站台门“打火”问题分析及解决方案

王浩

合肥市轨道交通集团运营有限公司

安徽省合肥市

230000

摘要：地铁车站站台门系统在投用若干年后，因使用年限增加和环境因素导致站台门绝缘失效并可能产生“打火”情况，影响乘车安全。本文分析研究了地铁车站站台门在多种工况下的与钢轨等电位形式的优缺点，并对站台门绝缘失效后产生“打火”现象提出了解决方案。

关键词：地铁车站站台门；站台门等电位；站台门打火；站台门绝缘失效

安装在轨道交通车站站台边缘将列车轨行区与站台乘客候车区隔离连续屏障称为站台门。站台门总体来说有三大功能，节能：将轨行区与站台乘客候车区隔离，减少站台区与轨行区的空气交换，降低能耗。安全：防止乘客跌落轨行区而发生危险，列车也可在较安全的环境下行驶。舒适：降低列车进出站时噪声，消除列车运行是产生的活塞风运站台影响，保证站台候车区的舒适。

站台门是乘客上下车的必经通道，为了保障人身安全，在设计上对绝缘性能有如下要求：一是站台门所有设备对站台结构的绝缘值≥0.5MΩ，二是站台门与端门单元绝缘，作电气隔离，三是站台门必须进行等电位处理，分为门体等电位和钢轨等电位。此外，站台门站台侧和端门外轨道侧敷设2米绝缘层，来保证站台绝缘层对地绝缘值≥0.5MΩ。

门体等电位： 门体上的设备的金属外壳及金属线、管、槽及门与门之间采用铜排/铜编织带进行等电位连接，单侧站台站台门的整体电阻值要求≤0.4Ω。

钢轨等电位：为了保证乘客上、下车的安全，车站每侧站台门门体必须与钢轨（回流轨）连接，即与钢轨保持等电位，消除电位差带来的安全隐患。

国内地铁在设计之初多将站台门与钢轨进行等电位，但在运营过程中出现了“打火”及门体带电等诸多隐患，下面我们来分析两种方案各自解决的问题和存在的问题。

方案1：站台门与钢轨等电位

将站台门整体结构通过等电位线与钢轨连接，使得站台门整体与轨道（列车车体）等电位。

解决问题：站台门与轨道电位相等，消除了列车车体与站台门之间的电位差，避免了跨步电压带来触电隐患及门槛“打火”现象。

存在问题：若轨电压升高，将会造成站台门带电，站台门绝缘薄弱处出现电流泄露，严重时会出现“打火”现象。同时，门体立柱表面敷设的绝缘膜一旦遭到破坏，乘客站立于地面接触到门体金属部分，将会有触电隐患。另一方面由于轨道电压的存在和站台门对地绝缘性能达不到设计要求，导致从钢轨回流的电流通过等电位线缆流经门体后进入大地，长时间会对门体，站台结构及附近的金属管线产生电腐蚀。

方案2：站台门与钢轨等电位线拆除

为了消除乘客触电隐患，解决站台门绝缘薄弱处出现“打火”及电腐蚀情况，部分地铁采用将等电位线拆除的方案。

解决问题：轨道电压升高不会对站台门造成影响，门体设备的金属外壳及金属线、管、槽不会带电。

存在问题：受到建设施工工艺水平及运营环境影响，目前站台门系统的对地绝缘性能普遍达不到设计要求，一旦轨电压升高，列车车体和站台门门体之间则形成电压差，有可能形成跨步电压，造成乘客触电隐患；如有金属导电物体（金属手推箱，坡道板等）直接接触到车体和站台门，也会出现“打火”现象。   

门槛“打火”图 

结论：采用方案1无法解决门体自身绝缘薄弱处“打火”及门体带电等隐患，采用方案2无法解决跨步电压和列车与站台门“打火”的危害。方案1与方案2都能解决一部分问题，同时又带来了一部分问题，两种方案都存在局限性。

根据前面分析，在列车进站停稳，车门与站台门打开，乘客上下车的时候，需要站台门与钢轨等电位，消除电位差带来的危害；在乘客上下车结束，站台门与车门关闭后，则站台门与钢轨不需要等电位，避免门体带电的危害。

根据工况，我们可以开发一种等电位线分时连接和断开的装置。在站台门打开时，发出信号连接站台门与钢轨的等电位线；其余情况下将站台门与钢轨的等电位线断开。

装置运行原理：

无列车停靠的情况下（如下图），站台门与大地（接地体）进行连接，与钢轨不连接，确保站台人员的安全。      

站台无列车情况

当列车进站停稳后，通过站台门开门指令，控制站台门断开与大地（接地体）的连通，闭合与钢轨的连通（如下图）。

站台有列车并开门情况

分时连接和断开装置可对连通电流进行实时监测，电流超过设定值时，表征门体绝缘性能不良，进行报警提醒;对轨电压进行实时检测，当轨电压超过阈值，表示轨电位限制装置工作不正常，同样发出报警提醒。

装置相关技术要求：

1.采用站台门开关门信号作为通断信号；

2.快速通断（确保安全）；

3.机械寿命长（每天400次左右通断）；

4.可通断大电流并具备灭弧功能。

装置优点及解决的问题

站台门与钢轨分时进行连接，始终可以保障乘客安全。对改进站台门打火现象有所遏制，等电位线因不是一直保持连通，相应的杂散电流只在短时间内有影响。

装置缺点及带来的问题

在原有的接地系统中增加了控制装置，降低了整体系统的可靠性;智能导通装置需要快速控制大电流的通断，其动作频率快，开断电流大，需要选择可靠的设备元件，如高品质IGBT,高寿命高速机械接触器来保证整体系统的可靠性，其成本也相对很高。

结语

通过对站台门等电位方案的深入分析可见，既有的固定等电位或完全断开的方案均存在安全短板。本文提出的分时连接与断开装置，依据工况动态调整站台门与钢轨的电气连接，避免跨步电压与打火风险，同时减少电腐蚀与绝缘失效隐患，为地铁站台门系统绝缘老化后的安全提升提供了可行的技术方向，具有一定的参考价值。

参考文献

[1]邵华.城市轨道交通站台门绝缘及等电位设置问题分析.城市轨道交通研究,2018,21(10).

[2]刘炜.地铁站台门与钢轨等电位连接方式研究.铁道工程学报2020,37(5).

[3]杨帆.基于工况的地铁站台门动态等电位系统设计与仿真.都市快轨交通，2021,34(4).

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