铁路信号设备防雷要点分析高凯

铁路信号设备防雷要点分析高凯

高凯张飞

淮北矿业铁路运输处安徽省淮北市235000

摘要：近年来，我国的交通行业发展迅速，铁路工程建设越来越多。铁路信号设备依靠电力资源供应运转，在铁路列车调度中有十分关键的作用，由于设备通常在露天环境下应用，夏季雷电雨水，容易对铁路信号设备造成损坏，因此必须要对铁路信号设备进行有效的防雷保护，保障设备的正常运行。

关键词：信号设备；雷害

引言

虽然近年来铁路信号设备的升级大大提升了铁路运行效率，但在笔者的实际调研中发现，近年来我国铁路信号设备面临的需电威胁不断增强、相关需击破坏事故也时有发生，而为了尽可能降低这一威胁、保证铁路信号设备的安全稳定运行，正是本文围绕分析铁路信号设备防需设计开展具体研究的原因所在。

1铁路信号设备的防雷现状

相关研究表示，雷电电磁脉冲的干扰是导致信号设备损害并且降低寿命的主要因素。我国铁路大部分的车站及编组站都是在远离城市中心雷电暴漏背景下创建，信号楼附近具有大型灯光桥、无线调天线塔及大型吊机等容易导致雷电的高大建筑物，并且在实现设备技术改造过程中，建筑物防雷的改造大部分都是同步进行，信号系统设备都是远距离大量的和室外信息收集对象及控制对象进行连接，其中的轨道电路都是大面积及长距离的到地面暴漏，从而导致轨道电路不平衡，以此容易受到瞬态过电压及雷击的损害。并且，传统信号设备一般都是使用设备地方设置一级SPD防雷，防雷材料的质量较低，对于综合布线及电磁环境的设计要求较低，在执行建筑物电子信息系统防雷技术规范等方面具有一定的差异。因为铁路信号技术的规范要求接地分开设置，并且距离要在二十米之上，但是因为受到地形的限制，所以无法满足此需求。部分车站信号楼中一般都使具有多种不同接地线，提高了雷击的反击现象。

2雷害类型

对铁路信号设备能造成影响的雷害类型有两种。①直击雷。这种形式的雷害对人们的生产生活会造成巨大的影响。其对铁路信号设备产生伤害的原理是雷电击中信号设备之后，会在其信号系统内产生较大的电流和电压，这样就会使信号设备直接别损坏造成信号系统的瘫痪。②感应雷。这一种类型的雷害的影响较小，但比较常见。其对铁路信号设备的损害原理是雷击能产生较大的感应磁场，从而干扰信号设备的正常运行，虽然感应雷的伤害没有直击雷大，但由于信号设备中有大量的电子原件，感应雷往往造成信号设备不能正常运行给维修造成很大麻烦，同时感应雷往往会导致信号设备显示错误，这种情况对正常行使的列车来说是致命的。

3雷击对铁路信号设备产生的影响

结合我国现阶段需击造成的铁路信号设备影响不难发现，这一影响可根据需电形成与危害形式分为需电直击、需电感应两部分，具体影响如下所示:①需电直击。需电直击多发生于需暴活动区域内，需电需云直接与地面上一点(建筑物、金属导体、电子设施)之间发生猛烈放电现象便被称为需电直击，而由此产生的巨大需电电流往往会对铁路信号设备造成严重破坏。②需电感应。静电感应作用下的带电云层会使地面某一范围带上了异种电荷，当发生需电直击后，该范围将产生局部高电压或巨大的脉冲电流，铁路信号设备将因此产生强大磁场或电磁感应高电压，这同样会对较为精密的铁路信号设备造成毁灭性打击、值得注意的是，虽然需电感应相较于需电直击造成的危害较小，但较高的发生频率使得其更容易造成需电信号设备破坏，而由于其产生的需电高电压能够通过信号线、电缆实现远距离传输，需电感应对铁路信号设备的影响由此进一步增强。

4预防雷击损害的主要措施

4.1制定综合防雷计划

防雷是一个复杂的过程，不仅需要较大的技术支撑，而且需要一定的人力物力以及财力支持。防雷首先需要做到有效实际的防雷规划，根据各地铁路系统所处气候条件不同以及地理位置不同的特点，有针对性地制定防雷计划，将重点放在雷电较为多发的季节。运用综合原则制定防雷措施，主要目的是将雷电引起的过电流和过电压及时导入地下，使得各个电阻之问的数值相对具有较大差值，以最大程度减少地面电流的反击力，形成自然的电流差额。注意对工作人员的防护，在安装防雷设备时，工作人员要穿戴完整的防护装备，保证工作人员的生命安全。

4.2信号设备室内感应雷防护

信号设备室内感应雷的防护包含法拉第屏蔽笼设置、信号设备接地汇集线等电位连接设置这两项措施。其作用为：电路中的浪涌通过边界上分流和边界上的SPD得到限制，减小了外部电磁场在建筑物内的感应浪涌。同时雷电电磁场能被空间屏蔽衰减，保证信号设备在电磁场空间中免受感应雷的干扰及过电压损坏。法拉第屏蔽笼及信号设备接地汇集排设置、材质及安装要求应满足《铁路信号设备雷电及电磁兼容综合防护实施指导意见》（铁运〔2006〕26）及《铁路防雷及接地工程技术规范》（TB10180-2016）要求。

4.3综合防雷电系统

在铁路系统中，由于各种电子机械设备较为复杂，种类较多，技术含量也相对较高，因此，普通的建筑防雷措施无法满足电子信号设备的防雷需要。目前在铁路信号设备的防雷保护上，多采取地网、天网、综合接地、微机控制室电磁屏蔽与信号防雷电系统结合的防护措施。对感应雷击产生的过电压和过电流，可以通过以下几个方面来解决。首先，用法拉第笼来保证铁路信号机械室的雷电电磁信号控制效果，安装法拉第笼时，需完成避雷带、避雷网以及接电系统的铺设，构建系统的法拉第笼提高信号屏蔽效率，避免电磁感应对设备正常运行的影响。其次，根据雷电中主要的地电位反击问题，可以设计好铁路信号机械室的等电位，避免遭受雷电打击时多类接地系统的接地电阻不均衡而引起过大的地电位反击。在实际操作中，需要加强对信号机械室中地网的设计和安装，利用单独接地系统，使得铁路信号机械室的相关接地设备与整体接地系统区别开来，提高对铁路信号机械室的保护。

4.4防直击雷设计

铁路信号设备的防直击需设计主要围绕信号楼、外部露天设备开展，一般采用塔杆安装避需针引下线、金属外壳屏蔽的防需设计，而为了保证防直击需设计质量，需关注接闪器、引流系统、散流系统的选择与设置，具体设计如下所示:①接闪器的选择一般采用避需针防护，信号楼、外部露天设备均可使用避需针有效防止直击需的袭击，但相较于外部露天设备，信号楼安装避需针可能增加引需概率，因此信号楼应采用安装避需线、避需网作为接闪器，由此结合接地装置、引下线接口即可保证铁路信号设备免受直击需破坏。②引流系统设置、引流系统用于连接接地装置和接闪器，而为了最大化发挥这一需电直击泄放通道作用，需关注引下线可能引发的旁侧闪络，因此需采用多跟引下线用于铁路信号设备防直击需设计，同时设置均压环即可更好发挥引流系统作用。③散流系统〔散流系统也被称为接地，不同的防需设备往往拥有不同的接地装置，考虑到信号楼、外部露天设备存在的不同防需需求，木文建议前者采用整体接地网作为散流系统，后者则采用引下线直接埋入大地接地的设计。

4.5确保互联网设备的安全

铁路信号设备是依托互联网进行运营的，互联网技术能够使得各个铁路站点之问的信息得到迅速有效的传递和分析。随着时代的不断进步，铁路交通区别于传统的人力指挥方式，越发依赖于计算机进行指令的发布和收集，因此要想保证雷电环境下整个铁路信号系统能够保持平稳运转，必须要保证互联网设备的安全，避免相关互联网设施受到雷电的攻击。法拉第笼电磁感应屏蔽设备是有效的防比互联网设备受到雷电破坏的方法，将多个防雷设施结合起来，构成一个整体发达的网路，主要包括导引线、避雷线、避雷针以及接地等设备。经过实践来看，法拉第笼的安装能有效减少雷电攻击对设备运行造成的影响，且安装简单，成本较低，效果显著，在实际防雷体系中得到了广泛应用。

结语

综上所述，为了避免雷电对铁路行车造成危害，从而出现事故，文中就实现了铁路信号设备智能防雷系统的设计，通过系统实现表示，此系统能够实现雷电信号的检测，从而对雷电进行预防，为铁路运行的安全提供保障。

参考文献

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