一種基于聯(lián)動控制的站臺門等電位連接方案

范偉

摘要：本文針對目前軌道交通站臺安全門系統(tǒng)接軌/接地方案存在的弊端，研究開發(fā)了一種新型的站臺門智能等電位導(dǎo)通裝置，并對其總體方案、設(shè)備構(gòu)成、控制原理、軟件時序等方面進行了詳細的介紹和闡述，實現(xiàn)了站臺門系統(tǒng)與大地，軌道之間等電位的聯(lián)動控制，降低了跨步電壓帶來的危害，保證了人身和設(shè)備的安全。

關(guān)鍵詞：智能導(dǎo)通;站臺門接軌;站臺門接地

1.引言

近年來，伴隨著城市軌道交通行業(yè)的飛速發(fā)展以及人們對城市軌道交通運營的安全性和舒適性等要求的日益提高，站臺門系統(tǒng)作為一個重要的軌道交通設(shè)備越來越受到人們的重視。地鐵站臺門系統(tǒng)是一個典型的機電一體化產(chǎn)品，安裝于地鐵、輕軌等車站站臺邊緣，將車站站臺與軌道區(qū)分開，并與列車門相對應(yīng)，防止乘客跌落軌道區(qū)，屬于安全設(shè)備。

地鐵站臺屏蔽門是乘客上下車的必經(jīng)通道，為了保障乘客的人身安全及設(shè)備安全，消除軌電壓升高所產(chǎn)生的跨步電壓對人體造成的危害，減小由于設(shè)備漏電等特殊原因造成門體帶電帶來的風險以及降低離散電流對門體及鋼結(jié)構(gòu)造成的電腐蝕，現(xiàn)有國內(nèi)對于站臺門系統(tǒng)整體等電位處理有兩種方案，一是將站臺門整體結(jié)構(gòu)通過等電位線與軌道連接，稱為站臺門接軌方案;另一種是將站臺門整體結(jié)構(gòu)通過等電位線與大地連接，稱為站臺門接地方案。

但在實際運營過程中發(fā)現(xiàn)，站臺裝修層絕緣會隨著外部環(huán)境變化逐漸老化， 絕緣電阻會不斷降低甚至失效，上述兩種方案都存在一定的弊端和隱患，都無法同時權(quán)衡消除跨步電壓危害和離散電流腐蝕的問題。

2.兩種等電位方案的對比分析

2.1站臺門接軌方案

目前城市軌道交通車輛牽引供電設(shè)計，一般將鋼軌作為牽引回流的負極。因此，鋼軌/車輛與站臺門之間存在一定的電位差。為避免鋼軌/車輛與站臺門之間

存在電壓差，對乘客安全造成影響，一般會將鋼軌和站臺門間用電纜進行連接， 稱之為站臺門接軌方案，此方案消除了列車與屏蔽門之間的電壓差，降低了乘客在上下車過程中跨步電壓帶來的危害。做好站臺裝修層絕緣，并實現(xiàn)站臺門與鋼軌（列車）的等電位連接是新線施工較為常用的工程解決方案。

但在實際運營過程中發(fā)現(xiàn)，站臺裝修層絕緣會隨著外部環(huán)境變化逐漸老化， 絕緣電阻會不斷降低甚至失效，在這種情況下的站臺門與鋼軌（列車）的等電位連接，等于直接將鋼軌接地，將導(dǎo)致大電流打火，危及車站安全。大量的離散電流流經(jīng)門體后進入大地，長時間會對門體，站臺鋼結(jié)構(gòu)及附近的金屬管線造成不同程度的電腐蝕。此時一些站臺門接軌方案的運營線路，在經(jīng)過一定時間使用后屢次發(fā)生打火事件，極端情況下可能造成站臺門電機、連接線、均流線等設(shè)備燒毀，嚴重時燒損站臺門控制電纜，造成站臺門失控。對運營及車乘人員的安全帶來嚴重的隱患。

2.2站臺門接地方案

鑒于上述問題，目前行業(yè)內(nèi)常見的做法是在站臺裝修層絕緣效果降低后，被迫斷開接軌電纜，將站臺門門體懸空或直接接大地，并在乘客可接觸的地方增設(shè)絕緣膜和涂刷絕緣漆（二次絕緣）。此方案門體與大地電位相等，軌道（回流軌） 電壓升高不會對站臺門造成影響，不會形成大電流流經(jīng)門體或鋼結(jié)構(gòu)，不會形成打火或電腐蝕。同時，一旦門體發(fā)生漏電，或者有帶電體接觸到門體，可將電流直接引入大地，防止人員觸電。

但表面二次絕緣方案成本較高，門體表面的二次絕緣處理（絕緣膜或絕緣噴涂等）又經(jīng)常會因乘客原因造成絕緣膜破損，一旦有軌電壓升高，當有金屬導(dǎo)電物體（金屬手推箱，殘疾人踏板等）直接接觸到列車和站臺門或乘客雙腳同時踏在列車和站臺門門檻上時，很有可能形成打火現(xiàn)象或造成觸電。

目前行業(yè)內(nèi)對站臺屏蔽門絕緣不良帶來的等電位線應(yīng)不應(yīng)該接的問題也爭議較多。在絕緣不良情況下，等電位線的連接將會造成屏蔽門通過絕緣薄弱處進行電流泄漏，并產(chǎn)生打火現(xiàn)象。這一方面會造成火災(zāi)隱患，另一方面會產(chǎn)生大量的雜散電流進入車站，從而長期產(chǎn)生電腐蝕，將會對相關(guān)建筑及設(shè)備設(shè)施壽命帶來影響。無論是采用哪種方案都存在一定的缺陷和風險，目前尚無比較好的解決措施和方案。

因此，針對上述現(xiàn)狀和問題，需要研究和開發(fā)出一種站臺門智能等電位導(dǎo)通裝置，可以在外部信號的控制下，將站臺門門體在接軌、接地狀態(tài)相互切換，并將軌電壓，門體漏電流等參數(shù)進行實時檢測并上傳給其他相關(guān)專業(yè)進行監(jiān)控。

3.功能設(shè)計

由于大電流往往在列車進出站啟停的瞬間表現(xiàn)得更為明顯，該裝置可實現(xiàn)站臺門門體需要接通的時候?qū)崿F(xiàn)等電位接通，確保乘客安全;在其他時候保持斷開，將門體接地，可防止雜散電流進入車站，其新型站臺門等電位方案示意圖如下： 主要設(shè)計原則及功能如下：

無列車?？康那闆r下：站臺門與地進行連接，與鋼軌不連接。確保站臺人員的安全，防止軌電流串入車站;

當列車進站停穩(wěn)后，信號系統(tǒng)發(fā)出開門命令后，控制屏蔽門斷開與地的連通，閉合與鋼軌的連通;

對連通電流進行實時監(jiān)測，如檢測電流超過設(shè)定值時，表征門體絕緣性能不良，設(shè)備將進行聲光報警并上傳至控制室監(jiān)控屏;

對軌電壓進行實時檢測，當軌電壓超過閾值，表征此時軌電壓異常，設(shè)備將進行聲光報警并上傳至控制室監(jiān)控屏;

待屏蔽門和列車關(guān)門后，所有開關(guān)恢復(fù)正常狀態(tài)，站臺門恢復(fù)接地狀態(tài)。

預(yù)留無線通訊模塊接口，用于拓展基于無線通訊網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)遠程監(jiān)視和診斷功能。

4.設(shè)備組成及原理

智能導(dǎo)通裝置主體設(shè)備主要由一次控制回路（主回路），二次檢測回路（智能邏輯控制單元），電壓電流變送及顯示模塊，HMI 人機交互模塊等等組成，其設(shè)備外形圖和原理邏輯框圖如下：

智能等電位導(dǎo)通裝置的主回路元件主要由 2 臺電磁接觸器及電流測量分流器組成。在基本狀態(tài)下，直流接觸器的主觸點是斷開狀態(tài)的，裝置不斷測量回流電路和等電位母線之間的電壓以及計算延時。如果超過了存儲在可編程序控制器中的設(shè)定值，則主接觸器閉合?？稍诋?shù)匕础伴]鎖/復(fù)位”按鈕解除閉鎖，亦可以通過通訊方式遠程解除閉鎖。

該設(shè)備可搭載無線通訊模塊接口，用于拓展基于無線通訊網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸， 可以遠程實時監(jiān)測各個地鐵站的導(dǎo)通裝置的工作情況，使得各級管理人員和工程人員可以通過網(wǎng)絡(luò)遠程了解設(shè)備的實時運行情況。

5.結(jié)論與展望

該裝置在軌道交通行業(yè)內(nèi)具有明顯的創(chuàng)新性和先進性，為今后徹底解決此類問題提供一種切實可行的思路，進一步提高了站臺門系統(tǒng)的安全性。該裝置今后可迅速形成產(chǎn)業(yè)化，屆時將進一步提升我國城市軌道交通智能化水平，具備廣闊的市場前景。