雷電對鐵路信號設備的危害及防雷整治研究

摘 要 隨著科學技術的快速發展，鐵路信號設備信息化程度得到快速發展，但是，先進的鐵路信號設備基本上都是在弱電環境中運行，很容易受到雷電等電磁環境的干擾，雷電產生的強大電流會造成電磁場瞬間變大，雷電釋放的電流和電壓會破壞鐵路信號設備。本文根據雷電對鐵路信號設備的危害和防雷整治進行研究，首先介紹雷電對于鐵路信號設備的破壞，然后介紹了雷電類型和防治的措施。本文根據雷電對鐵路信號設備的危害進行研究，希望可以增加我國鐵路信號設備對于雷電的預防。

關鍵詞 雷電;鐵路信號設備;危害

鐵路可以促進經濟的發展，我國已經建成八縱八橫的大鐵路網，也已經開通大重載列車，萬噸列車等，鐵路信號設備也隨著進行改進。隨著信息化技術的發展，鐵路信號設備也已經世界最先進的信號設備。鐵路信號設備中含有大量的電子元件，電子技術在信號設備中也得到大量的使用。因為電子元件比較脆弱，耐壓小、耐流小的特點，很容易被雷電破壞，也是信號設備中最脆弱的部分。在一定的區域中，信號設備被雷擊的數量，每年都不一樣，有的車站和地區信號設備被雷擊中的概率比較大。

1 雷電對于鐵路信號設備的破壞和防雷措施

1.1 雷電的形成

在雷雨高發季節，雷雨天氣和中小尺天氣系統有密切的關系，暴雨、強風、雷電等強對流天氣基本上出現在50到300公里的范圍中。雷電產生在大氣層，主要是大氣層結構不穩定，動力化強，在強大的上升氣流的影響下，在高空流場中，當高層氣流輻散，低層氣流輔合，尤其是低層氣流輔合強烈的時候就很容易產生雷電和暴雨。這種雷電的生命周期比較短，但是產生的能量卻比較大。雷電可以分為直擊雷、感應雷兩種，直擊雷是電子線路或者電子設備直接擊中，雷電強電壓支架作用在設備表面，大電流直接進入設備。可以想象，直擊雷擁有很高的電壓和極強的電流，因為直接命中，所以破壞力強大，但是這種情況出現的概率比較小。感應雷是在帶正電的積雨云和帶負電的積雨云接觸，下面的雷云就會形成靜電場。這種靜電場和其他電子設備附近大型物體和雷云形成巨大的感應電場，當雷擊的時刻通過信號傳輸電路和其他導電的物品。雷云對傳導物放電的電壓和電流決定了感應雷的電壓和電流。感應雷會和土壤、傳導距離、感應高度、信號設備接地電路配置的電阻因素相關。所以，感應雷應該考慮很多因素。

1.2 雷電對鐵路信號設備的破壞

雷電對于鐵路信號設備的危害有兩種，直擊雷和感應雷。直擊雷對于鐵路附近的建筑設施、信號系統和線路的傳輸等進行直接雷擊，這些建筑都會受到破壞，進而影響鐵路信號設備的正常運行。感應雷是雷云之間或者雷云和大地進行放電，它會對附近的鐵路信號設備、信號傳輸產生靜電干擾或者比較強的電磁感應的現象，導致信號設備不能正常工作[1]。正常情況下，直接雷對鐵路信號設備造成的危害比感應雷造成的比較大，但是直接雷發生的概率比較小，隨機性比較強，所以防雷最主要的還是針對感應雷。

雷電干擾一般會入侵交流電源。如果沒有避雷設備，強電流就會直接傳導鐵路信號設備低壓的部分線路。因為軌道電路的傳輸線就是鋼軌，鋼軌周圍的環境基本都在戶外，很容易受到距離較大的雷電擊中。即使在室內也有可能通過外部電纜被雷電擊中，所以室內設備也要做好防雷工作和防雷設備的維護。

2 雷電類型和雷電防治措施

2.1 信號系統防雷

最近十幾年在鐵路信號設備上已經大量使用微電子控制設備提高鐵路信號設備控制的準確性。在鐵路信號設備的防雷保護已經出現天網、地網、微機控制室電磁屏蔽、綜合接地和信號防雷系統等防護措施，也取得一定的防雷效果。但是室內微電子控制設備的雷擊現象還是經常發生，經過一定的分析，認為還是感應電入侵和地電位反擊造成的。為了做好鐵路信號機械室設備的防護應該采取必要的措施。首先，對于鐵路信號機械室應該使用法拉第籠的方法，來完成對于雷電電磁信號的屏蔽。在鐵路信號機械室的法拉第籠的建設過程中，可以由屋頂雷電避雷網、避雷帶和接電系統組成，利用對鐵路信號機械室構建完善的法拉第籠可以有效完成對雷電所引起的電磁感應的屏蔽，保證鐵路信號正常使用。然后，針對雷電引起的地電位反擊問題，最重要的就是做好鐵路信號機械室的等電位。在鐵路信號機械室內出現多類接地系統，當遭受雷擊的時候，接地電阻可能會出現接地電阻不均衡的問題，也會導致電位差和地電位反擊。所以，相關人員應該做好鐵路信號機械室內的地網設置。利用在鐵路信號機械室設置單獨接地系統之間的距離應該設置在25米左右。

在鐵路信號設備的防雷保護中還應該加強對于室外鐵路信號設備直擊雷防護和防雷屏蔽，在鐵路室外信號設備的柜、箱、盒等殼體上都應該具有良好的電氣貫通和電磁屏蔽能力。在構建法拉第籠的過程中，構建在信號頂部和四周中主要使用導電良好的銅為主要材料進行地網的構建，針對鐵路限號機械室內所有的大量的微電子設備都應該做好防雷保護，而且使用的屏蔽網的網格的規格應該控制在9平方米的范圍之內，在地網的各處所使用的均壓環應該進行等電位連接。

2.2 防雷系統的日常維護

鐵路系統相關領導應該在雷雨多發的季節之前建立完善的防雷制度，每個鐵路信號設備都劃分責任人，建立雷電災害預防預警機制，認真做好雷電災害的數據收集。并且認真檢查安裝防雷裝置的真實情況。鐵路現場信號設備應該做到定期檢查，檢查的內容包括接閃器是否完整，連接處是否穩固，接地線是否破壞以及接地線的地面有沒有異常情況。全面的防雷系統包括直擊雷、側擊雷、感應雷、靜電導出設備接地等。只有建筑物具備上述防雷的能力的時候，才能算是具備防雷的建筑，才能符合國家規定，保護企業的經濟效益。

3 結束語

總而言之，大部分現代鐵路信號設備已經實現電子化，越是復雜的電子設備越不穩定。鐵路信號設備在雷電中依舊穩定已經是現代鐵路科技人員解決的技術難題。即使最先進的電子技術也不能避免被雷電擊中的可能，這就需要我們科學選擇避雷系統，增加更多的防護系統來降低雷電干擾的風險。在保障信號設備正常運行基礎上，在完善信號設備外部防護的同時，還應該加強信號設備內部的防護，降低雷電帶來的重大安全事故，進而降低鐵路信號設備的風險，增加企業的經濟效益。

參考文獻

[1] 涂序躍，劉敏軍.鐵路信號設備的雷害分析及防雷措施[J].電氣化鐵道，2006，（1）：40-42.

作者簡介

王永寧（1991-），男，甘肅平涼人;學歷：大學本科，助理工程師，研究方向：從事鐵路電務信號工作。