鐵路信號設備的雷電綜合防護體系初探

林斌

摘 要：從雷電對鐵路信號設備的危害和防雷的必要性著手，并在此基礎上對鐵路信號設備的雷電綜合防護體系進行了研究，期望能夠對提高鐵路運輸的安全性和可靠性有所幫助。

關鍵詞：鐵路；信號設備；雷擊；防雷

中圖分類號：U284.93 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）06-0034-02

1 雷電的危害及防雷的必要性分析

1.1 雷電對鐵路信號設備的危害

雷電是一種比較常見的自然現象，雷電放電的過程會對鐵路信號設備造成一定的危害。雷電災害的形式大體上可分為以下幾種類型。

1.1.1 直擊雷的危害

直擊雷具體是指雷電對鐵路信號系統造成的直接電擊現象，例如鋼軌、信號傳輸線路等。通常情況下，鐵路信號系統遭受直擊雷的概率相對較低，但是由于信號系統中包含了大量的微電子設備，這些設備抵御直擊雷的能力較差，有些設備甚至不具備防御直擊雷的能力，如果鐵路信號一旦遭受直擊雷，便很容易出現損壞，由此會引起整個信號系統的癱瘓，給鐵路運行帶來嚴重的安全隱患和事故，后果不堪設想。

1.1.2 感應雷的危害

在雷電放電過程中，會形成電磁感應，其會從埋設在地下的電力線纜、傳輸信號線路侵入到信號設備當中，這樣便會引起線路終端的電子設備損壞。

1.1.3 雷電浪涌的危害

雷電浪涌是目前國內鐵路信號設備遭受雷擊最為常見的形式之一，其會對信號設備中的微電子設備造成干擾，從而影響正常通訊。

1.1.4 雷電沖擊波的危害

雷電沖擊波會侵入到信號設備的高壓線、供電系統和變壓器等設備當中，從而導致這些設備損壞。由于沖擊波本身的電壓較高，信號設備基本上無法承受這樣高的電壓，所以沖擊波對信號設備的危害非常嚴重。

1.2 鐵路信號設備防雷的必要性

目前，國內的鐵路運輸業正逐步朝著高速度、重載方向發展，鐵路信號系統的結構也日趨復雜化，其中的信號設備越來越多且也越來越精密，這使得設備對雷電的敏感性進一步提高，從而導致鐵路信號事故頻發。例如，2011-04，北京地鐵10號線的地面信號設備遭雷擊，導致一塊電路板被擊穿，致使區段信號故障，對列車的正常運行造成影響；2011-07，發生了震驚全國的溫州特大動車事故，經查明引起該事故的主要原因是鐵路信號系統遭受雷擊，從而使得本應顯示為紅燈的區間信號機出錯，顯示為綠燈。據有關調查統計數據結果顯示，每10次雷擊事故中3次是在雷電破壞鐵路信號設備的情況下發生的。鑒于此，必須采取有效地措施，加強鐵路信號設備的防雷性，確保鐵路信號系統穩定運行，這對于確保鐵路列車的安全、可靠運行具有非常重要的現實意義。

2 雷電綜合防護體系研究

鐵路信號設備防雷是一項較為系統且復雜的工程，想要達到預期中的防雷效果，就必須構建起一個完善的雷電綜合防護體系，下文就此展開詳細論述。

2.1 體系構建的前期準備工作

在構建鐵路信號設備雷電綜合防護體系之前，應當遵循“預防為主、防治結合、安全第一”的指導原則，并保證防雷綜合體系具有一定的科學性和先進性。為此，應當做好現場雷電環境評估工作，具體可從以下幾個方面著手：①充分調查鐵路信號設備所在地的地理、氣候、環境和雷電活動規律，并在此基礎上有針對性地采取相應的防護措施；②遵循全面規劃、綜合治理、技術先進、優化設計和多重保護的原則，采用直擊雷防護與間接雷防護相結合的綜合防護技術，對綜合防護體系進行設計；③鐵路信號設備應當按照其所在地區的雷電等級和信號系統，對雷電脈沖的抗干擾程度采取相應的防護措施，并按照不同的條件，選擇不同的防雷材料。

2.2 信號設備對防雷保護的基本要求

在鐵路系統中，信號設備是確保鐵路運輸安全、穩定、可靠的重要設備之一，因此，其雷電防護設備的要求相對比較嚴格。在構建防雷綜合體系時，應當滿足以下幾點要求：①防雷設備接入到鐵路信號設備之后，不得影響信號設備的正常運行，也不可以改變原設備的性能，比如輸出功率、接收信號靈敏度、回路阻抗等。此外，還應當確保信號設備在遭受雷擊時，不影響列車運行的安全性，要盡可能保證信號設備的不間斷使用。②應當確保防雷設備的放電特性與被保護的信號設備的絕緣耐壓水平相匹配，并且要留有一定的裕度，借此來使信號設備獲得更加可靠的防雷保護。③當信號設備采用多級防雷措施時，必須確保各級防雷設備逐級工作，使達到有效抑制雷電過電壓的目的。通常情況下，上一級可采用通流容量大、啟動速度快的防雷裝置，這樣能夠使大部分雷電流泄入到大地當中。例如，室內信號設備電源饋線的防雷可分為兩級，前級防雷裝置可以安裝在室內外的交界處，并確保裝置具有足夠大的通流容量，而在靠近被保護設備的位置處則可另外設置一級電源防護，當雷電侵入時，兩級保護應當逐級啟動，以此來達到預防雷擊的目的。

2.3 信號設備防雷措施

2.3.1 直擊雷的防護

對于鐵路信號設備來說，接閃器是防護直擊雷最為有效的措施之一，也就是我們通常所說的避雷針。如果將避雷針安裝在信號樓的頂部，會增大引雷的概率。為此，信號樓防止直擊雷可以采用避雷網作為接閃器，這樣能夠保護信號系統免受雷擊危害。

2.3.2 感應雷的防護

由于信號系統中的弱電設備對周圍空間當中的電磁場變化較為敏感，這在一定程度上增大了感應雷對信號設備的威脅，為此，必須做好信號樓的內部防護工作。由于鐵路信號樓的雷電脈沖防護等級一般為B級，所以，可按照第二類防雷防護建筑物進行具體的防雷設計，這樣能夠有效預防感應雷對信號設備的危害。

3 結束語

總之，對于鐵路信號設備而言，防雷的重要性不言而喻。而雷電綜合防護體系的構建是一項較為復雜且系統的工作，在具體構建的過程中，除了要做好前期準備工作之外，還應嚴格按照信號設備的要求，選擇與之相匹配的防雷措施。只有這樣，才能確保鐵路信號系統安全、穩定、可靠運行，從而提高鐵路運輸的安全性。

參考文獻

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[2]謝永超.鐵路站場通信系統雷電防護方案的研究[J].自動化技術與應用，2011（02）.

〔編輯：李玨〕