雷擊對鐵路信號系統的影響分析

劉銀梅

摘要：近年來，我國經濟飛速發展、技術不斷創新，作為我國交通運輸主要組成部分的鐵路系統，也逐漸實現了信息化、智能化。其中，鐵路信號系統是整個鐵路系統的核心，是保證列車運行安全、提高鐵路運輸效率的重要設備。那么，分析雷擊對鐵路信號系統的影響，研究鐵路信號系統的雷電防護措施，具有重要的實踐性意義。

關鍵詞：雷擊；鐵路信號系統；影響

一、雷擊與鐵路信號系統的基本概況

（一）雷擊的分類和影響鐵路信號系統因素

總體來說，雷擊主要分為直擊雷和感應雷。直擊雷是指帶電積云接近地面時與地面的凸出物之間形成電場強度，并達到空氣的擊穿強度，之間發生十分劇烈的放電現象，隨而產生電效應、熱效應或機械力。靜電感應雷是指地面凸出物的頂部受到帶電積云的影響，使得大量異性電荷的感應強烈，失去束縛的電荷造成的沖擊波具有雷電的特征。二者都會對鐵路信號系統帶來不良的影響，會造成鐵路信號設備的故障或損壞。一般的，保障鐵路信號系統需要綜合分析影響鐵路信號系統的因素，設備系統、電氣化條件和電纜電源等外部因素會在過程控制和管理方面對鐵路信號產生影響，像雷擊這樣天氣因素對鐵路信號系統影響具有多樣性，綜合考慮影響鐵路信號系統因素和了解雷擊分類有利于探尋更加科學防雷措施，從而保證鐵路信號系統安全。

（二）雷電影響鐵路信號系統主要途徑

雷電直擊以路的方式對信號系統產生影響。當雷電直擊到信號塔、接觸網等，一半雷電能量會從引線釋放給大地，百分之四十能量會通過電纜進入供電系統、信號系統等，其中只有百分之五的能量會通過信號樓的信號系統、通信系統等進行分流。雷電分配比例會隨著鐵路系統分布情況和線路結構發生變化。當雷電直擊信號設備，如信號塔、軌道電路設備、信號發射和接收設備，電流隨設備外殼或金屬管入侵設備內部，對信號設備造成危害。嚴重時，雷電直接燒壞設備的內部結果，嚴重威脅鐵路正常運行。通常來說，雷電直擊信號設備的概率較小，雷電感應對信號設備的影響更加頻繁，危害也比較大。當雷擊發生時，會產生強大的電流，電流周圍會形成強大的電磁場，此時，在通訊導體內部會感應出過電壓和過電流，從而形成雷電感應電擊。

（三）雷擊對鐵路信號影響的類型

（1）電磁脈沖。當地面高聳物、裝有信號裝備的場所附近的建筑物，以及裝置有信號設備的建筑物被雷電直擊，那么雷電電磁脈沖、過電流以及過電壓就會在信號系統內產生。（2）電磁感應。所謂的感應雷指的是：雷云在放電之時或者說雷電在雷云之間，在臨近的戶外傳輸信號線路埋地電力線、信號電纜線、以及設備間連接，都會有電磁感應同時侵入設備，這樣的話串聯在線路或終端的電子設備都會受到一定程度損害。（3）沖擊波。主要指的是侵入高壓線傳至變壓器之內，侵入到信號設備供電的電源系統，沒有安裝防雷裝備或者防雷裝備失效，雷電的波幅數值又偏大，那么變壓器次級、初級繞組間絕緣就會被擊穿。如此說來，數百千伏的雷電壓，就會直接侵入到交流低壓電源。同時這將會及其嚴重的破壞低壓側的信號設備。如果沖擊波電壓幅度不高，或者不足以擊穿變壓器絕緣侵入回路，以及不足以動作高壓避雷器，那么雷電沖擊波，還會通過繞組間分布電容耦合的形式，侵入信號低壓回路，這就會使得信號電源設備，產生過電流以及過電壓。

二、鐵路信號系統的雷電防護措施

（一）加強室內防雷

在安裝防雷設備同時，應注重優化室內和室外環境，及時地對鐵路信號系統外部電纜和設備機型進行覆蓋屏蔽處理，增加雷電流通的阻力，有利于保證鐵路信號系統和周圍環境的安全和穩定；樹立一定安全意識，加大對工作人員的安全培訓力度，加強對室內電源的保護力度，及時修補線路的漏洞；將防雷重點轉移到室內環境中，做好檢查和維護工作，確保計算機系統和室內外之間線路連接的安全；增強屏蔽性能的同時，擴大防范雷電措施的應用平臺和空間。雷擊對鐵路信號系統的影響有很多的方面，只有從根本上將雷電和鐵路信號系統整體上聯系起來并詳細分析，提出應對措施，才能更好的做好防范工作。

（二）防感應雷設計

鐵路信號系統逐漸集中化，使得信號樓內的設備逐漸增多，較為敏感的弱電設備對于周圍的電磁場的變化有著不同程度的感應，那么，信號樓內設備的雷電防護是防感應雷的關鍵。信號樓內部的設備的防雷措施主要包括信號線外線防護、信號機室內防雷和軌道電路室內防雷。發生雷電入侵的時候，防雷單元迅速相應，有效地保護室內設備，進入室內的電源線和信號線均實施了雷電防護，信號的傳輸線路都裝置了信號防雷保護器，可靠的保證了室內和室外的信號設備安全。

（三）防直擊雷設計

鐵路信號系統在遭遇雷電現象時，大約有一半左右的電流通過避雷裝置導入地面中，防止雷電直擊對鐵路信號系統的影響需要注重接閃器的選擇和引流、散流系統的設置。（1）接閃器的選擇。需要根據鐵路信號系統的具體情況進行考量，一般的信號樓防直擊雷防護會選擇避雷線或避雷網作為接閃器，能直接攔截雷擊，接引雷電流，通過引下線和接地裝置引入大地中泄放，保護系統中設備免受雷害；信號樓外的鐵路信號設備直擊雷防護一般采用避雷針實現接閃。（2）引流系統設置。主要由引下線構成，用于連接接閃器和接地裝置，作為雷電直擊泄放通道，與深埋地下的接地裝置緊密連接，實現接閃器的接地。信號樓通常利用其墻體內部鋼筋結構作為避雷針的引下線，而鐵路信號樓內的信號系統應該設置專門的引下線。引下線應保證與接閃器可靠焊接，并符合熱穩定要求。（3）散流裝置設置。由接地體和接地線組成，埋入大地并直接與土壤接觸的金屬道題稱為接地體，設備的接地部分同接地體相連的金屬導體稱為接地線。防雷接地包括室內浪涌保護器的接地和屋頂避雷針的接地，為了避免雷電的危害，金屬桿塔、避雷針和避雷器等防雷設備都必須配以相應的接地裝置，以便將強大的雷電流導入大地。

三、結束語：

鐵路信號系統是保證列車安全、高速運行的重要因素，所以分析、研究影響鐵路信號系統的各種因素意義重大。雷擊是影響鐵路信號系統的一大外部自然因素，雖然無法完全規避雷擊的影響，但是采取各種合理的措施可以有效降低雷擊的影響、減少信號設備故障的發生。目前各個國家都加大了對鐵路的投資力度，我國近幾年鐵路事業蓬勃發展，加強對鐵路信號系統的研究勢在必行。

參考文獻：

[1]試析雷擊對鐵路信號系統的影響[J].董躍林.中國新通信.2014（11）