保乘客上下车时不产生跨步电压，并防止列车进出站时乘客触摸站台屏蔽门发生危害或不适，站台屏蔽门需要进行绝缘处理，且门体与轨道保持等电位。

屏蔽门系统是一个典型的机电一体化产品,安装于地铁、轻轨等交通车站站台边缘,将车站站台与行车隧道区域隔离开，设有与列车门相对应, 可多级控制开启与关闭滑动门的连续屏障,简称屏蔽门。既然是一个电气系统，又涉及到人身安全，自然不能忽视接地和绝缘的问题。这其中的接地就属于保护接地。

所谓接地，简单地说就是各种设备与大地的电气连接，其目的是保证设备正常和安全运行，为建筑物或人身的安全准备条件。按其作用不同，分为防雷接地、工作接地、保护接地、防静电接地、电磁屏蔽接地及电子设备信号接地。而绝缘是指阻止两个导电体接通的状态。本文针对地铁站台屏蔽门系统，分析其接地原因和绝缘措施，以及实施方案和检测标准。

接地和绝缘的原因

1. 跨步电压

为了弄清屏蔽门系统的接地原因，首先来了解一个名词“跨步电压”。跨步电压是指当人的两足分别站在地面上具有不同对“地”电位的两处时，在人的两足之间所承受的电位差或电压。此概念的延伸，当人的四肢或身体的任何两点接触具有不同对“地”电位的两处时，都会产生跨步电压。当土壤中存在大接地电流时，在地面上就会呈现跨步电压。根据对土壤中电流场的分析、计算可知，跨步电压的大小主要与接地电流的大小、人与接地体之间的距离、跨步的大小和方向及土壤电阻率等因素有关。一般距接地体愈远处，跨步电压愈小，跨步愈小，跨步电压愈小。所以在可能形成跨步电压的电气设备周围要设置围栏，实行安全隔离，发现邻近有高压线触地时，不要大步奔跑，而要单足或并足跳离线路触地点。

2. 接地和绝缘的原因

地铁列车采用直流供电系统，并且把钢轨作为回流轨，直接连到牵引变电站，为了防止迷散电流对地下金属管线的电腐蚀，钢轨和大地采用绝缘安装。为了接地，钢轨通过牵引变电所的接地母排和地网连接。这样，钢轨和大地之间存在电位差。屏蔽门门体结构的顶部和底部采用绝缘安装，即屏蔽门门体和大地是绝缘的。

根据城市轨道交通站台设计关于绝缘和等电位的要求，在屏蔽门投入运营后，屏蔽门门体和钢轨要保证等电位，即屏蔽门门体和钢轨要采用等电位连接。由于钢轨和大地之间存在电位差，那么屏蔽门门体和大地之间也就存在电位差。一旦当乘客上车手接触到门体或一只脚踩屏蔽门踏步板，而另一只脚踩大地时，在乘客身体内就有电流流过，这就是所谓的跨步电压的作用，这个电位差如果过大会危及乘客人身安全，为防止此电位差的形成则采用相应安全绝缘处理。不过有些地铁项目已经开始采用第三轨，钢轨不再作为回流轨，并且这也是一种趋势，在这种情况下，屏蔽门不再进行绝缘及等电位处理，因此站台绝缘和接地方案的设计必须是在“当列车采用钢轨作为回流轨”的前提条件下。

接地和绝缘方案措施

1. 系统接地方案

针对屏蔽门系统接地要求，屏蔽门单元之间电气连接成一个等电位体，再连接至钢轨，确保乘客不会因屏蔽门与车体的电位差受到电击。分析门机系统机械结构，通过顶箱及踏步板内连续的接地铜排（也可以用电缆代替）以及接地导线将安全门的各金属部件相连，达到等电位的要求。如图1 所示。

在门体内部，利用接地导线将各种金属部件连接到铜排（或电缆）上，然后将铜排（或电缆）接至连接电缆。连接电缆最后连到离端门10~20m 处钢轨的连接孔上，以确保门体与列车车体等电位。

2. 系统绝缘方案

为了避免乘客触电的危险，将屏蔽门整个下部支撑结构的表面涂上特殊的绝缘材料，同时在屏蔽门前方900mm 范围内铺设了橡胶地板，达到了双重绝缘的效果，简称橡胶地板方案。还可以在站台层内敷设绝缘薄膜的方式，形成绝缘带，也可以达到同样的效果，简称绝缘薄膜方案。

（1）橡胶地板方案

橡胶地板电阻值较高，敷设在地面面层，乘客防电击的安全系数大大提高，同时也达到了车站的整体装修效果。具体做法为在距离屏蔽门边约900mm 宽，站台通长范围内敷设3.5mm 厚的橡胶地板，基面到完成面的预留厚度为8mm。方案示意图如图2。

（2）绝缘薄膜方案

本方案采取在地铁站台实体中设置绝缘层的方式，即地下预埋绝缘薄膜的形式，形成绝缘带，每侧分若干段，方案示意图见图3。

图1 屏蔽门系统接地图

图2 橡胶地板方案示意图

图3 绝缘薄膜方案示意图

接地和绝缘的检测标准

屏蔽门系统接地时，要求屏蔽门门体与钢轨连接接线端子的距离必须为最短距离，根据地铁站台屏蔽门和铁轨的布置，门体和钢轨的最短距离约20m 左右。连接电缆的横截面积必须达到50mm2，连接后电阻应小于0.1Ω。橡胶地板或绝缘薄膜铺设过程中，每个单元铺完后，单独做绝缘测试，采用绝缘摇表(兆欧表)，测试脚一端接绝缘区，一端接非绝缘区，其阻值应不小于50MΩ。工作完成后，进行总体绝缘电阻测试，测试电阻应大于等于0.5MΩ，电压条件为500V DC。

绝缘隐患的解决措施

强化安装控制措施

要做好产品的工艺控制和质量控制。门体等位连接电缆、门体与轨道等电位连接电缆的各种线缆的规格要充分满足过流要求，门体内各类非金属材料的阻燃性能必须符合规范要求，防止自身材料的缺陷造成的隐患。

引入接轨电流监测装置

加强日常保养与维护检查

外部接触与粉尘侵入是造成站台屏蔽门绝缘性能下降的主要原因。为此要加强巡查，重点关注吊筋、桥架等可能与站台屏蔽门上部结构接触的外部设备，尤其是防范风管或水管金属保温层脱落引起的搭接；要加强日常保养，及时对门内、门槛下的粉尘进行清理，防止粉尘受潮后形成导体；要加强绝缘检查，定期对门体的不同位置进行绝缘电阻测试，发现绝缘异常后立即查找分析原因。落实整改措施。

绝缘异常时接地处理

当站台屏蔽门设备绝缘性能过低且故障暂时无法排除时，为了防止电流过大对设备造成损坏，对控制电源和驱动电源采用隔离变压器输出的站台屏蔽门，可以考虑临时将门体与钢轨的等电位接地断开，但须将钢轨电位限位装置处于合闸状态。由于电源经隔离变压器输出，因此门体绝缘不良时，其自身不足以影响乘客人身安全，但为防止因电位差给乘客带来的不利或伤害，在接地线断开期间需采取措防止电位过高。为了防止杂散电流对土建结构的腐蚀，此方法仅作为短时间内的应急处理措施。

结束语：

地铁站台屏蔽门系统是一个复杂的机电控制系统，应用在涉及人身安全的地铁环境中，所处环境人员密集，人流量大，列车特殊的工作条件导致在进站时屏蔽门门体与大地之间有一定的电位差，为保证乘客人身安全，设备必须良好接地，并在屏蔽门边缘沿站台做好绝缘措施，以此来达到安全、舒适、节能的候车环境。

参考文献：

[1] 林望先.广州地铁2 号线EMCS 系统接地技术探讨[J].都市快轨交通,2005,18(1):70-71.

[2] 京港地铁股份有限公司.北京市轨道交通大兴线工程安全门系统招标文件[G].北京, 2009.