范偉

摘要：本文針對(duì)目前軌道交通站臺(tái)安全門系統(tǒng)接軌/接地方案存在的弊端，研究開發(fā)了一種新型的站臺(tái)門智能等電位導(dǎo)通裝置，并對(duì)其總體方案、設(shè)備構(gòu)成、控制原理、軟件時(shí)序等方面進(jìn)行了詳細(xì)的介紹和闡述，實(shí)現(xiàn)了站臺(tái)門系統(tǒng)與大地，軌道之間等電位的聯(lián)動(dòng)控制，降低了跨步電壓帶來的危害，保證了人身和設(shè)備的安全。

關(guān)鍵詞：智能導(dǎo)通;站臺(tái)門接軌;站臺(tái)門接地

1.引言

近年來，伴隨著城市軌道交通行業(yè)的飛速發(fā)展以及人們對(duì)城市軌道交通運(yùn)營的安全性和舒適性等要求的日益提高，站臺(tái)門系統(tǒng)作為一個(gè)重要的軌道交通設(shè)備越來越受到人們的重視。地鐵站臺(tái)門系統(tǒng)是一個(gè)典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，安裝于地鐵、輕軌等車站站臺(tái)邊緣，將車站站臺(tái)與軌道區(qū)分開，并與列車門相對(duì)應(yīng)，防止乘客跌落軌道區(qū)，屬于安全設(shè)備。

地鐵站臺(tái)屏蔽門是乘客上下車的必經(jīng)通道，為了保障乘客的人身安全及設(shè)備安全，消除軌電壓升高所產(chǎn)生的跨步電壓對(duì)人體造成的危害，減小由于設(shè)備漏電等特殊原因造成門體帶電帶來的風(fēng)險(xiǎn)以及降低離散電流對(duì)門體及鋼結(jié)構(gòu)造成的電腐蝕，現(xiàn)有國內(nèi)對(duì)于站臺(tái)門系統(tǒng)整體等電位處理有兩種方案，一是將站臺(tái)門整體結(jié)構(gòu)通過等電位線與軌道連接，稱為站臺(tái)門接軌方案;另一種是將站臺(tái)門整體結(jié)構(gòu)通過等電位線與大地連接，稱為站臺(tái)門接地方案。

但在實(shí)際運(yùn)營過程中發(fā)現(xiàn)，站臺(tái)裝修層絕緣會(huì)隨著外部環(huán)境變化逐漸老化， 絕緣電阻會(huì)不斷降低甚至失效，上述兩種方案都存在一定的弊端和隱患，都無法同時(shí)權(quán)衡消除跨步電壓危害和離散電流腐蝕的問題。

2.兩種等電位方案的對(duì)比分析

2.1站臺(tái)門接軌方案

目前城市軌道交通車輛牽引供電設(shè)計(jì)，一般將鋼軌作為牽引回流的負(fù)極。因此，鋼軌/車輛與站臺(tái)門之間存在一定的電位差。為避免鋼軌/車輛與站臺(tái)門之間

存在電壓差，對(duì)乘客安全造成影響，一般會(huì)將鋼軌和站臺(tái)門間用電纜進(jìn)行連接， 稱之為站臺(tái)門接軌方案，此方案消除了列車與屏蔽門之間的電壓差，降低了乘客在上下車過程中跨步電壓帶來的危害。做好站臺(tái)裝修層絕緣，并實(shí)現(xiàn)站臺(tái)門與鋼軌（列車）的等電位連接是新線施工較為常用的工程解決方案。

但在實(shí)際運(yùn)營過程中發(fā)現(xiàn)，站臺(tái)裝修層絕緣會(huì)隨著外部環(huán)境變化逐漸老化， 絕緣電阻會(huì)不斷降低甚至失效，在這種情況下的站臺(tái)門與鋼軌（列車）的等電位連接，等于直接將鋼軌接地，將導(dǎo)致大電流打火，危及車站安全。大量的離散電流流經(jīng)門體后進(jìn)入大地，長時(shí)間會(huì)對(duì)門體，站臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)及附近的金屬管線造成不同程度的電腐蝕。此時(shí)一些站臺(tái)門接軌方案的運(yùn)營線路，在經(jīng)過一定時(shí)間使用后屢次發(fā)生打火事件，極端情況下可能造成站臺(tái)門電機(jī)、連接線、均流線等設(shè)備燒毀，嚴(yán)重時(shí)燒損站臺(tái)門控制電纜，造成站臺(tái)門失控。對(duì)運(yùn)營及車乘人員的安全帶來嚴(yán)重的隱患。

2.2站臺(tái)門接地方案

鑒于上述問題，目前行業(yè)內(nèi)常見的做法是在站臺(tái)裝修層絕緣效果降低后，被迫斷開接軌電纜，將站臺(tái)門門體懸空或直接接大地，并在乘客可接觸的地方增設(shè)絕緣膜和涂刷絕緣漆（二次絕緣）。此方案門體與大地電位相等，軌道（回流軌） 電壓升高不會(huì)對(duì)站臺(tái)門造成影響，不會(huì)形成大電流流經(jīng)門體或鋼結(jié)構(gòu)，不會(huì)形成打火或電腐蝕。同時(shí)，一旦門體發(fā)生漏電，或者有帶電體接觸到門體，可將電流直接引入大地，防止人員觸電。

但表面二次絕緣方案成本較高，門體表面的二次絕緣處理（絕緣膜或絕緣噴涂等）又經(jīng)常會(huì)因乘客原因造成絕緣膜破損，一旦有軌電壓升高，當(dāng)有金屬導(dǎo)電物體（金屬手推箱，殘疾人踏板等）直接接觸到列車和站臺(tái)門或乘客雙腳同時(shí)踏在列車和站臺(tái)門門檻上時(shí)，很有可能形成打火現(xiàn)象或造成觸電。

目前行業(yè)內(nèi)對(duì)站臺(tái)屏蔽門絕緣不良帶來的等電位線應(yīng)不應(yīng)該接的問題也爭(zhēng)議較多。在絕緣不良情況下，等電位線的連接將會(huì)造成屏蔽門通過絕緣薄弱處進(jìn)行電流泄漏，并產(chǎn)生打火現(xiàn)象。這一方面會(huì)造成火災(zāi)隱患，另一方面會(huì)產(chǎn)生大量的雜散電流進(jìn)入車站，從而長期產(chǎn)生電腐蝕，將會(huì)對(duì)相關(guān)建筑及設(shè)備設(shè)施壽命帶來影響。無論是采用哪種方案都存在一定的缺陷和風(fēng)險(xiǎn)，目前尚無比較好的解決措施和方案。

因此，針對(duì)上述現(xiàn)狀和問題，需要研究和開發(fā)出一種站臺(tái)門智能等電位導(dǎo)通裝置，可以在外部信號(hào)的控制下，將站臺(tái)門門體在接軌、接地狀態(tài)相互切換，并將軌電壓，門體漏電流等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)并上傳給其他相關(guān)專業(yè)進(jìn)行監(jiān)控。

3.功能設(shè)計(jì)

由于大電流往往在列車進(jìn)出站啟停的瞬間表現(xiàn)得更為明顯，該裝置可實(shí)現(xiàn)站臺(tái)門門體需要接通的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)等電位接通，確保乘客安全;在其他時(shí)候保持?jǐn)嚅_，將門體接地，可防止雜散電流進(jìn)入車站，其新型站臺(tái)門等電位方案示意圖如下： 主要設(shè)計(jì)原則及功能如下：

無列車停靠的情況下：站臺(tái)門與地進(jìn)行連接，與鋼軌不連接。確保站臺(tái)人員的安全，防止軌電流串入車站;

當(dāng)列車進(jìn)站停穩(wěn)后，信號(hào)系統(tǒng)發(fā)出開門命令后，控制屏蔽門斷開與地的連通，閉合與鋼軌的連通;

對(duì)連通電流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，如檢測(cè)電流超過設(shè)定值時(shí)，表征門體絕緣性能不良，設(shè)備將進(jìn)行聲光報(bào)警并上傳至控制室監(jiān)控屏;

對(duì)軌電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，當(dāng)軌電壓超過閾值，表征此時(shí)軌電壓異常，設(shè)備將進(jìn)行聲光報(bào)警并上傳至控制室監(jiān)控屏;

待屏蔽門和列車關(guān)門后，所有開關(guān)恢復(fù)正常狀態(tài)，站臺(tái)門恢復(fù)接地狀態(tài)。

預(yù)留無線通訊模塊接口，用于拓展基于無線通訊網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視和診斷功能。

4.設(shè)備組成及原理

智能導(dǎo)通裝置主體設(shè)備主要由一次控制回路（主回路），二次檢測(cè)回路（智能邏輯控制單元），電壓電流變送及顯示模塊，HMI 人機(jī)交互模塊等等組成，其設(shè)備外形圖和原理邏輯框圖如下：

智能等電位導(dǎo)通裝置的主回路元件主要由 2 臺(tái)電磁接觸器及電流測(cè)量分流器組成。在基本狀態(tài)下，直流接觸器的主觸點(diǎn)是斷開狀態(tài)的，裝置不斷測(cè)量回流電路和等電位母線之間的電壓以及計(jì)算延時(shí)。如果超過了存儲(chǔ)在可編程序控制器中的設(shè)定值，則主接觸器閉合。可在當(dāng)?shù)匕础伴]鎖/復(fù)位”按鈕解除閉鎖，亦可以通過通訊方式遠(yuǎn)程解除閉鎖。

該設(shè)備可搭載無線通訊模塊接口，用于拓展基于無線通訊網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸， 可以遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各個(gè)地鐵站的導(dǎo)通裝置的工作情況，使得各級(jí)管理人員和工程人員可以通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程了解設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況。

5.結(jié)論與展望

該裝置在軌道交通行業(yè)內(nèi)具有明顯的創(chuàng)新性和先進(jìn)性，為今后徹底解決此類問題提供一種切實(shí)可行的思路，進(jìn)一步提高了站臺(tái)門系統(tǒng)的安全性。該裝置今后可迅速形成產(chǎn)業(yè)化，屆時(shí)將進(jìn)一步提升我國城市軌道交通智能化水平，具備廣闊的市場(chǎng)前景。