地鐵屏蔽門絕緣問題淺析與探討

【摘要】 隨著地鐵城市化的發(fā)展，選擇軌道交通來改善交通條件已成為當(dāng)前城市建設(shè)的重要特征和發(fā)展趨勢，屏蔽門系統(tǒng)在節(jié)能、改善地鐵乘車環(huán)境和提高城市軌道交通系統(tǒng)安全性等方面取得的成效已得到廣泛認(rèn)可，軌道交通直接服務(wù)于乘客，對安全性要求較高，如何提高線路安全性成為整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和施工的關(guān)鍵。屏蔽門作為乘客上下車的主要通道設(shè)施，其安全性尤為重要，絕緣問題又是屏蔽門安全性的重要組成部分，文章主要闡述了屏蔽門在絕緣方面存在的問題，并在此基礎(chǔ)上，提出了有效的解決對策，僅供參考。

【關(guān)鍵詞】 屏蔽門 絕緣 問題 對策

一、屏蔽門與地絕緣的原因

地鐵車輛采用直流牽引供電系統(tǒng)，鋼軌作為回流排，直接連至牽引變電所。鋼軌與大地采用絕緣安裝，以避免雜散電流對地下金屬管線和混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋等造成電腐蝕。因此，鋼軌與大地之間存在電位差，而車輛與鋼軌等電位，故使地鐵列車的車體外殼與大地存在電位差。屏蔽門安裝在站臺(tái)邊緣，與列車車體之間的距離很近（約200mm），為保證足夠的強(qiáng)度，屏蔽門門體立柱和門框均為金屬材質(zhì)（大部分地鐵路線屏蔽門外露材料采用不銹剛，部分采用鋁合金），與列車金屬外露材料類似，如果屏蔽門與大地連通，當(dāng)乘客上下車時(shí)若同時(shí)接觸到列車車體和屏蔽門門體兩種不同電位的金屬材質(zhì)，由于列車車體的外皮可能存在較大電位，使得車體與屏蔽門間會(huì)出現(xiàn)電位差，給上下車的乘客造成危害或帶來不適。

為此，相關(guān)規(guī)范要求地鐵屏蔽門系統(tǒng)需要采用滿足絕緣電阻要求的絕緣安裝，屏蔽門結(jié)構(gòu)門體以及站臺(tái)邊緣一定范圍的地面和墻面均應(yīng)作絕緣處理。

二、屏蔽門的絕緣結(jié)構(gòu)

地鐵屏蔽門系統(tǒng)包括由機(jī)械和電氣兩部分構(gòu)成，其中機(jī)械部分包括門體結(jié)構(gòu)和門機(jī)系統(tǒng)。根據(jù)CJ/T 236-2006《城市軌道交通站臺(tái)屏蔽門》第5.3.6節(jié)要要求，門體與車站結(jié)構(gòu)之間的絕緣電阻不小于0.5MΩ，屏蔽門門體的的對地絕緣主要通過絕緣安裝實(shí)現(xiàn)，同時(shí)站臺(tái)層一定范圍通過絕緣施工實(shí)現(xiàn)對地絕緣，只有兩種絕緣都達(dá)到要求，才能實(shí)現(xiàn)絕緣設(shè)計(jì)的目的。

屏蔽門門體的絕緣安裝方法國內(nèi)外各廠家類似，即在門體結(jié)構(gòu)頂部和底部采用絕緣套、絕緣板及空氣間隙等方式進(jìn)行絕緣安裝，根據(jù)地鐵規(guī)范，把站臺(tái)邊緣距離屏蔽門2m左右設(shè)置為站臺(tái)絕緣區(qū)域，在站臺(tái)裝修層下敷設(shè)絕緣層。同時(shí)在屏蔽門端門內(nèi)外兩側(cè)1m寬地面范圍，端門內(nèi)外兩側(cè)墻面2m高范圍（寬度同地面）也設(shè)置為絕緣區(qū)。以實(shí)現(xiàn)屏蔽門門體與大地之間的絕緣，避免跨步電壓對人體造成危害。電氣系統(tǒng)一般通過隔離變壓器使屏蔽門電源系統(tǒng)與市電的大地實(shí)現(xiàn)絕緣隔離，隔離電阻一般不小于5MΩ。

三、屏蔽門絕緣的問題成因分析

從目前國內(nèi)外站臺(tái)屏蔽門的安裝與使用情況來看，站臺(tái)門體設(shè)備與站臺(tái)土建結(jié)構(gòu)的絕緣處理始終是個(gè)困擾供貨商以及安裝與使用單位的老大難問題，常見問題表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

3.1驗(yàn)收時(shí)絕緣難以達(dá)標(biāo)

絕大部分屏蔽門絕緣系統(tǒng)在竣工驗(yàn)收時(shí)，達(dá)不到對地絕緣強(qiáng)度不小于0.5MΩ，總結(jié)相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，該問題主要由以下問題引起：

1、施工所有絕緣材料達(dá)不到技術(shù)要求；

2、施工環(huán)境條件惡劣導(dǎo)致屏蔽門的絕緣材料受到灰塵、水等異物的污染；

3、其他專業(yè)低絕緣電阻設(shè)備、物體、線路、混凝土等接觸屏蔽門，影響了屏蔽的絕緣檢測值。

4、每側(cè)站臺(tái)屏蔽門設(shè)備的下部與土建之間存在上百個(gè)連接點(diǎn)，上部更是與站臺(tái)結(jié)構(gòu)、風(fēng)管、吊頂、保溫材料、PIS屏、導(dǎo)向指示牌等均存在連接或接觸的可能。在安裝過程中，只要有任何外部設(shè)備或材料與其搭接，均可能造成整側(cè)的站臺(tái)門絕緣不良

3.2運(yùn)行中出現(xiàn)“打火”現(xiàn)象

地鐵運(yùn)行過程中，在屏蔽門對地絕緣薄弱點(diǎn)出現(xiàn)“打火”。為保證人身安全，降低車體與站臺(tái)地之間的接觸電壓和跨步電壓，在屏蔽門安裝的基礎(chǔ)上，又采用了屏蔽門每側(cè)設(shè)置主接地點(diǎn)與鋼軌相連，這時(shí)在運(yùn)行過程中，在屏蔽門對地絕緣薄弱點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)“打火”。

因屏蔽門與鋼軌等電位，當(dāng)屏蔽門某點(diǎn)絕緣強(qiáng)度偏低時(shí)，屏蔽門就會(huì)接地體放電，即出現(xiàn)“打火”現(xiàn)象，使得車站站臺(tái)存在來得的火災(zāi)隱患，可能引起該問題的原因?yàn)椋阂皇鞘┕て陂g影響屏蔽門絕緣強(qiáng)度的遺留問題沒有得到徹底整改；二是環(huán)境條件（濕度、灰塵等）、絕緣材料性能發(fā)生變化，導(dǎo)致屏蔽門系統(tǒng)出現(xiàn)新的絕緣薄弱點(diǎn)。

3.3后期絕緣不達(dá)標(biāo)

維保人員對地鐵屏蔽門的絕緣強(qiáng)度檢測表明，即使竣工驗(yàn)收時(shí)屏蔽門的絕緣強(qiáng)度是達(dá)標(biāo)的，運(yùn)行一段時(shí)間后，絕緣強(qiáng)度也很難達(dá)到最初的設(shè)計(jì)指標(biāo)，這主要是由于施工隧道的灰塵、和濕度較大，鋼軌與列車車輪摩擦產(chǎn)生大量鋼粉，各部分雜質(zhì)混雜附著在絕緣部位導(dǎo)致絕緣破壞，為檢測后期運(yùn)行過程中環(huán)境對屏蔽門絕緣造成影響。

另外由于站臺(tái)屏蔽門設(shè)備的使用環(huán)境較差，尤其是高架與地面車站，設(shè)備長期處于日曬雨淋與塵土飛揚(yáng)中，站臺(tái)的灰塵與沖洗時(shí)的積水進(jìn)人門檻等門機(jī)結(jié)構(gòu)，都會(huì)影響絕緣性能。絕緣材料受到大氣濕度、灰塵等異物的浸蝕而使絕緣性能下降。

四、處理屏蔽門絕緣問題的對策

4.1優(yōu)化屏蔽門絕緣設(shè)計(jì)方案

在新線設(shè)計(jì)上，對于屏蔽門絕緣措施應(yīng)進(jìn)行詳盡的方案比選。針對絕緣材料本身的絕緣性能、空氣濕度、爬電距離，電氣絕緣間隙等對絕緣效果的影響，在絕緣系統(tǒng)設(shè)計(jì)上采取了相應(yīng)的措施。絕緣體材料選用應(yīng)滿足強(qiáng)度、絕緣阻值及適應(yīng)環(huán)境要求；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)控制電氣絕緣間隙及爬電距離、設(shè)計(jì)必要的防水結(jié)構(gòu)、減少屏蔽門結(jié)構(gòu)與土建的接觸點(diǎn)、采用特殊絕緣涂層、分段絕緣設(shè)計(jì)、正線以車廂為單位，端門獨(dú)立絕緣設(shè)計(jì)、端門門檻可拆卸設(shè)計(jì)；接口設(shè)計(jì)應(yīng)控制門檻與站臺(tái)板間隙、控制屏蔽門與吊頂間隙、控制屏蔽門與端門墻面間隙、控制屏蔽門與管道距離，此外，列車車廂相對大地有一定的電位差，為了乘客上下列車時(shí)的安全，需確保屏蔽門與列車車廂處于等電位狀態(tài)。屏蔽門上下部采用絕緣板，螺桿采用絕緣套進(jìn)行連接。

4.2控制屏蔽門的安裝質(zhì)量

首先，應(yīng)做好產(chǎn)品的質(zhì)量控制與工藝控制工作。門體與軌道等電位連接電纜、門體等電位連接電纜的各種線纜的規(guī)格要充分滿足過流要求，門體內(nèi)各類非金屬材料的阻燃性能必須符合規(guī)范要求，防止自身材質(zhì)缺陷造成隱患。其次要重點(diǎn)加強(qiáng)施工過程中的工序控制。下部支撐、立柱、門檻、門機(jī)、門體、絕緣層、絕緣套、絕緣膠，每步安裝工序均要逐步逐級嚴(yán)格把關(guān)，上一道工序的絕緣測試合格后方能進(jìn)人下一道工序，防止出現(xiàn)問題時(shí)無從查找。尤其是門檻與土建之間的碎石、塵土等雜物必須用吸塵設(shè)備清理干凈，防止這些建筑垃圾成為接觸點(diǎn)而引起絕緣性能的下降。此外，考慮到端門的特殊結(jié)構(gòu)，為減少端門對絕緣的影響，將端門與正線整側(cè)屏蔽門分開絕緣。

另外結(jié)合現(xiàn)場管理應(yīng)做好以下幾點(diǎn)：

1、做好施工過程屏蔽門絕緣材料的成品保護(hù)，施土過程中避免二次污染（如在站臺(tái)板鋪設(shè)及站臺(tái)絕緣層施土中采用切實(shí)可行的措施阻擋水泥砂漿滲入屏蔽門門檻），并加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)督和檢查；

2、合理設(shè)置屏蔽門安裝施工過程中的絕緣強(qiáng)度監(jiān)控點(diǎn)及日常監(jiān)控；

3、協(xié)調(diào)好屏蔽門與接口單位的施工順序；

4、對存在的問題及時(shí)協(xié)調(diào)、落實(shí)、整改等。

五、站臺(tái)絕緣保護(hù)措施

1、門系統(tǒng)與軌道連接，列車與門系統(tǒng)之間壓差將降至最小，避免了觸摸電壓帶來的危險(xiǎn)。由于門體與站臺(tái)結(jié)構(gòu)絕緣，因此門體和站臺(tái)土建結(jié)構(gòu)之間可能存在觸摸電壓，為保證乘客不能夠同時(shí)觸摸門體的導(dǎo)電部分和站臺(tái)非絕緣部分，站臺(tái)邊緣應(yīng)做絕緣處理，使得乘客正常候車時(shí)或上下列車時(shí)的安全性得到保證。

2、屏蔽門站臺(tái)絕緣層采用絕緣地板，絕緣層敷設(shè)寬度為：站臺(tái)側(cè)900～2000mm、端門外側(cè)（軌道側(cè)）1500mm。絕緣層敷設(shè)由獨(dú)立絕緣地板及輔助絕緣材料構(gòu)成，并保證對地絕緣值≥0.5M？，同時(shí)門檻與站臺(tái)地面裝飾層之間，至少預(yù)留縫隙，保證站臺(tái)絕緣的有效性，并填充絕緣耐火密封膠實(shí)現(xiàn)電氣絕緣處理。

3、所有輔助性材料除應(yīng)滿足本技術(shù)要求外，應(yīng)難燃、無毒，具有環(huán)保認(rèn)證證書，具有在公共大客流場合的使用經(jīng)驗(yàn)，不能對乘客健康造成不利影響。

1.密封膠（連接縫填充物）。密封膠用于填充兩塊絕緣地板間隙，間隙的大小應(yīng)與車站地面裝修石材間隙相配合，密封膠表面應(yīng)與絕緣地板表面在同一水平面上。其顏色與絕緣地板協(xié)調(diào)一致，密封膠的填充不能影響絕緣地板的整體敷設(shè)效果。

2.底涂及粘結(jié)劑。底涂采用環(huán)氧底涂等高絕緣性、可防水的底涂材料，為了保證防水效果、必須做防水涂層、以確保防潮效果；自流平層應(yīng)適應(yīng)地鐵高客流的環(huán)境，與膠水、水泥沙漿須緊密結(jié)合，強(qiáng)度不小于0.9Mpa，并滿足地鐵車站2‰的坡度要求；所采用底涂及粘結(jié)劑的功能、性能，用于絕緣地板和基礎(chǔ)的粘結(jié)應(yīng)具有良好填補(bǔ)性，干固速度快，粘結(jié)強(qiáng)度高，能提高絕緣地板與基礎(chǔ)的粘力。

3.接縫收口材料。接口材料主要功能是將周邊建筑物與絕緣地板隔離開并起裝飾作用，包括站臺(tái)絕緣層與其它地面、墻面及屏蔽門門檻等的接口材料。與屏蔽門門檻的接口材料應(yīng)為絕緣材料，以方便絕緣材料及屏蔽門系統(tǒng)各自的調(diào)試、檢測、驗(yàn)收。材料應(yīng)為阻燃、無毒，施工維修方便。絕緣地板與墻面、其它地面的接口界面應(yīng)與裝修專業(yè)協(xié)調(diào)確定，以使整個(gè)站臺(tái)板的裝修效果協(xié)調(diào)一致。

4、檢測絕緣層的施工質(zhì)量

屏蔽門系統(tǒng)在完成了絕緣層施工后，應(yīng)當(dāng)對其進(jìn)行必要的檢查，要求屏蔽門的門體和鋼軌之間的接線端子距離最短，且之間連接的電纜的截面積應(yīng)當(dāng)大于50mm2，連接后產(chǎn)生的電阻測量值為0.1Ω。同時(shí)，還應(yīng)采用絕緣搖表進(jìn)行實(shí)際測量，測試的一端連接絕緣區(qū)域，一端連接非絕緣區(qū)域，這時(shí)的阻值應(yīng)當(dāng)小于50MΩ。整體鋪設(shè)完成后，進(jìn)行總體絕緣電阻測試，測試電阻應(yīng)大于等于0.5MΩ，電壓條件為500VDC。

六、結(jié)束語

綜上所述，地鐵屏蔽門系統(tǒng)的絕緣問題具有一定的普遍性，在國內(nèi)外已安裝屏蔽門的地鐵系統(tǒng)中均存在，絕緣下降或失效而引起的安全問題日益凸顯出來，已經(jīng)引起了各地鐵公司和專業(yè)技術(shù)人員的高度關(guān)注。因此，如何從根本上解決這一問題，需要相關(guān)技術(shù)人員在理論和實(shí)際運(yùn)用中不斷探索和研究。相信隨著理論研究和實(shí)驗(yàn)的不斷創(chuàng)新，各種新材料、新工藝、新結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，地鐵屏蔽門系統(tǒng)絕緣、接地問題將會(huì)得到解決，屏蔽門系統(tǒng)運(yùn)營的可靠性和安全性將會(huì)更高。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]劉永紅.成都地鐵屏蔽門絕緣問題及處理[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2014

[2]任曉東，馬俠飛.論屏蔽門絕緣層的施工要點(diǎn)[J].才智，2011

[3]杜宏民，呂馨，高莉萍，黃少山.地鐵屏蔽門絕緣安裝相關(guān)問題探討[J].都市快軌交通，2012

[4]張俊嶺.地鐵屏蔽門系統(tǒng)站臺(tái)整體復(fù)合絕緣層方案研究[J].城市軌道交通研究，2013.

[5]巫俊威，下俊偉，潘波，魏強(qiáng).地鐵屏蔽門系統(tǒng)的防雷與絕緣關(guān)聯(lián)性研究[J].高原山地氣象研究，2013.

[6]胡恩德，陳耿豪，陳風(fēng)齊 屏蔽門絕緣問題成因及其對策研究 2014-9-15