一种基于联动控制的站台门等电位连接方案

范伟

摘要：本文针对目前轨道交通站台安全门系统接轨/接地方案存在的弊端，研究开发了一种新型的站台门智能等电位导通装置，并对其总体方案、设备构成、控制原理、软件时序等方面进行了详细的介绍和阐述，实现了站台门系统与大地，轨道之间等电位的联动控制，降低了跨步电压带来的危害，保证了人身和设备的安全。

关键词：智能导通;站台门接轨;站台门接地

1.引言

近年来，伴随着城市轨道交通行业的飞速发展以及人们对城市轨道交通运营的安全性和舒适性等要求的日益提高，站台门系统作为一个重要的轨道交通设备越来越受到人们的重视。地铁站台门系统是一个典型的机电一体化产品，安装于地铁、轻轨等车站站台边缘，将车站站台与轨道区分开，并与列车门相对应，防止乘客跌落轨道区，属于安全设备。

地铁站台屏蔽门是乘客上下车的必经通道，为了保障乘客的人身安全及设备安全，消除轨电压升高所产生的跨步电压对人体造成的危害，减小由于设备漏电等特殊原因造成门体带电带来的风险以及降低离散电流对门体及钢结构造成的电腐蚀，现有国内对于站台门系统整体等电位处理有两种方案，一是将站台门整体结构通过等电位线与轨道连接，称为站台门接轨方案;另一种是将站台门整体结构通过等电位线与大地连接，称为站台门接地方案。

但在实际运营过程中发现，站台装修层绝缘会随着外部环境变化逐渐老化， 绝缘电阻会不断降低甚至失效，上述两种方案都存在一定的弊端和隐患，都无法同时权衡消除跨步电压危害和离散电流腐蚀的问题。

2.两种等电位方案的对比分析

2.1站台门接轨方案

目前城市轨道交通车辆牵引供电设计，一般将钢轨作为牵引回流的负极。因此，钢轨/车辆与站台门之间存在一定的电位差。为避免钢轨/车辆与站台门之间

存在电压差，对乘客安全造成影响，一般会将钢轨和站台门间用电缆进行连接， 称之为站台门接轨方案，此方案消除了列车与屏蔽门之间的电压差，降低了乘客在上下车过程中跨步电压带来的危害。做好站台装修层绝缘，并实现站台门与钢轨（列车）的等电位连接是新线施工较为常用的工程解决方案。

但在实际运营过程中发现，站台装修层绝缘会随着外部环境变化逐渐老化， 绝缘电阻会不断降低甚至失效，在这种情况下的站台门与钢轨（列车）的等电位连接，等于直接将钢轨接地，将导致大电流打火，危及车站安全。大量的离散电流流经门体后进入大地，长时间会对门体，站台钢结构及附近的金属管线造成不同程度的电腐蚀。此时一些站台门接轨方案的运营线路，在经过一定时间使用后屡次发生打火事件，极端情况下可能造成站台门电机、连接线、均流线等设备烧毁，严重时烧损站台门控制电缆，造成站台门失控。对运营及车乘人员的安全带来严重的隐患。

2.2站台门接地方案

鉴于上述问题，目前行业内常见的做法是在站台装修层绝缘效果降低后，被迫断开接轨电缆，将站台门门体悬空或直接接大地，并在乘客可接触的地方增设绝缘膜和涂刷绝缘漆（二次绝缘）。此方案门体与大地电位相等，轨道（回流轨） 电压升高不会对站台门造成影响，不会形成大电流流经门体或钢结构，不会形成打火或电腐蚀。同时，一旦门体发生漏电，或者有带电体接触到门体，可将电流直接引入大地，防止人员触电。

但表面二次绝缘方案成本较高，门体表面的二次绝缘处理（绝缘膜或绝缘喷涂等）又经常会因乘客原因造成绝缘膜破损，一旦有轨电压升高，当有金属导电物体（金属手推箱，残疾人踏板等）直接接触到列车和站台门或乘客双脚同时踏在列车和站台门门槛上时，很有可能形成打火现象或造成触电。

目前行业内对站台屏蔽门绝缘不良带来的等电位线应不应该接的问题也争议较多。在绝缘不良情况下，等电位线的连接将会造成屏蔽门通过绝缘薄弱处进行电流泄漏，并产生打火现象。这一方面会造成火灾隐患，另一方面会产生大量的杂散电流进入车站，从而长期产生电腐蚀，将会对相关建筑及设备设施寿命带来影响。无论是采用哪种方案都存在一定的缺陷和风险，目前尚无比较好的解决措施和方案。

因此，针对上述现状和问题，需要研究和开发出一种站台门智能等电位导通装置，可以在外部信号的控制下，将站台门门体在接轨、接地状态相互切换，并将轨电压，门体漏电流等参数进行实时检测并上传给其他相关专业进行监控。

3.功能设计

由于大电流往往在列车进出站启停的瞬间表现得更为明显，该装置可实现站台门门体需要接通的时候实现等电位接通，确保乘客安全;在其他时候保持断开，将门体接地，可防止杂散电流进入车站，其新型站台门等电位方案示意图如下： 主要设计原则及功能如下：

无列车停靠的情况下：站台门与地进行连接，与钢轨不连接。确保站台人员的安全，防止轨电流串入车站;

当列车进站停稳后，信号系统发出开门命令后，控制屏蔽门断开与地的连通，闭合与钢轨的连通;

对连通电流进行实时监测，如检测电流超过设定值时，表征门体绝缘性能不良，设备将进行声光报警并上传至控制室监控屏;

对轨电压进行实时检测，当轨电压超过阈值，表征此时轨电压异常，设备将进行声光报警并上传至控制室监控屏;

待屏蔽门和列车关门后，所有开关恢复正常状态，站台门恢复接地状态。

预留无线通讯模块接口，用于拓展基于无线通讯网络的数据传输，实现远程监视和诊断功能。

4.设备组成及原理

智能导通装置主体设备主要由一次控制回路（主回路），二次檢测回路（智能逻辑控制单元），电压电流变送及显示模块，HMI 人机交互模块等等组成，其设备外形图和原理逻辑框图如下：

智能等电位导通装置的主回路元件主要由 2 台电磁接触器及电流测量分流器组成。在基本状态下，直流接触器的主触点是断开状态的，装置不断测量回流电路和等电位母线之间的电压以及计算延时。如果超过了存储在可编程序控制器中的设定值，则主接触器闭合。可在当地按“闭锁/复位”按钮解除闭锁，亦可以通过通讯方式远程解除闭锁。

该设备可搭载无线通讯模块接口，用于拓展基于无线通讯网络的数据传输， 可以远程实时监测各个地铁站的导通装置的工作情况，使得各级管理人员和工程人员可以通过网络远程了解设备的实时运行情况。

5.结论与展望

该装置在轨道交通行业内具有明显的创新性和先进性，为今后彻底解决此类问题提供一种切实可行的思路，进一步提高了站台门系统的安全性。该装置今后可迅速形成产业化，届时将进一步提升我国城市轨道交通智能化水平，具备广阔的市场前景。