地铁屏蔽门接地浅析

裴 伟

（贵阳市城市轨道交通有限公司，贵州 贵阳 550000）

0 引言

地铁屏蔽门安装在站台边缘，乘客上下车时，接触到车身外壳和屏蔽门是无法避免的。为了保证乘客上下车的安全，我国大部分地铁运营线路都对屏蔽门进行了绝缘安装，有的线路还将屏蔽门与轨道连接起来。然而，由于施工、环境等因素的影响，屏蔽门的绝缘极易失效，轻者屏蔽门结构对相邻的金属构件“打火”，乘客安全无法保障。严重的话，如果等电位连接在屏蔽门绝缘失效后任然继续，杂散电流将通过屏蔽门串入地铁线路，对沿线框架结构钢筋和金属管线的寿命及运行的稳定性带来影响，可能造成重大的安全事故或经济损失。

1 屏蔽门绝缘失效原因分析

1.1 绝缘材料选择不当

国家明文规定地铁的绝缘性需要在0.5MΩ以上，如果使用的绝缘材料不符合国家标准，不仅会导致屏蔽门绝缘失效，还会影响屏蔽门的整体寿命。

1.2 绝缘结构设计不合理，

绝缘间隙和爬电距离过小，导致绝缘失效。屏蔽门与轨道等电位连接后，在地与地之间产生约120V的电位差。绝缘间隙和爬距应根据电位差、空气湿度、材料绝缘性能等参数确定。

1.3 环境因素

因地铁洞体含有大量粉尘，日积月累会附着到绝缘件表面，另外，地下车站环境潮湿，在雨天，屏蔽门的绝缘电阻值容易降低或容易引起绝缘失效。且另外，列车停站时，车辆底部及上部有大量热能排出，会使屏蔽门与车站建筑结构之间的绝缘体变软，还有绝缘材料长期受地铁电磁场的影响，产生的离子弧和离子运动将严重侵蚀绝缘材料，降低其绝缘性能。

1.4 施工因素的影响

施工工序不合理。一般情况为屏蔽门施工完成后其它专业才进场，屏蔽门在绝缘地板施工过程中可能会有绝缘粘尘、绝缘带与门槛间隙过小、其它设备与屏蔽门间隙过小、绝缘间隙有异物等情况出现，这些都会导致绝缘门绝缘不良。安装的过程中，任何外部设备或材料与屏蔽门搭接，甚至门槛下混凝土碎料清理不彻底，也会使绝缘不彻底。

1.5 其它因素

清洁过程使用的清洁剂部分带有腐蚀性，会影响屏蔽门的绝缘性能；绝缘子老化导致的绝缘性能下降也是不可避免的。

2 屏蔽门绝缘及安全解决方案

根据《地铁设计规范》及相关IEC标准，人体直流安全电压按120V考虑是可行的。当屏蔽门绝缘状况不理想时，虽然人身安全没问题，但还是可能被电击或电麻的感觉，严重影响乘客乘坐的舒适性。我们试行屏蔽门与轨道未进行等电位连接，经过一段时间的测量数据分析和运行分析，再结合别的地铁站的设计做对比研究，证实对乘客乘车的安全影响较小，因此屏蔽门与钢轨不作等电位连接是可行的。可以在屏蔽门与钢轨之间安装电流或电压检测装置，当检测到异常时，轨道自动连接到车站接地网，以将轨道电位降低到安全电压。

钢轨和屏蔽门等电位连接时，钢轨电位传导到屏蔽门，乘客接触到屏蔽门相当于在乘客和地之间加上了一个电压（即钢轨电位）。在这种情况下，屏蔽门必须绝缘安装，根据前面的分析，绝缘电阻不能小于0.25 MΩ。这种绝缘不单是指地面，还包括侧面和顶面。

2.1 屏蔽门非绝缘安装（方案一）

屏蔽门非绝缘安装：屏蔽门土建站台板及土建顶梁间不做整体绝缘设计与安装（如图1所示），只对屏蔽门本体做局部绝缘处理，其结构与大地直接连通。

需要采取绝缘的区域包括：门槛板、立柱装饰板、门楣、滑动门、后封板等。同时，车辆的相应区域也必须进行绝缘，以避免屏蔽门的绝缘保护失效，这样才能保证乘客的安全。

图1 屏蔽门绝缘防护区域示意图

2.1.1 门槛板的绝缘防护

门槛板的防护重点是滑动门和应急门的门槛板，其防护形式有如下两种：

⑴ 碳钢板支撑加绝缘防护层

用Q235碳钢板支撑门槛板，确保屏蔽门和门槛板的整体钢结构的强度，并在表面覆盖一层尼龙、绝缘橡胶等绝缘材料，既能绝缘又能防滑作用，更进一步保证乘客的安全。表面绝缘材料为了区别功能区域可以选择不同的颜色。该结构形式须重点关注表层绝缘材料的各项性能是否符合地铁相关规范要求，如：绝缘性能、耐磨性能、耐老化性能，防火性能、阻燃性能等。另外绝缘材料的可维护性也必须提前考虑，这样更加有利于绝缘层的后期维修和更换。

⑵ 门槛整体绝缘材料的选择

门槛板整体都要选择工程塑料、尼龙等绝缘性能好的材料，同样也要考虑门槛的整体刚度、可加工性、耐磨性、耐老化、防火性等各项性能是否符合规范要求。还可以在门槛表面使用嵌入蚀刻（或冲压）不绣钢板，这样外观很有金属质感，也更耐磨。

2.1.2 立柱装饰板的绝缘防护

乘客在乘车过程中极易碰到屏蔽门两侧的立柱装饰板，因此立柱装饰板装一定要重点作绝缘防护，可以整体采用绝缘材料，并在其表面喷涂绝缘层。

2.1.3 门楣的绝缘防护

在乘客上下车时，碰到立柱、门槛的几率较大，乘客触摸和外物磕碰到门楣的几率较小，因此可做内衬碳钢板，外喷绝缘层或透明绝缘薄膜的处理。这样可使门楣与周边其它结构的整体外观颜色一致，保证了屏蔽门的整体美观。

2.1.4 滑动门的绝缘防护

乘客在乘车过程中最易触摸到的就是滑动门门框，也最容易被其产生的电压差伤害，且滑动门被外物磕碰的几率较高，故应重点做好绝缘防护。而玻璃属于绝缘体，门框才是最需重点防护的部位，可采用喷涂绝缘层、门框外表面粘贴绝缘防护薄膜等形式进行绝缘处理。

2.1.5 后封板的防护

被乘客碰触后封板的概率较低，可采用碳钢板内衬，外喷绝缘漆、绝缘烤瓷。可使屏蔽门集中接地，滑动门绝缘隔离，既能保障乘客的乘车安全，也减少了杂散电流对车站建筑结构的腐蚀。

2.2 屏蔽门绝缘安装（方案二）

屏蔽门对大地绝缘安装，绝缘电阻大于0.25MΩ，但不与钢轨等电位连接，即屏蔽门悬浮安装，屏蔽门与列车间的位置及电位如图2所示。

图2 方案二 屏蔽门与列车位置及电位关系

该方案虽然不能完全避免特殊情况的出现，但是绝缘失效对乘客安全的影响非常小。因为地铁是一项公共安全工程，乘客的安全第一才是最重要的。因此，确保绝缘符合标准，保持长期有效性是其技术重点。所以要做好以下几个方面：⑴ 严格施工管理。，对乘客可能触及的区域，都进行有效的二次绝缘防护。⑵ 安排好屏蔽门与相关专业间的施工工序，并做技术交流。⑶ 在屏蔽门与钢轨之间安装电流或电压检测装置。将台边缘距离屏蔽门1m左右的范围内设置为绝缘区域，可以避免乘客同时触及站台和列车，产生跨步电压差，危及乘客安全，做法是在站台装饰层下铺设绝缘层，或在装饰层上铺设绝缘地板，实现屏蔽门体与地面的绝缘。

3 结论

地铁运营线路屏蔽门受到施工和周围环境的影响，存在绝缘效果较差以及绝缘失效的问题。继续将屏蔽门等电位连接到轨道容易导致牵引回流通过屏蔽门。影响车站金属结构、屏蔽门结构、电气系统的寿命和运行稳定性，也容易导致火灾等危险现象的发生，从而影响地铁的安全运行。本文结合现场研究、测量数据分析和方案分析，建议屏蔽门和轨道不使用等电连接。为避免乘客跨步电压，目前的绝缘带区域应继续作绝缘设计。