屏蔽门绝缘问题的成因及其对策研究

屏蔽门绝缘问题的成因及其对策研究
摘要：现如今，屏蔽门已被广泛应用于地铁工程建设当中，但其绝缘问题也日渐显现出来，成为地铁建设各部门急需解决的重要问题。

文章主要阐述了屏蔽门在绝缘方面存在的问题，并在此基础上，提出了有效的解决对策，仅供参考。

关键词：屏蔽门；绝缘；问题；对策
1、地铁屏蔽门绝缘系统
1.1、屏蔽门与地绝缘的原因
地铁车辆采用直流牵引供电系统，钢轨作为回流排，直接连至牵引变电所。

钢轨与大地采用绝缘安装，以避免杂散电流对地下金属昔线和混凝土结构钢筋等造成电腐蚀。

因此，钢轨与大地之间存在电位差，而车辆与钢轨等电位，故使地铁列车的车体外壳与大地存在电位差。

屏蔽门安装在站台边缘，与列车车体之间的距离很近(约200mm，门体立柱和门框、门槛通常为不锈钢材质，如果屏蔽门与大地连通，当乘客上下车时若同时接触到列车车体和屏蔽门门体两种不同电位的金属材质，由于列车车体的外皮可能存在较大电位，使得车体与屏蔽门间会出现电位差，给上下车的乘客造成危害或带来不适。

为此，相关规范要求地铁屏蔽门系统需要采用满足绝缘电阻要求的绝缘安装，屏蔽门结构门体以及站台边缘一定范围的地面和墙面均应作绝缘处理。

1.2、屏蔽门的绝缘结构
地铁屏蔽门系统由电气和机械两部分组成，其中，机械部分可分为门机系统与门体结构。

根据《城市轨道交通站台屏蔽门系统技术规范》（CJJ183-2012）的要求，车站结构和门体之间的绝缘电阻应大于0.5MΏ、屏蔽门门体的的对地绝缘主要通过绝缘安装实现，同时站台层一定范围通过绝缘施工实现对地绝缘，只有两种绝缘都达到要求，才能实现绝缘设计的目的。

屏蔽门门体的绝缘安装方法国内外各厂家类似，即在顶部和底部采用绝缘套、绝缘板及空气间隙等方式进行绝缘安装。

根据地铁规范，把站台边缘距离屏蔽门2m左右设置为站台绝缘区域，在站台装修层下敷设绝缘层。

同时在屏蔽门端门内外两侧1m宽地面范围，端门内外两侧墙面2m高范围(宽度同地面)也设置为绝缘区。

以实现屏蔽门门体与大地之间的绝缘，避免跨步电压对人体造成危害。

图1为屏蔽门上部绝缘安装示意图；图2为屏蔽门下部绝缘结构示意图；图3为站台绝缘结构图。

图1屏蔽门上部绝缘安装示意图
图2屏蔽门下部绝缘结构示意图
图3为站台绝缘结构图
2、屏蔽门绝缘的问题成因分析
从目前国内外站台屏蔽门的安装与使用情况来看，站台门体设备与站台土建结构的绝缘处理始终是个困扰供货商以及安装与使用单位的老大难问题，迄今没有良好的解决方案，常见问题表现在以下几个方面。

2.1、屏蔽门施工过程中的问题分析
屏蔽门绝缘在施工过程中的问题主要表现为：第一，施工环境恶劣，在施工过程中没有办法避免绝缘材料受到水、灰尘等异物的污染，绝缘部位容易受到杂物或混凝土的污染；第二，施工工序安排不科学，屏蔽门施工完成后其他专业才进场施工，导致低绝缘电阻设备、物体、线路接触屏蔽门；第三，施工隧道的灰尘、和湿度较大，钢轨与列车车轮摩擦产生大量钢粉，各部分杂质混杂附着在绝缘部位导致绝缘破坏，为检测后期运行过程中环境对屏蔽门绝缘的影响，地铁屏蔽门专业相关人员进行了不同条件下绝缘数据测试。

2.2、屏蔽门安装过程中问题分析
每侧站台屏蔽门设备的下部与土建之间存在上百个连接点，上部更是与站台结构、风管、保温材料、乘客信息系统、导向指示牌等均存在连接或接触的可能。

在安装过程中，只要有任何外部设备或材料与其搭接，甚至门槛下未清理彻底的混凝土碎料和垃圾，均可能造成整侧的站台门绝缘不良。

由于接触点多，各单元之间又互相连接，因此出现绝缘问题后极难查找，往往带来返工，不但延误工期，而且影响质量。

2.3、使用维护中的问题分析
在采用科学合理的屏蔽门绝缘处理方式后，运行中的屏蔽门系统绝缘仍然失效，其失效原因归纳起来有以下几点:绝缘材料选用不当；结构设计不合理；其他令业对屏蔽门绝缘性能的影响；有关绝缘材料生产加土环节质量把关不严；影响绝缘的施土环节质量控制不严；维护保养措施不当，具体来说，就是由于站台屏蔽门设备的使用环境较差，尤其是高架与地面车站，设备长期处于日晒雨淋与尘土飞扬中，站台的灰尘与冲洗时的积水进人门槛等门机结构，都会影响绝缘性能。

因此，设备安装使用后不久，绝缘性能就可能呈现出较明显的下降趋势(见表1)。

此外，由于站台屏蔽门设备与钢轨等电位，一旦绝缘值下降到一定程度，势必导致设备通过较大的电流，当其与外部有接触时，又会将电流引出，造成设备打火，给设备安全、人身安全与消防安全造成极大隐患。

表1某高架站站台屏蔽门设备使用
3、处理屏蔽门绝缘问题的对策
从各地已运营的地铁系统来看，包括了解到的一些国外的情况，屏蔽门绝缘不达标的情况普遍存在，已经成为工程实践中的一个老大难问题。

但一直也没有比较好的解决办法，现阶段只能通过采取适当的施工措施和安全措施解决。

3.1、优化屏蔽门绝缘设计方案
在新线设计上，对于屏蔽门绝缘措施应进行详尽的方案比选。

针对绝缘材料本身的绝缘性能、空气湿度、爬电距离，电气绝缘间隙等对绝缘效果的影响，在绝缘系统设计上采取了相应的措施。

绝缘体材料选用应满足强度、绝缘阻值及适应环境要求；结构设计应控制电气绝缘间隙及爬电距离、设计必要的防水结构、减少屏蔽门结构与土建的接触点、采用特殊绝缘涂层、分段绝缘设计、正线以车厢为单位，端门独立绝缘设计、端门门槛可拆卸设计；接口设计应控制门槛与站台板间隙、控制屏蔽门与吊顶间隙、控制屏蔽门与端门墙面间隙、控制屏蔽门与管道距离、施土过程中避免二次污染(如在站台板铺设及站台绝缘层施土中采用切实可行的措施阻挡水泥砂浆渗入屏蔽门门槛)，并加强质量监督和检查。

此外，列车车厢相对大地有一定的电位差，为了乘客上下列车时的安全，需确保屏蔽门与列车车厢处于等电位状态。

屏蔽门上下部采用绝缘板，螺杆采用绝缘套进行连
接，确保屏蔽门本身不与大地连接，到达绝缘效果，如图4、图5所示：图4
图5
3.2、控制屏蔽门的安装质量
首先，应做好产品的质量控制与工艺控制工作。

门体与轨道等电位连接电缆、门体等电位连接电缆的各种线缆的规格要充分满足过流要求，门体内各类非金属材料的阻燃性能必须符合规范要求，防止自身材质缺陷造成隐患。

其次要重点加强施工过程中的工序控制。

支撑、立柱、门槛、门机、门栏、门体、绝缘层、绝缘棒、绝缘胶，每步安装工序均要逐步逐级严格把关，上一道工序的绝缘测试合格后方能进人下一道工序，防止出现问题时无从查找。

尤其是绝缘棒安装前，门槛与土建之间的碎石、尘土等杂物必须用吸尘设备清理干净，防止这些建筑垃圾成为接触点而引起绝缘性能的下降。

此外，考虑到端门的特殊结构，为减少端门对绝缘的影响，将端门与正线整侧屏蔽门分开绝缘。

3.3、站台绝缘保护措施
3.3.1、门系统与轨道连接，列车与门系统之间压差将降至最小，避免了触摸电压带来的危险。

由于门体与站台结构绝缘，因此门体和站台土建结构之间可能存在触摸电压，为保证乘客不能够同时触摸门体的导电部分和站台非绝缘部分，站台边缘应做绝缘处理，使得乘客正常候车时或上下列车时的安全性得到保证。

3.3.2、屏蔽门站台绝缘层采用绝缘地板，绝缘层敷设宽度为：站台侧900~2000mm、端门外侧（轨道侧）1500mm。

绝缘层敷设由独立绝缘地板及辅助绝缘材料构成，并保证对地绝缘值≥0.5MΩ，同时门槛与站台地面装饰层之间，至少预留缝隙，保证站台绝缘的有效性，并填充绝缘耐火密封胶实现电气绝缘处理。

3.3.3、所有辅助性材料除应满足本技术要求外，应难燃、无毒，具有环保认证证书，具有在公共大客流场合的使用经验，不能对乘客健康造成不利影响。

3.3.3.1、密封胶(连接缝填充物)。

密封胶用于填充两块绝缘地板间隙，间隙的大小应与车站地面装修石材间隙相配合，密封胶表面应与绝缘地板表面在同一水平面上。

其颜色与绝缘地板协调一致，密封胶的填充不能影响绝缘地板的整体敷设效果。

3.3.3.2、底涂及粘结剂。

底涂采用环氧底涂等高绝缘性、可防水的底涂材料，为了保证防水效果、必须做防水涂层、以确保防潮效果；自流平层应适应地铁高客流的环境，与胶水、水泥沙浆须紧密结合，强度不小于0.9Mpa，并满足地铁车站2‰的坡度要求；所采用底涂及粘结剂的功能、性能，用于绝缘地板和基础的粘结应具有良好填补性，干固速度快，粘结强度高，能提高绝缘地板与基础的粘力。

3.3.3.3、接缝收口材料。

接口材料主要功能是将周边建筑物与绝缘地板隔离开并起装饰作用，包括站台绝缘层与其它地面、墙面及屏蔽门门槛等的接口材料。

与屏蔽门门槛的接口材料应为绝缘材料，以方便绝缘材料及屏蔽门系统各自的调
试、检测、验收。

材料应为阻燃、无毒，施工维修方便。

绝缘地板与墙面、其它地面的接口界面应与装修专业协调确定，以使整个站台板的装修效果协调一致。

3.4、检测绝缘层的施工质量
屏蔽门系统在完成了绝缘层施工后，应当对其进行必要的检查，要求屏蔽门的门体和钢轨之间的接线端子距离最短，且之间连接连接的电缆的截面积应当大于50mm2，连接后产生的电阻测量值为0.1Ω。

同时，还应采用绝缘摇表进行实际测量，测试的一端连接绝缘区域，一端连接非绝缘区域，这时的阻值应当小于50MΩ。

整体铺设完成后，进行总体绝缘电阻测试，测试电阻应大于等于0.5MΩ，电压条件为500VDC。

3.6、尽量避免外界干扰
由于端门的施工位置条件差，与其他专业的接口繁多，容易发生绝缘强度达不到标准要求的不良现象。

因此，在屏蔽门结构设计上，正线屏蔽门的绝缘系统和端门的绝缘系统必须完全独立，这样就能尽可能地避免发生因端门绝缘强度不达标，而影响正线屏蔽门绝缘强度的问题。

截至目前，已有的屏蔽门厂家均采用这种设计结构。

除此之外，相关技术人员还应认真做好屏蔽门的后期维护和保养工作，特别是要注意站台地面的清洁工作，减少其对屏蔽门绝缘的不良影响。

结束语
综上所述，地铁屏蔽门系统的绝缘问题具有一定的普遍性，在国内外已安装屏蔽门的地铁系统中均存在，绝缘下降或失效而引起的安全问题日益凸显出来，已经引起了各地铁公司和专业技术人员的高度关注。

然而，目前还没有很好的解决办法。

因此，如何从根本上解决这一问题，需要相关技术人员在理论和实际运用中不断探索和研究。

相信随着理论研究和实验的不断创新，各种新材料、新工艺、新结构的出现，地铁屏蔽门系统绝缘、接地问题将会得到解决，屏蔽门系统运营的可靠性和安全性将会更高。

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