雷電對鐵路信號設(shè)備的危害及防雷整治

胡國忠

摘 要：隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，人們生活中的電子化程度越來越高。鐵路交通是人們生活中最常見的出行方式之一，鐵路信號設(shè)備直接關(guān)系著人們的出行安全，因此要重視鐵路信號設(shè)備的安全問題。本文主要從雷電對鐵路信號設(shè)備的影響與危害入手，進一步分析鐵路信號設(shè)備的防雷整治措施。

關(guān)鍵詞：雷電;鐵路信號設(shè)備;危害;整治

鐵路具有承載量大的特點，是跨地區(qū)出行的重要方式。鐵路信號設(shè)備對線路的正常運營具有重要影響，日常使用中容易受雷電的襲擊而發(fā)生故障，輕則阻礙鐵路網(wǎng)絡(luò)的正常運行，重則危害到人員的安全。對此，有必要準確認識雷電極端環(huán)境下對鐵路信號設(shè)備所造成的危害情況，根據(jù)實際情況提出防雷整治技術(shù)。

1.雷由對鐵路信號設(shè)備的危害

雷電對鐵路信號設(shè)備產(chǎn)生的危害類型有直擊雷和感應(yīng)雷2種。直擊雷是雷電直接對鐵路信號設(shè)備產(chǎn)生沖擊和影響，這種雷電災(zāi)害對鐵路信號設(shè)備的影響非常大，造成的破壞程度也比較嚴重，更嚴重的情況可能會直接導(dǎo)致信號系統(tǒng)的癱瘓與崩潰。其次，感應(yīng)雷。這種雷電所產(chǎn)生的影響明顯要小于直擊雷。它對鐵路信號設(shè)備的影響主要是來自于雷電的感應(yīng)磁場，通過感應(yīng)磁場對信號系統(tǒng)造成一定的干擾，最直接的結(jié)果就是鐵路信號設(shè)備出現(xiàn)信號故障、信號干擾等方面的問題，并不會產(chǎn)生根本的損害，因此維修難度大大降低。但是感應(yīng)雷對信號設(shè)備的干擾往往會導(dǎo)致鐵路信號設(shè)備出現(xiàn)故障，這嚴重干擾了正常的鐵路運行，給鐵路出現(xiàn)帶來難以估量的麻煩。

雷電對鐵路信號設(shè)備的干擾主要是通過入侵信號完成的，主要有3種入侵方式。1）通過交流電完成入侵。雷電通過交流線路入侵時會先進入高壓線路，然后通過高壓變壓器轉(zhuǎn)換為低壓再入侵低壓設(shè)備。2）通過軌道電路完成入侵，軌道電路傳輸線的主要材料是鋼軌，鋼軌是很容易傳輸雷電的材料。3）通過電纜完成入侵。鐵路信號設(shè)備連接的主要材料是電纜，電纜是一種很容易傳輸雷電的材料，當惡劣天氣出現(xiàn)時，雷電就很容易通過電纜入侵到室內(nèi)，導(dǎo)致事故的出現(xiàn)。因此，雷電干擾破壞鐵路信號設(shè)備的方式是多種的，想要規(guī)避或者減少損害還需要從根本環(huán)節(jié)入手，斬斷連接，這樣才能夠更好地完成鐵路信號設(shè)備的防雷整治工作。

2.雷電襲擊途徑

鐵路網(wǎng)絡(luò)中配置的信號設(shè)備類型豐富，伴隨工作環(huán)境以及自身運行特性的不同，雷電襲擊產(chǎn)生的雷害途徑以及具體結(jié)果也具有差異性。換言之，雷電對鐵路信號設(shè)備的襲擊機制錯綜復(fù)雜。為保證信號設(shè)備的穩(wěn)定運行，必須明確雷電襲擊的具體途徑，從而采取針對性的雷電防護措施。根據(jù)現(xiàn)階段的認知，雷電襲擊主要包含三種途徑，具體做如下分析。

2.1通過信號交流電源系統(tǒng)侵入

自動閉塞高壓電源架空線路在使用中極易受到雷電襲擊形成對地過電壓，嚴重損傷絕緣設(shè)備。并且，雷電沖擊波的形成還將破壞低壓信號線路的運行狀態(tài)導(dǎo)致其絕緣發(fā)生閃絡(luò)，并進一步作用于信號交流電源系統(tǒng)。當雷電沖擊波未得到攔截時將襲擊高壓電線路，導(dǎo)致高壓變壓器發(fā)生故障，而此時的雷電波幅值普遍較大，因此設(shè)置在高低壓間的絕緣將遭到明顯的威脅，直至絕緣擊穿。

2.2通過架空線系統(tǒng)侵入

從非電化區(qū)段的建設(shè)特點來看，其配置了豐富的架空線，普遍采取架設(shè)在信號與通信線路上的方式，部分情況下也將架設(shè)在自動閉塞高壓信號線路上，但絕大部分都處于暴露于野外的工作狀態(tài)，缺乏有效的防護措施，因此雷電沖擊波對其的影響較大。

兩條架空線即可組成回路，若其中接入了半自動閉塞等相關(guān)設(shè)備時會直接受到雷電的襲擊。具體的作用機制是：產(chǎn)生雷電沖擊波后由于缺乏防護而直接作用在架空線路上，使該處的信號設(shè)備受到襲擊，若防雷措施不到位，線路繼電器易被擊穿。此外，對于使用架空線路的信號變壓器而言也將受到類似的襲擊，其內(nèi)部的線圈纏繞在鐵芯上，而此裝置采取接地的方式，在產(chǎn)生雷電后會直接擊穿兩者間的絕緣，再途經(jīng)信號機后入地，導(dǎo)致設(shè)備受損。

3.鐵路設(shè)備信號防雷措施

第一，鐵路信號防雷的一般手段是圍繞信號樓埋設(shè)網(wǎng)狀接地，并且接地電阻小于1歐，電力線纜埋入建筑物，信號樓和通信樓采用共用接地系統(tǒng)，這樣，一棟樓內(nèi)的電子設(shè)備共用一組接地裝置，依據(jù)均壓、等電位的原理，形成一個聯(lián)合接地網(wǎng)。其工作原理是：首先將主要的雷電流引入大地，然后在將雷電流引入大地的時候?qū)⒗纂娏鞣至鳎苊庠斐蛇^電壓;第三要均衡建筑物各點的電位，避免造成電位差危害設(shè)備;第四要保證建筑物有良好的接地，以免雷擊建筑物時接地點電位損壞設(shè)備。

第二，盡量采用光纖電纜數(shù)據(jù)通信和測控技術(shù)的接口電路，這種電路非常靈敏，并具有較強的抗電磁干擾的能力。例如，計算機聯(lián)鎖設(shè)備中設(shè)置在行車室的終端顯示器、打印接口等都可以采用這種材質(zhì)的電路，對數(shù)據(jù)接口電路來講，采用光纖電纜是最好的防雷措施。

第三，感應(yīng)雷電干擾、電磁干擾、無線電干擾和靜電干擾是信號系統(tǒng)浪涌電壓的主要來源。鐵路信號設(shè)備中敷設(shè)在戶外的電纜線容易受到雷電干擾，必須采取相應(yīng)的措施進行防護。一般手段是在信號線路入口處串接過電流保護裝置。這樣可以抑制信號系統(tǒng)浪涌電壓產(chǎn)生的過電流，防止過電流竄入微電子設(shè)備而造成損壞。

第四，采用避雷針來防護直擊雷的影響。避雷針通常為一根端部磨尖的鐵棒，通過接地引下線將地電位引至針尖，比被保護物優(yōu)先產(chǎn)生上行先導(dǎo)，與雷云的下行先導(dǎo)相遇，從而達到引雷入地的效果，使建筑物免受雷電的襲擊。預(yù)放電型避雷針利用了雷云產(chǎn)生的空間電場強度，使周圍的空氣發(fā)生電離，空氣離子在空間電場的作用下加速接近雷云，從而使迎面先導(dǎo)提前與雷云的下行先導(dǎo)相遇，使得引雷的可靠性和半徑提高，增強了保護性能，因此，可采用預(yù)放電型避雷針來保護鐵路信號設(shè)備。

結(jié)語

避雷系統(tǒng)的可選技術(shù)形式較多，但單一的避雷系統(tǒng)始終難以達到徹底避雷的效果，此時選擇集多種技術(shù)于一體的避雷系統(tǒng)、采取分級避雷措施則顯得極為關(guān)鍵，要創(chuàng)建多重防護系統(tǒng)發(fā)揮出各項防雷電技術(shù)的優(yōu)勢，最大限度降低雷電襲擊風險。加大力度做好技術(shù)與設(shè)備的研發(fā)工作，有助于提高鐵路防雷電系統(tǒng)的應(yīng)用水平，確保鐵路信號設(shè)備維持穩(wěn)定運行狀態(tài)。

參考文獻

[1]彭忠偉雷電對鐵路信號設(shè)備的危害及防雷整治[J]技術(shù)與市場2020002：138-139