地铁屏蔽门与轨道之间电位问题的探讨

汤永光

摘要：该文分析了地铁中直流电机牵引列车屏蔽门与轨道之间存在电势差问题，并指出了其安全隐患，最后提出了解决问题的方法。

关键词：屏蔽门 轨道 电位 问题 探讨

中图分类号：U231.8 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（b）-00-01

由于工作的要求，我们曾经多次去地铁进行考察，发现在所有用直流电机牵引的地铁列车中，都存在轨道或车厢与站台或屏蔽门之间电势差问题。目前所有地铁解决站台屏蔽门与轨道之间等电位及屏蔽门系统绝缘问题方案有：①屏蔽门与轨之间等电位连接，即使用一根导线连接于屏蔽门与轨道两端，使两点之间电位相等。②屏蔽门站台设备与车站接地网连接。可是两种方案都不能很好解决屏蔽门对地绝缘出现故障时的安全问题，原因是：方案①中虽然能使屏蔽门与轨道电位相等，解决屏蔽门与列车之间的跨步电压问题，但当站台屏蔽门绝缘损坏接地时，会出现接地处短路起火的情况，危及车站消防安全；方案②中屏蔽门与列车之间存在超出安全范围的跨步电压，威胁乘客的人身安全。为此，该文尝试提出解决这些问题的可行性方案进行探讨。

1 屏蔽门系统与地铁轨道之间现状及存在问题

直流电机牵引的机车钢轨或车厢的电压即是电源负极对地的电压，高达90DC，甚至120VDC，列车到站或离整流变压器出较远处最高，而站台屏蔽门是接地绝缘设计的，所以屏蔽门与地铁轨道之间是可能存在90DC以上的电压的。目前的两种处理方案存在问题是：①屏蔽门与轨道进行等电位连接，保持与轨道等电位，如图1所示：

图1 屏蔽门与轨道等电位连接示意图

这样的处理方法可使屏蔽门与轨道或车厢电位相等即两处之间不存在电势差，这时屏蔽门系统也带有90VDC或更高的电势，当乘客上下车时，不存在跨步电压问题，有效地解决了威协乘客人身安全的问题。

屏蔽门系统（包括门体、机顶盒、门槛等）与车站的建筑结构进行绝缘安装，在绝缘值日益下降，且对于车站两边甚长的屏蔽门维护也相当困难，当站台屏蔽门绝缘受到损坏接地时，电流从轨道经屏蔽门的短路点流入接地网，按接地体的电阻4Ω估算，轨道的电压是90DC时，经短路点的电流是90/4=22.5（A）。显然如此值电流经过短路点，必然会产生巨大的火花，使车站出现消防安全问题。

②断开屏蔽门与轨道间的等电位连接，将屏蔽门站台设备与车站接地网连接，这样即使屏蔽门与车站机构间绝缘值不达标或发生短路，依然可以保持车站建筑物和屏蔽门不受影响。屏蔽门内部发生电压泄漏到门体时，可通过接地保护，但存在的问题是：由于屏蔽门与运营列车或轨道之间的接地点不同，两者之间存在电势差（最大DC90 V或120 V）。在乘客上下车时，由于跨步电压的存在，会发生安全危险。尽管在乘客可触及的门体部分进行绝缘处理，但仍然不能消除乘客上下车的安全隐患。

2 解决问题的对策

通过以上存在问题的分析，现提出了解决问题的对策进行探讨，笔者对此设计了一套改进方案，并申报国家实用新型专利获得授权，专利号是：ZL201120151044.6，实用新型名称是：一种屏蔽门与地铁轨道之间电位连接装置。具体分析如下图2所示。

图2 屏蔽门与地铁轨道之间连接图

轨道；2-限流电阻：3.5 Ω，500 W；3-旁路开关：100 A；4-直流

电流表：0～50 A；5-电流电压表：0～200 V；6-屏蔽门。

基本原理是：本发明专利是在图1屏蔽门与轨道之间连接基础上改造而成，其特征在于：轨道1与限流电阻2连接，限流电阻的作用是当屏蔽门出现短路时，该电阻起到限制电流的作用，它既能降低流过短路点的电流，又能使短路时的轨道与屏蔽门之间的跨步电压控制在安全范围之内；限流电阻2与直流电流表4连接，直流电流表的作用是监视屏蔽门与轨道之间的泄漏电流，发现问题可及时排除；直流电流表4与屏蔽门6连接，屏蔽门6与旁路开关3连接，旁路开关3的作用是当直流电流表4损坏或检修时使用，屏蔽门6与直流电压表5连接，直流电压表5与轨道1连接，直流电压表的作用，是指示轨道与屏蔽门之间的电压，在正常情况下是没有电压指示的。当发生故障时，显示出数值但是在36VDC以下。屏蔽门系统对地绝缘正常时，轨道与屏蔽门之间电位相等；但当屏蔽门系统经绝缘下降甚至接地时，轨道1来的电流经过限流电阻2后，大大减少流到直流电流表4、屏蔽门6的电流，可大大减少屏蔽门对地绝缘最薄弱处打火的可能性。有效地防止安全和消防事故发生。

此设计方案能使地铁轨道与屏蔽门在正常工作时电位相等，而屏蔽门发生绝缘损坏接地时，又不至于短路起火，且列车与站台屏蔽门之间跨步电压控制在安全范围内，基本解决了这一安全消防问题。

3 结语

屏蔽门系统绝缘问题具有一定普遍性，在国内外以投入使用屏蔽门的地铁运营线路上事有发生。国内外地铁部门对此问题，也日益重视并研究各种各样的对策，并采取了许多防范措施。

为了更好保护车站结构与乘客安全及消防安全，要根据现状，进一步修正完善系统绝缘问题和屏蔽门与与轨道之间电位问题的解决方案，提高屏蔽门系统运营的可靠性和消防安全性，本研究方案不是唯一的最佳方案，但进行实质性分析探讨也可作为相关部门参考应用。

参考文献

[1] 方漫然.地铁站台门绝缘系统与绝缘不良成因[J].现代城市轨道交通，2011（4）.