高速公路收費站配套系統防雷設計分析

陳彥旭

摘 要：高速公路地處空曠的郊區，極易受到雷電的威脅，是防雷工程中需要重點考慮的場所之一。在高速公路雷電防護設計中，主要以收費站為考慮對象，每一站都有進車道和出車道，每一車道都有與之相應的配套系統。該文主要論述高速公路收費站配套系統防閃電電涌侵入的防護，詳細分析了信號控制、視頻監控和非接觸式IC卡等系統采取的雷電防護措施。

關鍵詞：高速公路 控制系統 信號SPD 收費站

中圖分類號：U417 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）01（a）-0056-01

高速公路地處空曠的郊區，極易受到雷電的威脅，是防雷工程中需要重點考慮的場所之一。在高速公路雷電防護設計中，主要以收費站為考慮對象，每一站都有進車道和出車道，每一車道都有與之相應的配套系統。如雨棚信號控制系統、車道監控攝像機、車道控制器、自動欄桿、IC卡系統等，收費站有幾個車道，就有幾套與之相應的系統。每個行政區域還設有高速公路片區中心，對所轄路段進行監控。

對高速公路收費站的雷電防護設計，主要從防直擊雷和防閃電電涌侵入兩個方面進行設計分析。直擊雷防護設計較為簡單，利用接閃桿或接閃帶進行防護。防閃電電涌侵入是雷電防護的重點，供配電部分應選擇同流量相匹配的電源SPD進行分級防護，電話系統應注重接口和冗余的考慮。顯然這兩部分并不復雜，而對于收費站的配套系統不僅多而且較復雜，如雨棚信號控制系統，內部有4根12V信號控制線需要安裝相應的信號SPD，而正反向三根電源線都需要安裝單向電源SPD。因此，該作者重點對收費站配套系防雷設計進行分析。

1 收費站配套系統防雷設計

河南省屬多雷區，據氣象部門多年累計資料分析，年平均雷暴30天左右。防雷減災已成為確保該省各行業正常工作的一項重要前提，尤其對高速公路這種地處空曠又易被雷電襲擊的公共設施而言，為保證工作的可靠性、免受雷擊帶來的直接與間接的經濟損失，做好雷電防護系統是非常必要的。該作者以安陽市某高速公路收費站為例，根據GB50057～2010等標準規定，對該收費站光纖傳輸及信號控制系統、雨棚信號燈系統、非接觸性IC卡讀寫器、有線對講、報警系統和閉路電視監視等配套系統分別進行了防雷設計分析。

1.1 光纖傳輸和信號控制系統

該收費站采用光纖傳輸。光纖為石英玻璃組成，不會傳導雷電流，只需將光纖屏蔽外層（支架）牢靠接地即可。交換機作為以太網同外界通信的關鍵設施，在交換機輸入端應安裝信號SPD。該收費站有四路信號上傳到片區中心進行信號控制，另有四路傳輸控制信號，故應安裝8口的以太網信號SPD進行以太網防閃電電涌侵入防護。

在收費站配套系統中信號控制系統發揮著重要的作用，如控制臺計算機、專用控制器、車輛檢測器、自動欄桿機、通行信號燈、黃色閃光報警器、霧燈、車牌自動識別裝置等都是通過信號控制的設備，也都是雷電防護中應考慮的對象。該收費站有8個車道，也就是有8套信號控制系統，因此也應安裝8套相應的信號SPD。

1.2 雨棚信號燈系統

雨棚信號燈電纜連接車道控制器和雨棚信號燈的兩端，受雷電影響大，因此應在此處安裝信號SPD。雨棚控制線路分為正向和反向兩種，正向控制為七芯，其中四芯為12伏直流控制線和三芯電源線；反向為三芯電源線。所以正向四芯控制線要選用信號SPD，正反向電源線選用單相電源SPD。因此，每套雨棚信號燈需兩臺單相電源SPD、一臺信號SPD。該收費站共有8套雨棚信號燈系統，就需安裝10臺電源SPD，5臺信號SPD。（如圖1）

1.3 非接觸性IC卡讀寫器

安裝在收費亭內的感應卡系統，為信號控制系統。其電壓很低，極易被感應雷侵襲，因此在兩端接口前端應分別安裝信號SPD。該收費站有6套非接觸性IC卡讀寫系統，應安裝12臺信號SPD。

1.4 有線對講、報警系統

有線對講、報警控制電纜通過金屬電纜進入，采用12芯24V直流有線對講線路和8芯12V直流交叉報警線路，根據國標應在監控室12芯24V的有線對講直流線路設備接入端安裝相應信號SPD，在監控室8芯12V的交叉報警系統直流線路設備接入端安裝相應的信號SPD。

1.5 閉路電視監視系統

該收費站閉路電視監視系統采用四畫面分割器，當雷電流沿視頻信號傳輸線引入時，該設備極易被擊壞，故應在四畫面分割器的視頻接口處安裝視頻信號SPD對設備進行保護。視頻監視器記錄著重要的信息資料，一旦被雷電擊壞其損失是不可估量的。因此，在該站7臺彩色視頻監視器前端需選用相應的視頻監控SPD。

在該站還有電視墻，雖然電視墻并非是特別重要的設備，但電視墻作為配套的監控設備，其電源部分和信號部分也應分別考慮雷電防護。電源部分防護不再做介紹，應在電視墻前端安裝視頻信號SPD對設備進行保護。

2 結語

在高速公路收費站方案設計時，防閃電電涌侵入防護設計是重中之重，特別是對于收費站的信號控制、視頻監控、非接觸式IC卡等系統的防護。但更應在綜合分析、評價的基礎上，科學規范地進行防雷安全設計，并根據實際情況，靈活設計方案，合理選用相應的SPD，以達到科學防范的目的。

參考文獻

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