淺談地鐵站臺門等電位連接方案的現狀與發展

王亞賓

(中國鐵路設計集團有限公司,天津 300000)

1 站臺門等電位連接現狀分析

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

為解決上述問題，保護乘客安全，國內地鐵在建設過程中按照相關規范要求采取以下常規安全措施。

(1)等電位連接：站臺門與鋼軌單點等電位連接，每側站臺門應保持整體等電位；

(2)門體安裝：站臺門門體結構的上部和底部采用絕緣套或絕緣墊片等方式進行絕緣安裝。

(3)站臺絕緣：在站臺門的站臺側一定范圍內的地面裝修層下敷設絕緣層。

但在運營過程中，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營帶來一系列安全問題。

2 方案比較

目前，國內地鐵工程站臺門領域相關各方對常規的站臺門等電位連接及配套絕緣方案褒貶不一，面對實際運營過程中出現的問題，相關的討論、研究工作從未中斷，根據相關規范、運營情況并結合結合自身工作經驗，對站臺門等電位連接及絕緣方案進行梳理，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方面從發，將目前行業內主流的解決方案歸納如下。

(1)方案一：站臺門與鋼軌等電位連接

①具體措施

在上述常規安全措施的基礎上增加門體表面絕緣措施，即，對乘客上下列車時可接觸到的站臺門門體外露金屬表面及門檻踏板進行絕緣處理。

門體表面絕緣措施包括門體立柱外包板表面絕緣和門檻獨立絕緣兩部分。

②方案分析

優點。該方案滿足站臺門相關規范的要求的前提下，增加“第二道保護措施”，在常規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接觸帶電門體而觸電，大大提高了乘客乘車的安全系數。

缺點。不能解決常規安全措施在絕緣失效時存在的“打火”現象；絕緣失效時同樣存在乘客上下列車或候車時發生觸電的風險；門體表面絕緣與乘客接觸較多，易被人為破壞，運營維修工作量大。

(2)方案二：站臺門與綜合接地網等電位連接

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等電位連接；

b.門體安裝：取消站臺門的絕緣安裝，采用直接安裝方式。

c.站臺絕緣：同常規安全措施。

d.門體表面絕緣：同方案一。

②方案分析

優點：

解決了門體內部及門體對車站結構、裝修吊頂之間的“打火”現象，消除了門體對車站結構持續放電的危險；

站臺門與大地等電位，保證了乘客候車安全；

取消門體安裝絕緣措施，節約了材料及施工成本，減少了運營維保工作量。

缺點：

本方案無法滿足相關規范的要求；

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

(3)方案三：站臺門選擇性地與鋼軌或者綜合接地網等電位連接

①具體措施

a.等電位連接：增設站臺門等電位連接切換裝置，該裝置與站臺門系統聯動，能夠實現在站臺門開門時站臺門與鋼軌進行等電位連接，在站臺門關門后站臺門與車站綜合接地網進行等電位連接。每側站臺門保持整體等電位。

b.門體安裝絕緣：同常規安全措施。

c.站臺絕緣：同常規安全措施。

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

通過進行大量的研究，針對該方案已申報了國家實用新型專利(授權公眾號：CN 207725396 U)，該方案主要工作原理：在站臺門與鋼軌之間設置一個可遠程控制的執行器，接受站臺門控制系統的開合指令，進行相應動作，實現站臺門開門、乘客上下列車時站臺門與鋼軌進行等電位連接，在站臺門關門、乘客候車時站臺門與綜合接地網進行等電位連接。本方案可以理解為方案一和方案二的優點整合，在站臺門開門、乘客上下列車時為方案一；在站臺門關門、乘客候車時為方案二。

據研究，鋼軌電位隨列車進出站升降浮動較大，其中列車進站停車以及出站啟動階段鋼軌電位較高，列車停穩后鋼軌電位大幅降低。因此，本方案中站臺門僅在列車停穩后與鋼軌進行等電位連接，避開了鋼軌電位較高的區段，有效減低甚至消除站臺門門體內部以及對車站結構、裝修吊頂等金屬部件“打火”現象。

規范要求的“當采用鋼軌作回流軌時，屏蔽門應與鋼軌進行等電位連接”是基于采用鋼軌作回流軌時，車體與站臺門存在高電位差的實際情況，為了保護乘客在上下列車時同時接觸車體和門體不發生觸電危險的目的而設置的，而在乘客候車期間，站臺門與鋼軌等電位連接并非必要措施。因此，本方案滿足相關規范要求。

優點。本方案滿足站臺門相關規范要求；候車期間站臺門與綜合接地網連接，保證了乘客的候車安全；有效降低甚至消除門體內部及門體對車站結構、裝修吊頂之間的“打火”現象。

缺點。目前市場上并無相關的成熟產品及應用，等電位連接切換裝置的安全可靠性還未得到充分的驗證。

3 推薦方案及建議

綜上所述，結合方案可行性、安全可靠性、經濟合理性等因素，方案三能夠在滿足規范要求的前提下，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部及門體對車站結構、裝修吊頂之間的“打火”現象。因此，推薦新建或改造地鐵工程站臺門系統采用站臺門選擇性地與鋼軌或者綜合接地網等電位連接方案。

4 結 語

考慮到站臺門選擇性等電位連接方案目前尚未有工程實例以于驗證，建議當前的站臺門建設工程繼續加強對絕緣措施施工質量的把控，從絕緣方案、絕緣材料、施工工藝、維保管理等方面下手，確保絕緣措施的長久可靠有效。