淺談地鐵站臺(tái)門等電位連接方案的現(xiàn)狀與發(fā)展

王亞賓

(中國鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司,天津 300000)

1 站臺(tái)門等電位連接現(xiàn)狀分析

由于列車車體外殼(以下簡(jiǎn)稱“車體”)與鋼軌等電位，在沒有安全措施的情況下，站臺(tái)門門體(以下簡(jiǎn)稱“門體”)與站臺(tái)(即大地)等電位，乘客同時(shí)接觸到車體和門體，會(huì)導(dǎo)通車體與大地形成電流回路，造成乘客觸電。同時(shí)，車體與站臺(tái)存在電位差，乘客上下車時(shí)雙腳分別踏在站臺(tái)和車體上同樣會(huì)導(dǎo)通車體與大地，造成乘客觸電，即“跨步電壓”。

為解決上述問題，保護(hù)乘客安全，國內(nèi)地鐵在建設(shè)過程中按照相關(guān)規(guī)范要求采取以下常規(guī)安全措施。

(1)等電位連接：站臺(tái)門與鋼軌單點(diǎn)等電位連接，每側(cè)站臺(tái)門應(yīng)保持整體等電位；

(2)門體安裝：站臺(tái)門門體結(jié)構(gòu)的上部和底部采用絕緣套或絕緣墊片等方式進(jìn)行絕緣安裝。

(3)站臺(tái)絕緣：在站臺(tái)門的站臺(tái)側(cè)一定范圍內(nèi)的地面裝修層下敷設(shè)絕緣層。

但在運(yùn)營過程中，上述絕緣措施失效問題層出不窮、屢禁不止，給乘客乘車及地鐵運(yùn)營帶來一系列安全問題。

2 方案比較

目前，國內(nèi)地鐵工程站臺(tái)門領(lǐng)域相關(guān)各方對(duì)常規(guī)的站臺(tái)門等電位連接及配套絕緣方案褒貶不一，面對(duì)實(shí)際運(yùn)營過程中出現(xiàn)的問題，相關(guān)的討論、研究工作從未中斷，根據(jù)相關(guān)規(guī)范、運(yùn)營情況并結(jié)合結(jié)合自身工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)站臺(tái)門等電位連接及絕緣方案進(jìn)行梳理，從消除車體與門體之間電位差和切斷車體與乘客之間電流回路兩個(gè)方面從發(fā)，將目前行業(yè)內(nèi)主流的解決方案歸納如下。

(1)方案一：站臺(tái)門與鋼軌等電位連接

①具體措施

在上述常規(guī)安全措施的基礎(chǔ)上增加門體表面絕緣措施，即，對(duì)乘客上下列車時(shí)可接觸到的站臺(tái)門門體外露金屬表面及門檻踏板進(jìn)行絕緣處理。

門體表面絕緣措施包括門體立柱外包板表面絕緣和門檻?yīng)毩⒔^緣兩部分。

②方案分析

優(yōu)點(diǎn)。該方案滿足站臺(tái)門相關(guān)規(guī)范的要求的前提下，增加“第二道保護(hù)措施”，在常規(guī)安全措施失效情況下仍能有效防止乘客上下列車及候車時(shí)接觸帶電門體而觸電，大大提高了乘客乘車的安全系數(shù)。

缺點(diǎn)。不能解決常規(guī)安全措施在絕緣失效時(shí)存在的“打火”現(xiàn)象；絕緣失效時(shí)同樣存在乘客上下列車或候車時(shí)發(fā)生觸電的風(fēng)險(xiǎn)；門體表面絕緣與乘客接觸較多，易被人為破壞，運(yùn)營維修工作量大。

(2)方案二：站臺(tái)門與綜合接地網(wǎng)等電位連接

①具體措施

a.等電位連接：取消與與鋼軌的等電位連接，通過接地端子與車站綜合接地網(wǎng)等電位連接；

b.門體安裝：取消站臺(tái)門的絕緣安裝，采用直接安裝方式。

c.站臺(tái)絕緣：同常規(guī)安全措施。

d.門體表面絕緣：同方案一。

②方案分析

優(yōu)點(diǎn)：

解決了門體內(nèi)部及門體對(duì)車站結(jié)構(gòu)、裝修吊頂之間的“打火”現(xiàn)象，消除了門體對(duì)車站結(jié)構(gòu)持續(xù)放電的危險(xiǎn)；

站臺(tái)門與大地等電位，保證了乘客候車安全；

取消門體安裝絕緣措施，節(jié)約了材料及施工成本，減少了運(yùn)營維保工作量。

缺點(diǎn)：

本方案無法滿足相關(guān)規(guī)范的要求；

門體與車體之間存在較高的電位差，門體表面絕緣失效會(huì)造成乘客在上下列車時(shí)觸電，同時(shí)乘客攜帶的金屬物品(如雨傘、金屬輪推車)同時(shí)接觸車體和門體易發(fā)生“打火”現(xiàn)象，引起乘客恐慌甚至安全隱患。

(3)方案三：站臺(tái)門選擇性地與鋼軌或者綜合接地網(wǎng)等電位連接

①具體措施

a.等電位連接：增設(shè)站臺(tái)門等電位連接切換裝置，該裝置與站臺(tái)門系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，能夠?qū)崿F(xiàn)在站臺(tái)門開門時(shí)站臺(tái)門與鋼軌進(jìn)行等電位連接，在站臺(tái)門關(guān)門后站臺(tái)門與車站綜合接地網(wǎng)進(jìn)行等電位連接。每側(cè)站臺(tái)門保持整體等電位。

b.門體安裝絕緣：同常規(guī)安全措施。

c.站臺(tái)絕緣：同常規(guī)安全措施。

e.門體表面絕緣：同方案一。

具體方案如圖1所示。

圖1 方案三具體措施示意圖

②方案分析

通過進(jìn)行大量的研究，針對(duì)該方案已申報(bào)了國家實(shí)用新型專利(授權(quán)公眾號(hào)：CN 207725396 U)，該方案主要工作原理：在站臺(tái)門與鋼軌之間設(shè)置一個(gè)可遠(yuǎn)程控制的執(zhí)行器，接受站臺(tái)門控制系統(tǒng)的開合指令，進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)站臺(tái)門開門、乘客上下列車時(shí)站臺(tái)門與鋼軌進(jìn)行等電位連接，在站臺(tái)門關(guān)門、乘客候車時(shí)站臺(tái)門與綜合接地網(wǎng)進(jìn)行等電位連接。本方案可以理解為方案一和方案二的優(yōu)點(diǎn)整合，在站臺(tái)門開門、乘客上下列車時(shí)為方案一；在站臺(tái)門關(guān)門、乘客候車時(shí)為方案二。

據(jù)研究，鋼軌電位隨列車進(jìn)出站升降浮動(dòng)較大，其中列車進(jìn)站停車以及出站啟動(dòng)階段鋼軌電位較高，列車停穩(wěn)后鋼軌電位大幅降低。因此，本方案中站臺(tái)門僅在列車停穩(wěn)后與鋼軌進(jìn)行等電位連接，避開了鋼軌電位較高的區(qū)段，有效減低甚至消除站臺(tái)門門體內(nèi)部以及對(duì)車站結(jié)構(gòu)、裝修吊頂?shù)冉饘俨考按蚧稹爆F(xiàn)象。

規(guī)范要求的“當(dāng)采用鋼軌作回流軌時(shí)，屏蔽門應(yīng)與鋼軌進(jìn)行等電位連接”是基于采用鋼軌作回流軌時(shí)，車體與站臺(tái)門存在高電位差的實(shí)際情況，為了保護(hù)乘客在上下列車時(shí)同時(shí)接觸車體和門體不發(fā)生觸電危險(xiǎn)的目的而設(shè)置的，而在乘客候車期間，站臺(tái)門與鋼軌等電位連接并非必要措施。因此，本方案滿足相關(guān)規(guī)范要求。

優(yōu)點(diǎn)。本方案滿足站臺(tái)門相關(guān)規(guī)范要求；候車期間站臺(tái)門與綜合接地網(wǎng)連接，保證了乘客的候車安全；有效降低甚至消除門體內(nèi)部及門體對(duì)車站結(jié)構(gòu)、裝修吊頂之間的“打火”現(xiàn)象。

缺點(diǎn)。目前市場(chǎng)上并無相關(guān)的成熟產(chǎn)品及應(yīng)用，等電位連接切換裝置的安全可靠性還未得到充分的驗(yàn)證。

3 推薦方案及建議

綜上所述，結(jié)合方案可行性、安全可靠性、經(jīng)濟(jì)合理性等因素，方案三能夠在滿足規(guī)范要求的前提下，從根本上解決了候車期間的乘客安全，有效降低甚至消除門體內(nèi)部及門體對(duì)車站結(jié)構(gòu)、裝修吊頂之間的“打火”現(xiàn)象。因此，推薦新建或改造地鐵工程站臺(tái)門系統(tǒng)采用站臺(tái)門選擇性地與鋼軌或者綜合接地網(wǎng)等電位連接方案。

4 結(jié) 語

考慮到站臺(tái)門選擇性等電位連接方案目前尚未有工程實(shí)例以于驗(yàn)證，建議當(dāng)前的站臺(tái)門建設(shè)工程繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)絕緣措施施工質(zhì)量的把控，從絕緣方案、絕緣材料、施工工藝、維保管理等方面下手，確保絕緣措施的長(zhǎng)久可靠有效。