客專ZPW—2000A型軌道電路防雷措施分析

鄭樹(shù)志

摘 要：鐵路是我國(guó)重要的陸上交通運(yùn)輸方式之一，我國(guó)自新中國(guó)成立以來(lái)一直注重做好對(duì)于鐵路的建設(shè)，逐漸構(gòu)建起了一張較為完善的鐵路交通網(wǎng)絡(luò)。鐵路線路在運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)受到周邊惡劣環(huán)境的影響，尤其是對(duì)于一些雷電多發(fā)區(qū)域，雷擊會(huì)使得鐵路軌道電路設(shè)備發(fā)生故障的幾率大幅提高。客專ZPW-2000A型軌道電路設(shè)備是在我國(guó)客運(yùn)專線中應(yīng)用較多的軌道電路設(shè)備，本文在分析客專ZPW-2000A型軌道電路設(shè)備特點(diǎn)及雷擊對(duì)客專ZPW-2000A型軌道電路設(shè)備所造成的危害的基礎(chǔ)上對(duì)如何做好客專ZPW-2000A型軌道電路設(shè)備的防雷進(jìn)行分析闡述。

關(guān)鍵詞：客運(yùn)專線；ZPW-2000A型軌道電路設(shè)備；防雷；措施

中圖分類號(hào)：U21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

ZPW-2000A型軌道電路設(shè)備自2005年推廣應(yīng)用以來(lái)逐漸應(yīng)用于我國(guó)客運(yùn)專線的各條線路中。ZPW-2000A型軌道電路設(shè)備是基于繼電編碼的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出的一種以CAN總線通信技術(shù)為基礎(chǔ)的新型的通信編碼方式。客專ZPW-2000A型軌道電路設(shè)備能夠與我國(guó)客專CTCS列控系統(tǒng)相匹配，從而極大地推動(dòng)了我國(guó)客運(yùn)高速鐵路的發(fā)展。在高速鐵路運(yùn)行的過(guò)程中安全性是第一位的，對(duì)于客專ZPW-2000A型軌道電路設(shè)備在使用過(guò)程中所遭受的雷擊危害，應(yīng)當(dāng)在分析客專ZPW-2000A型軌道電路設(shè)備雷擊特點(diǎn)及原因的基礎(chǔ)上采取相應(yīng)的措施做好對(duì)雷擊危害的防護(hù)。

1.客專ZPW-2000A型軌道電路設(shè)備雷擊危害特點(diǎn)分析

高速鐵路在運(yùn)行的過(guò)程中為了確保高速，其線路中大量地采用橋梁和隧道，這種線路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)要比傳統(tǒng)的路基線路更容易遭受到雷擊侵害。此外，大量應(yīng)用于高速鐵路上的無(wú)砟軌道和通信鐵塔、綜合接地等的新技術(shù)使得ZPW-2000A型軌道電路設(shè)備受到的電磁影響更為嚴(yán)重，而電磁環(huán)境的復(fù)雜會(huì)加大ZPW-2000A型軌道電路設(shè)備遭受雷擊的幾率。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在過(guò)去的幾年間客專ZPW-2000A型軌道電路在運(yùn)行的過(guò)程中所遭受的雷擊次數(shù)呈逐漸上升的趨勢(shì)，且當(dāng)客專ZPW-2000A型軌道電路設(shè)備在遭受到雷擊后，所遭受損壞的設(shè)備也越來(lái)越多、損壞的范圍越來(lái)越廣，從而對(duì)客專ZPW-2000A型軌道電路的后期修復(fù)帶來(lái)了極大的困難。通過(guò)對(duì)客專ZPW-2000A型軌道電路中因雷擊而損壞的設(shè)備進(jìn)行分析，客專ZPW-2000A型軌道電路所發(fā)生的故障中，以發(fā)送器和接收器的CAN總線端口故障的發(fā)生率最高。相較于普通的運(yùn)輸線路，客專專線多采用的是高架橋、涵洞等，客運(yùn)專線的線路平面要較普通線路高，因此更容易遭受到雷擊。而高速鐵路中所采用的無(wú)砟軌道設(shè)計(jì)使得其對(duì)于地的絕緣性能更強(qiáng)，在客專ZPW-2000A型軌道電路遭受雷擊時(shí)雷電無(wú)法進(jìn)入地中，而是大量地積聚在客專線路上因此導(dǎo)致客專ZPW-2000A型軌道電路在遭受雷擊時(shí)的損害較大。客專線路采用的是綜合接地體技術(shù)，雷擊電能有可能會(huì)通過(guò)綜合接地線的反擊侵入到客專ZPW-2000A型軌道電路設(shè)備中從而造成設(shè)備的損壞.在高速鐵路中，為保證客車的通信，在客專線路中通過(guò)引入GSM-R，增加通信桿塔設(shè)備來(lái)確保通信.通信桿塔的引雷效果較強(qiáng).客專ZPW-2000A型軌道電路系統(tǒng)的設(shè)備組成分為室內(nèi)和室外兩部分設(shè)備，且電氣系統(tǒng)連接較為復(fù)雜，客專ZPW-2000A型軌道電路中的室外設(shè)備與室內(nèi)設(shè)備之間通過(guò)通信電纜進(jìn)行信號(hào)的交互.通過(guò)對(duì)以往客專ZPW-2000A型軌道電路所遭受的雷擊的情況進(jìn)行分析其都具有以下特點(diǎn)：

（1）通信桿塔與客專ZPW-2000A型軌道電路系統(tǒng)中的機(jī)械室距離較近。

（2）客專ZPW-2000A型軌道電路設(shè)備在遭受雷擊后發(fā)生故障的部位多集中在軌道電路的發(fā)送器和接收器，其中以CAN總線的接口器件的損壞率最高。

（3）客專ZPW-2000A型軌道電路系統(tǒng)中的室內(nèi)列控系統(tǒng)和電源屏等受到雷擊的影響較小。

2.客專ZPW-2000A型軌道電路雷擊損壞原因分析

通過(guò)對(duì)客專ZPW-2000A型軌道電路系統(tǒng)遭受雷擊后的損壞情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析后發(fā)現(xiàn)。客專ZPW-2000A型軌道電路系統(tǒng)可以排除雷電通過(guò)列控中心和電源屏侵入的可能性，其侵入的最主要的途徑可能是通過(guò)客專ZPW-2000A型軌道電路電纜進(jìn)行侵入的。此外，對(duì)于客專ZPW-2000A型軌道電路所遭受的雷擊損壞有相當(dāng)一部分是由于室內(nèi)防雷措施不到位所造成的。比如說(shuō)：客專ZPW-2000A型軌道電路系統(tǒng)中的接地線纜繞行過(guò)長(zhǎng)、地線混用及線纜排布不規(guī)范、電纜線間耦合嚴(yán)重等的問(wèn)題。

對(duì)客專ZPW-2000A型軌道電路設(shè)備的各端口進(jìn)行防護(hù)電壓值測(cè)試以及對(duì)室外電纜引入通道進(jìn)行雷電壓升測(cè)試后發(fā)現(xiàn)客專ZPW-2000A型軌道電路在遭受雷擊時(shí)雷電信號(hào)的侵入主要是通過(guò)兩類途徑進(jìn)行的：

（1）客專線路中的通信桿塔地線直接與客專ZPW-2000A型軌道電路系統(tǒng)中的信號(hào)機(jī)房的地線進(jìn)行連接，當(dāng)桿塔遭到雷擊后，桿塔的地電位升高將會(huì)通過(guò)室內(nèi)設(shè)備的接地點(diǎn)形成地反擊，從而會(huì)對(duì)客專ZPW-2000A型軌道電路系統(tǒng)中的隔離設(shè)備造成損害進(jìn)而通過(guò)輸電線纜進(jìn)入大地。

（2）室外電纜在引入雷電信號(hào)后，對(duì)客專ZPW-2000A型軌道電路系統(tǒng)中縱向隔離性能造成損壞后經(jīng)室內(nèi)設(shè)備接地點(diǎn)進(jìn)入大地。總的來(lái)說(shuō)，雷擊造成客專ZPW-2000A型軌道電路系統(tǒng)損壞的最主要的途徑是通過(guò)客專ZPW-2000A型軌道電路系統(tǒng)中的縱向連接途徑。

3.做好客專ZPW-2000A型軌道電路縱向途徑的防雷

在客專ZPW-2000A型軌道電路系統(tǒng)中，對(duì)于雷電的縱向防護(hù)主要采用“疏”和“堵”兩種方式。在“疏”方式中，通過(guò)對(duì)客專ZPW-2000A型軌道電路系統(tǒng)中的線地間加裝壓敏電阻等的防護(hù)器件，這些壓敏電阻將會(huì)通過(guò)鉗位電壓的方式來(lái)限制及消除雷擊所造成的影響。而“堵”的方式則是通過(guò)在線路中加裝高隔離的變壓器，通過(guò)對(duì)雷電分壓的方法來(lái)消除雷擊信號(hào)對(duì)客專ZPW-2000A型軌道電路系統(tǒng)的侵入。在采用隔離變壓器對(duì)雷電信號(hào)進(jìn)行防護(hù)時(shí)不存在延時(shí)，從而不會(huì)產(chǎn)生由于器件的響應(yīng)時(shí)間而造成的短時(shí)高壓侵入。客專ZPW-2000A型軌道電路系統(tǒng)采用的是浮地系統(tǒng)。在客專ZPW-2000A型軌道電路系統(tǒng)中多采用的是縱向懸浮的隔離變壓器“堵”的方式。通過(guò)對(duì)客專ZPW-2000A型軌道電路系統(tǒng)進(jìn)行防雷試驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明客專ZPW-2000A型軌道電路系統(tǒng)縱向隔離失效的最主要的原因是：客專ZPW-2000A型軌道電路系統(tǒng)中的室外側(cè)線纜與室內(nèi)側(cè)線纜之間出現(xiàn)了空氣擊穿，造成這一現(xiàn)象的主要原因是：底座端子的輸入輸出端兩者之間的距離過(guò)近以及室外側(cè)板條和室內(nèi)側(cè)板條排布距離的不足。針對(duì)客專ZPW-2000A型軌道電路系統(tǒng)中所存在的問(wèn)題可以采用以下幾項(xiàng)措施加強(qiáng)對(duì)于客專ZPW-2000A型軌道電路系統(tǒng)防雷保護(hù)：

（1）對(duì)于電源防雷箱處的接地匯集線需要單獨(dú)進(jìn)行設(shè)置，不得與其他接地線進(jìn)行混用。

（2）電纜的鋼帶、鋁套深入室內(nèi)的距離應(yīng)當(dāng)縮短。

（3）規(guī)范接地匯集排的使用，做好不同類型接地線的排布。

（4）去除防雷柜地線串接的閘刀及保險(xiǎn)。

（5）泄流導(dǎo)線需就近連入，不得進(jìn)行繞行。

（6）做好客專ZPW-2000A型軌道電路系統(tǒng)中電纜鋼帶和鋁護(hù)套的接地。

結(jié)語(yǔ)

做好客專ZPW-2000A型軌道電路系統(tǒng)的防雷保護(hù)是確保高速鐵路安全運(yùn)行的重要措施之一，本文在分析客專ZPW-2000A型軌道電路系統(tǒng)遭受雷電時(shí)所造成的危害的基礎(chǔ)上對(duì)雷電的侵入渠道進(jìn)行了分析。并對(duì)如何做好客專ZPW-2000A型軌道電路的防雷提出了幾點(diǎn)建議。

參考文獻(xiàn)

[1]覃燕.客專ZPW-2000A軌道電路防雷整治初探[J].鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)，2015，12（2）：1-4.