中铁十二局集团电气化工程有限公司 天津市 300308
摘要：众所周知，科技的发展使得电子技术有了长足的进步。而铁路微电子的大量运用促进了铁路信号设备核心技术的进步，但同时也带来了更大的雷害问题。既危害到了铁路信号设备，又影响了铁路的正常运行。因此，必须根据铁路信号设备可能面临的各种雷害问题展开针对性分析，从而采取合理有效的防雷保护措施，降低雷电对铁路信号设备所造成的破害。
关键词：铁路信号设备；雷击；防雷
引言
近年来，计算机等电子设备的不断更新换代以及铁路运输的日趋繁忙，都让铁路信号设备的防雷工作成为了相关铁路局重点研究的课题。由雷击引起的各种问题，不仅危害到信号设备，同时也给铁路的正常运行带来了巨大影响。基于此，应就铁路信号设备可能遭遇的雷害问题进行有针对性的研究，并结合实际情况采取合理的防雷保护措施，最大限度的消除雷电带给铁路信号设备的负面影响。
1铁路信号设备雷害类型及入侵方式
1.1雷害类型
对铁路信号设备能造成影响的雷害类型有两种。①直击雷。这种形式的雷害对人们的生产生活会造成巨大的影响。其对铁路信号设备产生伤害的原理是雷电击中信号设备之后，会在其信号系统内产生较大的电流和电压，这样就会使信号设备直接别损坏造成信号系统的瘫痪。②感应雷。这一种类型的雷害的影响较小，但比较常见。其对铁路信号设备的损害原理是雷击能产生较大的感应磁场，从而干扰信号设备的正常运行，虽然感应雷的伤害没有直击雷大，但由于信号设备中有大量的电子原件，感应雷往往造成信号设备不能正常运行给维修造成很大麻烦，同时感应雷往往会导致信号设备显示错误，这种情况对正常行使的列车来说是致命的。
1.2入侵方式
雷电主要通过3种方式来对铁路信号设备造成入侵：①从交流电源系统侵入。这种入侵方式是雷电经由外电网通过信号机械室防雷配电箱进入信号机械室，从而损坏机械室信号设备。②从轨道电路侵入。这种入侵方式是由于轨道电路选取钢轨来传输电，其所架设的位置在地面1~1.5m之上，有的会处于更高的位置，而且该设备所处的位置也经常会受到雷电的侵扰，使其轨道电路器材受到大电流破坏。③由电缆通道侵入。这种入侵方式是由于雷雨天气时雷云对地放电，与地下埋的地下电缆进行作用，产生强度很强的磁场，这时产生的水平磁场能输出很高的感应电压，这对于铁路信号设备来说会产生非常大的危害，而且这种入侵方式也会对室内的设备产生不同程度的损坏。
2雷电对铁路信号设备的危害分析
2.1电磁感应
雷电发生时，尤其是雷电在放电过程中或者在雷云中时，会形成一个强磁场系统，使得户外的信号线和电力线在磁场环境中而出现感应电流，感应电流会通过导线进入线缆系统中，最终到达设备终端，影响设备的正常使用。
2.2电磁脉冲影响
当铁路信号设备或其周围建筑物受到雷击时，雷电的攻击会使得在被击中的区域出现较强的电磁脉冲，并沿击中位置向外辐射，此时铁路信号设备会受到电磁脉冲的影响而产生过电流或者过电压，造成设备正常运行受到干扰，严重时甚至会导致电子信号系统的全面瘫痪。
2.3冲击波
若防雷设备没有能够及时在雷电发生时发挥保护的作用，将会造成雷电入侵信号设备内部，雷电本身具有的高波幅值影响变压器的次级绕组和初级绕组的载荷急剧升高，而发生击穿现象，此时，雷电将会进一步入侵交流低压电源，其产生的冲击波干扰低压侧铁路信号设备，造成设备故障。当入侵变压器的电压幅度较低时，雷电冲击波会经过绕组间的分布电容耦合而入侵信号设备电源系统，导致设备损坏。
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2.4直接雷击
直接雷击发生的概率较大，但危害极大，一般指的是雷电直接击中电子信号设备或者与设备相连的建筑物，而造成的设备损伤。
3预防雷击损害的主要措施
3.1采用串接过电流保护装置
雷电浪涌的主要起因是由感应雷、无线电、静电、电磁对铁路信号设备造成的干扰导致的。铁路信号设备一般会在外围布置一些电线电缆，而这些电缆则是雷电进行干扰的直接对象，因此必须重视对其的保护。为了有效抑制铁路信号系统浪涌电压所产生的过电流，防止过电流对微电子设备造成的迫害，可以在铁路信号入口处串接过电流保护装置。
3.2制定综合防雷计划
防雷是一个复杂的过程，不仅需要较大的技术支撑，而且需要一定的人力物力以及财力支持。防雷首先需要做到有效实际的防雷规划，根据各地铁路系统所处气候条件不同以及地理位置不同的特点，有针对性地制定防雷计划，将重点放在雷电较为多发的季节。运用综合原则制定防雷措施，主要目的是将雷电引起的过电流和过电压及时导入地下，使得各个电阻之间的数值相对具有较大差值，以最大程度减少地面电流的反击力，形成自然的电流差额。注意对工作人员的防护，在安装防雷设备时，工作人员要穿戴完整的防护装备，保证工作人员的生命安全。
3.3室外信号设备防雷保护措施
保护暴露于地表的信号设备，可以在有关设备外罩一个导电性能优良的金属外壳，当雷电发生时，对设备周边的磁场进行改变。信号设备周围磁场的改变，可以有效阻断电磁脉冲，以实现对信号设备的保护。另外，有些信号设备会设置在铁路沿线，设备分散，可以沿铁路两侧分别敷设贯通地线，并利用沿线桥梁、路基地段构筑物以及隧道等设施内的接地装置作为接地体，共同构建等电位综合接地平台。铁路信号设备可以就近接入接地系统，实现等电位连接，达到防雷保护目的。
3.4提高工作人员的专业素养
由于雷电防护是一项具有较高技术含量的工作，因此对工作人员也提出了较高的素养要求。目前，我国铁路部门雇佣的防雷设施安装工作人员普遍文化水平偏低，不具备专业理论知识，且往往对安全防护措施不够重视，导致防雷设备安装错误频出，具有较大的安全隐患。因此，在人员选择上，要兼顾理论知识与实践水平，保证工作人员能够胜任防雷设施的安装，同时，铁路部门还可以采用提高待遇的方式吸引更为专业的人才入职，也可以通过举办培训班、讲座的方式提高工作人员的知识技能水平。
3.5安装屏蔽接地栅
屏蔽接地栅也可称为法拉第笼，所使用的主要材料为导电性能良好的镀锌铜条，将其安装在铁路信号源的周围并与接地网进行连接。因铁路信号源是由低压电子逻辑系统、多个小功率信号电气设备及遥控组成，所以需要安装特定的屏蔽网。屏蔽网标准规定要求，网格的均压环必须使用避雷带，规格控制在3m×3m以内，从而实现等电位的连接。
3.6安放避雷针
为了防止雷电直接冲击铁路信号设备、线缆及钢轨，需要在室外铁路信号设备比较密集区域安装避雷针。在进行避雷针位置的选择时，必须保证所安装的区域内，铁路信号设备均能免受雷击的破坏，同时也要保证避雷针不会因雷电的冲击造成雷电感应。因此，在安装避雷针时，要确保避雷针的地线与信号设备密集区内的电路布线要始终保持在大于20米的安全距离。
结语
总之，为了保证铁路运输的平稳运行，必须采用有效的防雷电措施避免雷电气候对铁路信号设备的干扰。通过介绍雷电的主要危害形式，提出相应的铁路信号设备防雷要点和防雷措施，建立发达的防雷系统，及时有效应对雷电带来的影响，保证铁路信号系统可以在较为恶劣的自然环境下正常工作。
参考文献：
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［2］邵光东.铁路信号设备防雷分析与研究［J］.城市建设理论研究电子版，2015，5（24）：140.
［3］邱俊丰.铁路信号设备防雷分析与研究［J］.电子技术与软件工程，2015，5（3）：140.
论文作者:刘小孟
论文发表刊物:《防护工程》2018年第31期
论文发表时间:2019/1/16
标签：设备论文; 雷电论文; 防雷论文; 铁路信号论文; 信号论文; 雷害论文; 电流论文; 《防护工程》2018年第31期论文;