地鐵屏蔽門與軌道之間電位問題的探討

湯永光

摘要：該文分析了地鐵中直流電機(jī)牽引列車屏蔽門與軌道之間存在電勢差問題，并指出了其安全隱患，最后提出了解決問題的方法。

關(guān)鍵詞：屏蔽門 軌道 電位 問題 探討

中圖分類號(hào)：U231.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）12（b）-00-01

由于工作的要求，我們曾經(jīng)多次去地鐵進(jìn)行考察，發(fā)現(xiàn)在所有用直流電機(jī)牽引的地鐵列車中，都存在軌道或車廂與站臺(tái)或屏蔽門之間電勢差問題。目前所有地鐵解決站臺(tái)屏蔽門與軌道之間等電位及屏蔽門系統(tǒng)絕緣問題方案有：①屏蔽門與軌之間等電位連接，即使用一根導(dǎo)線連接于屏蔽門與軌道兩端，使兩點(diǎn)之間電位相等。②屏蔽門站臺(tái)設(shè)備與車站接地網(wǎng)連接?？墒莾煞N方案都不能很好解決屏蔽門對(duì)地絕緣出現(xiàn)故障時(shí)的安全問題，原因是：方案①中雖然能使屏蔽門與軌道電位相等，解決屏蔽門與列車之間的跨步電壓問題，但當(dāng)站臺(tái)屏蔽門絕緣損壞接地時(shí)，會(huì)出現(xiàn)接地處短路起火的情況，危及車站消防安全；方案②中屏蔽門與列車之間存在超出安全范圍的跨步電壓，威脅乘客的人身安全。為此，該文嘗試提出解決這些問題的可行性方案進(jìn)行探討。

1 屏蔽門系統(tǒng)與地鐵軌道之間現(xiàn)狀及存在問題

直流電機(jī)牽引的機(jī)車鋼軌或車廂的電壓即是電源負(fù)極對(duì)地的電壓，高達(dá)90DC，甚至120VDC，列車到站或離整流變壓器出較遠(yuǎn)處最高，而站臺(tái)屏蔽門是接地絕緣設(shè)計(jì)的，所以屏蔽門與地鐵軌道之間是可能存在90DC以上的電壓的。目前的兩種處理方案存在問題是：①屏蔽門與軌道進(jìn)行等電位連接，保持與軌道等電位，如圖1所示：

圖1 屏蔽門與軌道等電位連接示意圖

這樣的處理方法可使屏蔽門與軌道或車廂電位相等即兩處之間不存在電勢差，這時(shí)屏蔽門系統(tǒng)也帶有90VDC或更高的電勢，當(dāng)乘客上下車時(shí)，不存在跨步電壓問題，有效地解決了威協(xié)乘客人身安全的問題。

屏蔽門系統(tǒng)（包括門體、機(jī)頂盒、門檻等）與車站的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行絕緣安裝，在絕緣值日益下降，且對(duì)于車站兩邊甚長的屏蔽門維護(hù)也相當(dāng)困難，當(dāng)站臺(tái)屏蔽門絕緣受到損壞接地時(shí)，電流從軌道經(jīng)屏蔽門的短路點(diǎn)流入接地網(wǎng)，按接地體的電阻4Ω估算，軌道的電壓是90DC時(shí)，經(jīng)短路點(diǎn)的電流是90/4=22.5（A）。顯然如此值電流經(jīng)過短路點(diǎn)，必然會(huì)產(chǎn)生巨大的火花，使車站出現(xiàn)消防安全問題。

②斷開屏蔽門與軌道間的等電位連接，將屏蔽門站臺(tái)設(shè)備與車站接地網(wǎng)連接，這樣即使屏蔽門與車站機(jī)構(gòu)間絕緣值不達(dá)標(biāo)或發(fā)生短路，依然可以保持車站建筑物和屏蔽門不受影響。屏蔽門內(nèi)部發(fā)生電壓泄漏到門體時(shí)，可通過接地保護(hù)，但存在的問題是：由于屏蔽門與運(yùn)營列車或軌道之間的接地點(diǎn)不同，兩者之間存在電勢差（最大DC90 V或120 V）。在乘客上下車時(shí)，由于跨步電壓的存在，會(huì)發(fā)生安全危險(xiǎn)。盡管在乘客可觸及的門體部分進(jìn)行絕緣處理，但仍然不能消除乘客上下車的安全隱患。

2 解決問題的對(duì)策

通過以上存在問題的分析，現(xiàn)提出了解決問題的對(duì)策進(jìn)行探討，筆者對(duì)此設(shè)計(jì)了一套改進(jìn)方案，并申報(bào)國家實(shí)用新型專利獲得授權(quán)，專利號(hào)是：ZL201120151044.6，實(shí)用新型名稱是：一種屏蔽門與地鐵軌道之間電位連接裝置。具體分析如下圖2所示。

圖2 屏蔽門與地鐵軌道之間連接圖

軌道；2-限流電阻：3.5 Ω，500 W；3-旁路開關(guān)：100 A；4-直流

電流表：0～50 A；5-電流電壓表：0～200 V；6-屏蔽門。

基本原理是：本發(fā)明專利是在圖1屏蔽門與軌道之間連接基礎(chǔ)上改造而成，其特征在于：軌道1與限流電阻2連接，限流電阻的作用是當(dāng)屏蔽門出現(xiàn)短路時(shí)，該電阻起到限制電流的作用，它既能降低流過短路點(diǎn)的電流，又能使短路時(shí)的軌道與屏蔽門之間的跨步電壓控制在安全范圍之內(nèi)；限流電阻2與直流電流表4連接，直流電流表的作用是監(jiān)視屏蔽門與軌道之間的泄漏電流，發(fā)現(xiàn)問題可及時(shí)排除；直流電流表4與屏蔽門6連接，屏蔽門6與旁路開關(guān)3連接，旁路開關(guān)3的作用是當(dāng)直流電流表4損壞或檢修時(shí)使用，屏蔽門6與直流電壓表5連接，直流電壓表5與軌道1連接，直流電壓表的作用，是指示軌道與屏蔽門之間的電壓，在正常情況下是沒有電壓指示的。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，顯示出數(shù)值但是在36VDC以下。屏蔽門系統(tǒng)對(duì)地絕緣正常時(shí)，軌道與屏蔽門之間電位相等；但當(dāng)屏蔽門系統(tǒng)經(jīng)絕緣下降甚至接地時(shí)，軌道1來的電流經(jīng)過限流電阻2后，大大減少流到直流電流表4、屏蔽門6的電流，可大大減少屏蔽門對(duì)地絕緣最薄弱處打火的可能性。有效地防止安全和消防事故發(fā)生。

此設(shè)計(jì)方案能使地鐵軌道與屏蔽門在正常工作時(shí)電位相等，而屏蔽門發(fā)生絕緣損壞接地時(shí)，又不至于短路起火，且列車與站臺(tái)屏蔽門之間跨步電壓控制在安全范圍內(nèi)，基本解決了這一安全消防問題。

3 結(jié)語

屏蔽門系統(tǒng)絕緣問題具有一定普遍性，在國內(nèi)外以投入使用屏蔽門的地鐵運(yùn)營線路上事有發(fā)生。國內(nèi)外地鐵部門對(duì)此問題，也日益重視并研究各種各樣的對(duì)策，并采取了許多防范措施。

為了更好保護(hù)車站結(jié)構(gòu)與乘客安全及消防安全，要根據(jù)現(xiàn)狀，進(jìn)一步修正完善系統(tǒng)絕緣問題和屏蔽門與與軌道之間電位問題的解決方案，提高屏蔽門系統(tǒng)運(yùn)營的可靠性和消防安全性，本研究方案不是唯一的最佳方案，但進(jìn)行實(shí)質(zhì)性分析探討也可作為相關(guān)部門參考應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 方漫然.地鐵站臺(tái)門絕緣系統(tǒng)與絕緣不良成因[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2011（4）.