淺論屏蔽門(mén)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(guó)軌道交通工程項(xiàng)目的迅速增長(zhǎng)，大量新技術(shù)、新工藝逐漸應(yīng)用于軌道交通行業(yè)，隨之產(chǎn)生了一些新型的安全問(wèn)題。該文通過(guò)對(duì)我國(guó)軌道交通屏蔽門(mén)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(shù)的建議，不僅對(duì)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(qiáng)的可操作性。

關(guān)鍵詞：軌道交通? 地鐵? 屏蔽門(mén)? 站臺(tái)門(mén)? 安全門(mén)? 等電位? 絕緣? 安全? 監(jiān)控

中圖分類號(hào)：U229 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）11（c）-0076-02

近幾年，各個(gè)大中城市軌道交通客流量不斷快速增長(zhǎng)，北京、上海、廣州等城市表現(xiàn)尤為明顯，目前日均1000萬(wàn)的客流量已成為常態(tài)。為了避免出現(xiàn)乘客或物品掉落軌行區(qū)引發(fā)安全事故的情況，大多數(shù)軌道交通線路均將屏蔽門(mén)（或稱站臺(tái)門(mén)、安全門(mén)）系統(tǒng)作為標(biāo)準(zhǔn)配置納入統(tǒng)一設(shè)計(jì)和采購(gòu)中來(lái)。

世界各國(guó)城市軌道交通的供電電壓大都在DC 600～1500V之間。考慮到列車(chē)在運(yùn)行時(shí)的回流與屏蔽門(mén)和大地之間的電位差對(duì)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(shè)計(jì)屏蔽門(mén)時(shí)均根據(jù)相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，要求屏蔽門(mén)采用絕緣設(shè)計(jì)，并與鋼軌進(jìn)行等電位連接。

中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部《城市軌道交通站臺(tái)屏蔽門(mén)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范CJJ 183-2012》4.4.8條中規(guī)定：當(dāng)采用鋼軌作回流軌時(shí)，屏蔽門(mén)應(yīng)與鋼軌進(jìn)行等電位連接……單側(cè)站臺(tái)門(mén)體與車(chē)站土建結(jié)構(gòu)之間的絕緣電阻在500VDC下不應(yīng)小于0.5MΩ……地面應(yīng)設(shè)置距離門(mén)體不小于900mm的絕緣區(qū)域……4.4.9條中規(guī)定：當(dāng)鋼軌不作回流軌時(shí)，屏蔽門(mén)應(yīng)通過(guò)接地端子連接車(chē)站的接地網(wǎng)。

根據(jù)規(guī)范要求，屏蔽門(mén)底部與土建站臺(tái)板、上部與土建結(jié)構(gòu)梁、側(cè)面與站臺(tái)裝修層、正線與端門(mén)、端門(mén)與土建結(jié)構(gòu)柱、站臺(tái)靠近屏蔽門(mén)2m范圍內(nèi)的站臺(tái)裝修層等多處部位均需進(jìn)行絕緣處理。目前國(guó)內(nèi)大部分城市軌道交通項(xiàng)目中，門(mén)體絕緣方式為上部采用絕緣套筒，下部敷設(shè)絕緣墊方案。每側(cè)屏蔽門(mén)在系統(tǒng)內(nèi)部使用等電位連接：使用柔性導(dǎo)線將各金屬部件（如門(mén)檻、固定門(mén)門(mén)框、立柱等）連接成等電位體。站臺(tái)門(mén)內(nèi)部等電位連接后每側(cè)站臺(tái)的屏蔽門(mén)設(shè)置一個(gè)與軌道的連接點(diǎn)，使得軌道到屏蔽門(mén)門(mén)體上任何一點(diǎn)的總電阻都小于0.4Ω。因此，軌道和站臺(tái)門(mén)構(gòu)架之間的電位差維持在一個(gè)足夠低的水平，消除了同時(shí)接觸列車(chē)和站臺(tái)門(mén)構(gòu)架時(shí)產(chǎn)生的電壓危險(xiǎn)。

由于絕緣接口的關(guān)鍵位置處于地面，受軌道交通運(yùn)營(yíng)環(huán)境中的塵土、濕度影響，絕緣效果難以保證。單點(diǎn)絕緣失效后，門(mén)體絕緣整體失效，且失效點(diǎn)不易發(fā)現(xiàn)及修復(fù)，目前尚無(wú)可以持久保持絕緣的辦法。

當(dāng)各種不利因素疊加后不僅無(wú)法進(jìn)行安全防護(hù)，還將形成新的安全隱患。而且絕緣設(shè)計(jì)和等電位連接本身還會(huì)降低結(jié)構(gòu)可靠性和穩(wěn)定性，對(duì)工程造價(jià)、工期、工序、美觀、接口、協(xié)調(diào)難度產(chǎn)生較大影響。一旦絕緣不能保證，對(duì)于乘客的生命及財(cái)產(chǎn)安全將存在重大安全隱患。

地檻打火引起的門(mén)檻及行李車(chē)燒痕如圖1、圖2所示，該文提出以下建議。

1? 工藝上的優(yōu)化

對(duì)乘客容易接觸到的門(mén)檻、立柱包板等金屬部件進(jìn)行工藝上的優(yōu)化。

1.1 門(mén)檻

目前屏蔽門(mén)門(mén)檻主要采用鋁型材，并在門(mén)檻支撐中采用絕緣板和絕緣套等部件進(jìn)行絕緣處理。因門(mén)檻長(zhǎng)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(dǎo)致絕緣值達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在對(duì)鋁型材進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理后表面可形成氧化鋁薄層，其厚度為5～30μm，硬質(zhì)陽(yáng)極氧化膜可達(dá)25～150μm。陽(yáng)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(yōu)良的絕緣性，耐擊穿電壓高達(dá)2000V，完全可以滿足屏蔽門(mén)的絕緣要求。

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

對(duì)其他門(mén)檻材料，可在門(mén)檻上粘貼厚度為1～2mm的經(jīng)陽(yáng)極氧化處理后的鋁型材防滑板。

當(dāng)然，為進(jìn)一步提高絕緣性能，也可在門(mén)檻與防滑板之間加裝絕緣材料或用絕緣膠進(jìn)行粘貼。

1.2 立柱包板

目前屏蔽門(mén)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(jié)構(gòu)有直接接觸和連接，一側(cè)站臺(tái)的連接點(diǎn)多達(dá)50個(gè)以上，單點(diǎn)絕緣不合格就會(huì)導(dǎo)致單側(cè)門(mén)絕緣不合格，乘客候車(chē)時(shí)的“倚靠屏蔽門(mén)”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(xué)氧化處理會(huì)導(dǎo)致不銹鋼表面發(fā)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(xiàn)本色，還可在不銹鋼制品表面形成一層強(qiáng)化氧化膜，從而達(dá)到絕緣效果。

雖然此項(xiàng)工藝會(huì)增加成本，但在實(shí)施此項(xiàng)工藝后可取消屏蔽門(mén)的絕緣設(shè)計(jì)，綜合成本將不升反降。

為進(jìn)一步提高絕緣性能，也可在立柱包板與結(jié)構(gòu)件之間加裝絕緣材料或用絕緣膠進(jìn)行粘貼。

1.3 其他部位

一般情況下，屏蔽門(mén)上部支撐與土建結(jié)構(gòu)的連接位置均進(jìn)行了絕緣處理，屏蔽門(mén)正線單元與端門(mén)單元原則上也進(jìn)行了隔斷處理，但因車(chē)站內(nèi)灰塵和水氣在列車(chē)活塞風(fēng)的施壓下滲透力極大，故需對(duì)以上部位在施工過(guò)程中及時(shí)進(jìn)行絕緣保護(hù)，并加強(qiáng)每月巡檢巡查時(shí)的監(jiān)測(cè)，及時(shí)修復(fù)，以達(dá)到絕緣效果。

2? 新技術(shù)的研發(fā)

由于地鐵行業(yè)內(nèi)對(duì)屏蔽門(mén)絕緣和等電位連接的爭(zhēng)論一直缺乏數(shù)據(jù)和案例的支撐，導(dǎo)致在實(shí)際工程階段的應(yīng)用隨業(yè)主的要求而存在較大的變化。目前國(guó)內(nèi)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(lái)防范屏蔽門(mén)絕緣失效后產(chǎn)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(wú)法有效測(cè)量，目前在行業(yè)內(nèi)還沒(méi)能形成統(tǒng)一的意見(jiàn)和方案。

在此情況下，研發(fā)屏蔽門(mén)、鋼軌與站臺(tái)候車(chē)區(qū)電位差監(jiān)控裝置就尤為重要。此裝置應(yīng)24h不間斷監(jiān)測(cè)屏蔽門(mén)、鋼軌與站臺(tái)候車(chē)區(qū)之間的電位差，當(dāng)出現(xiàn)較大電位差時(shí)，根據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)則采取系統(tǒng)內(nèi)警示、聲光報(bào)警、斷開(kāi)安全回路（阻止屏蔽門(mén)和車(chē)門(mén)打開(kāi)），或自動(dòng)閉合（實(shí)現(xiàn)物理等電位連接）等方式提高對(duì)人員和設(shè)備的安全保護(hù)，并重點(diǎn)對(duì)列車(chē)即將進(jìn)站、進(jìn)站、?？?、乘降、離站、離站后，以及特殊情況下的電位差、電流等數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和分析，為提高屏蔽門(mén)安全和進(jìn)行離散電流的研究提供數(shù)據(jù)支持。

通過(guò)設(shè)置既有運(yùn)營(yíng)線路試驗(yàn)點(diǎn)，在其各車(chē)站增設(shè)屏蔽門(mén)、鋼軌與站臺(tái)候車(chē)區(qū)電位差監(jiān)控裝置，可以對(duì)目前的各類絕緣實(shí)施方案的效果進(jìn)行檢核，驗(yàn)證各種絕緣方案的有效性，發(fā)現(xiàn)安全隱患。而通過(guò)對(duì)各種狀況下的電位差、電流進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，可以為專家進(jìn)行絕緣和等電位研究工作提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，從而不斷優(yōu)化屏蔽門(mén)技術(shù)指標(biāo)要求。

在既有運(yùn)營(yíng)線路試點(diǎn)成功后，通過(guò)進(jìn)行充分的總結(jié)和方案的優(yōu)化，開(kāi)始設(shè)置新建線路試驗(yàn)點(diǎn)。在征得專家組同意的情況下，嘗試取消目前的屏蔽門(mén)絕緣和等電位連接要求，以提高屏蔽門(mén)本體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，簡(jiǎn)化與土建接口的復(fù)雜性，大幅降低屏蔽門(mén)成本的同時(shí)，提高屏蔽門(mén)現(xiàn)場(chǎng)施工的效率，并將節(jié)省下來(lái)的費(fèi)用投入到屏蔽門(mén)與鋼軌電位差監(jiān)控裝置的研發(fā)和實(shí)施上，從而產(chǎn)生良性循環(huán)。

在此項(xiàng)裝置試驗(yàn)并應(yīng)用成功后，可正式取消目前的屏蔽門(mén)絕緣和等電位連接要求，極大地降低了項(xiàng)目成本，并為提高屏蔽門(mén)安全和進(jìn)行離散電流的研究提供進(jìn)一步的數(shù)據(jù)支持。

3? 其他

屏蔽門(mén)系統(tǒng)對(duì)乘客的安全起著至關(guān)重要的作用。故此，應(yīng)本著審慎、安全的態(tài)度分步進(jìn)行新工藝、新技術(shù)的應(yīng)用，在完成試驗(yàn)、試點(diǎn)、小范圍應(yīng)用的情況下逐步推進(jìn)大范圍的實(shí)施，并由行業(yè)專家組進(jìn)行全過(guò)程指導(dǎo)和監(jiān)督，對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和研究，不斷修正方案。

在應(yīng)用成功后，應(yīng)及時(shí)推進(jìn)相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的修改，促進(jìn)既有線路的改造和新建線路的調(diào)整，進(jìn)一步提高乘運(yùn)的安全環(huán)境。

4? 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)新工藝、新技術(shù)的應(yīng)用，可以從根本上解決屏蔽門(mén)的絕緣性能指標(biāo)和等電位連接要求，從而進(jìn)一步的保障了乘運(yùn)人員的安全，避免目前的屏蔽門(mén)絕緣設(shè)計(jì)和等電位連接方式對(duì)結(jié)構(gòu)可靠性、穩(wěn)定性的損害，對(duì)鋼軌打孔以及信號(hào)系統(tǒng)的影響，并且可以起到降低工程造價(jià)、縮短工期、減少工序的作用。而由于簡(jiǎn)化了屏蔽門(mén)、軌道、土建、裝修之間的接口，也會(huì)降低業(yè)主方的項(xiàng)目管理協(xié)調(diào)難度。

參考文獻(xiàn)

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