摘要：随着我国铁路网正不断完善，铁路已经成为最重要的陆上交通方式之一。铁路列车调度是列车和铁路信号设备安全运行的重要保证。在使用过程中，会受到周围自然环境的影响，特别是雷电自然现象的入侵，容易造成铁路信号设备的故障或瘫痪，给铁路列车运行造成隐患。对铁路信号设备防雷措施的分析是现阶段铁路信号设备安全防护的关键工作，在分析雷电对铁路信号设备影响的基础上，加强铁路信号设备防雷与接地技术的研究具有十分重要的现实意义。
关键词：铁路信号设备；防雷；接地
前言
随着社会经济的快速发展，铁路提速技术的不断提高，铁路信号系统已趋向复杂化、电子化发展。因雷电事故时有发生，易使铁路信号设备发生故障，进一步影响铁路信号系统的安全使用。因此，做好设备防雷是铁路信号系统维护的重要课题，在当前经济高速发展的时代，加强铁路信号设备的防护，有利于提高铁路信号系统的稳定性
1铁路信号系统的概况
铁路信号系统作为铁路安全、有序运行的关键环节，其一旦出现故障，则会造成严重的危害，甚至会导致人员死亡，因此，该系统的故障问题得到了人们高度关注，为了有效解决故障，了解铁路信号系统构成是必要的，具体如下：第一，车站联锁，其主要作用是通过技术方法，使进路、进路道岔和信号机之间按一定程序、一定条件建立起既相互联系，又相互制约的关系。第二，区间闭塞，在行驶过程中，列车应保持一定的距离，并明确了解各自的运营及停靠时间等，以此提高区间内的安全性与有序性。第三，列车运行控制，它主要对列车的运行情况进行控制，如车速等。第四，行车调度控制，它是由两部分组成的，第一部分为调度指挥系统，第二部分为行车调度指挥控制系统，二者为相关人员提供了可靠的技术保障，在丰富数据及可靠信息的基础上，实现了高效列车调度。第五，道口信号，其主要发挥提醒、警示等作用，车辆及行人可根据相应的信号，判断其是否可以通过道口。第六，信号集中监测，其借助计算机，对有关设备的运行状态展开连续全面的检测，一旦其出现异常，则有关人员可以监测数据为依据，展开针对性的处理。铁路信号系统中常见的信号设备有信号机、控制台、继电器及轨道电路等，其各自均有着不同的作用。以信号机为例，其通过信号信号显示，旨在调动各个列车；控制台处于中心位置，其对信号及道岔直接控制与监督；继电器具有常见性，其控制着电路，如：断开、接通等。
2铁路信号系统的研究现状
2.1复杂性增加
高速铁路信号系统是一个复杂的系统，应用了大量的计算机技术、软件工程技术、通信信息技术。高速铁路的信号系统由多个子系统构成，如TCC子系统、ATP子系统、RBC子系统、CTC子系统。每个子系统都运行着复杂的软件，有的子系统的代码可能超过30万行。这些子系统大部分是与安全相关的系统，承担着保障铁路安全运行的重任，如果安全功能失效，可能导致灾难性的后果。GB/T20438（IEC61508）对于简单安全相关系统有一个定义：一种安全相关系统，应满足两个条件：已很好地确定了每个单独部件的失效模式；能够完全确定在故障状态下系统的行为。GB/T20438同时给出一个简单安全系统的举例：一个或几个限位开关，通过一些继电器来切断电机电源的系统。对比简单安全相关系统的定义，TCC、ATP等不能归类为简单安全相关系统，而是复杂的安全相关系统。根据简单安全相关系统定义，可以推定，对于TCC、ATP等复杂安全相关系统：不能很好地确定每个单独部件的失效模式；不能完全确定在故障状态下系统的行为。对于复杂系统，由于其失效模式难以一一确定，也难以完全确定在故障状态下的行为，必然存在不确定性。尤其是对于系统性故障复杂软件，现在还没有好的方法来完全排除软件中的错误，实现复杂的无错软件，这一点在EN50128的引言中有如下描述。目前，无论是质量保证法（即避错措施）还是软件容错法的应用，都无法保证系统绝对安全。尚未发现一个可证明较复杂的安全相关软件中不存在错误的方法，特别是规范和设计的错误。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如何减少系统性故障，尤其是软件的错误，是高速铁路信号控制系统面临的一个挑战。
2.2信息隐藏
高速铁路的发展，带来大量的计算机化技术、通信和信息技术、大量复杂的软件。现代铁路的信号系统，已经由当初的硬接线继电系统，发展为基于大规模集成电路、逻辑器件和处理器为基础的电子系统。基于处理器系统与硬接线继电系统的一个明显区别就是信息和逻辑的可视化程度完全不同。基于硬接线的继电系统，其电路和动作是完全可视的，所有接线对于设计人员、调试人员、维护人员等是公开的。对于联锁系统，继电联锁的解锁电路，最终用户可以与电路设计人员一样，了解所有的电路逻辑，根据电路和接线图，推断电路的检查条件和动作特征。基于处理器的电子系统，其内部的数据流、逻辑流、控制流一般对外不可见，只能从系统边界的输入和输出来推断其内部行为。除了设计人员，其他人员很难清楚内部的处理逻辑、实现方式。在一定程度上，基于处理器的电子系统，内部错误更难以发现。
3如何构建铁路信号设备的雷电接地防护体系
3.1改善电磁环境
电磁环境的要求非常高，尤其是在铁路信号设备的应用当中。由于弱电设备的高灵敏度，非常微小的电流干扰都会带来很大程度的影响。因此，雷电的电磁波磁场是非常大的，而保障防雷体系稳定的一大要点就是弱电设备的感应问题。以目前构建的体系来看，主要面临的问题在于电磁感应如何能够不受到雷电的干扰，所以雷电预警体系的建立是至关重要的。防雷设备从其基本原理上来看是相对简单的，但是在前期的工作当中需要考虑到地形和信号接收情况，以便于防止防雷设备受到雷击的影响。之后再将雷电引导至地下，这也对防雷设备的电磁波接收能力有了更高的要求，而管理人员也需要做好调度工作。
3.2外部防护
外部防护指的是在防雷设施的安装方面，这对于外围建筑物的要求非常高。由于雷电对于信号的严重感染，在电流进入防雷设施以后如果没有有效处理，防雷设备本身也有受到损害的危险。所以工作人员如果能够将防雷设施安放在能够避免雷电干扰的外部建筑当中，那么也能有效提升抗雷电能力。
3.3合理线路布局
防雷设备就是通过现代电学以及其它技术来防止被雷击中的设备。防雷设备和电缆相连接时，会通过传导到方式转移电磁，防止对信号设备的干扰。而电缆正是关键的媒介。但是电缆本身无法接受太高的电磁冲击，所以防雷设备的使用上也需要考虑到转换电压的影响。一般情况下变压器的作用就是将雷电的电压进行转换，但需要注意的问题在于线路的合理铺设和布局。对于线路来说，需要进行严格分配和检修，保障灵敏度，让电磁波可以完全由防雷设备传导至地下。此外防雷设备的配备需要有信号接收器的支持，主要目的在于提升电磁波接收的有效性。在一些容易发生雷电的地区，例如山区等，信号器的安全更应该重点关注，防雷设备的保护工作也要同样落实到位。换而言之就是在保障信号设备本身质量的前提下不引入其它电流和电磁波，带来严重的安全威胁。
结束语
铁路信号设备对于雷电防护的高要求也使得现阶段雷电防护体系的作用更加显著。因此在雷电多发的区域，除了要将防雷设施合理安排之外还需要做好外部防护工作和电缆铺设工作，才能提升防雷设施的运作有效性，减少雷电对信号设备的干扰，影响列车的运行安全。综合考虑外部防护、屏蔽等多方面的因素来看，电磁环境改善问题仍然会是今后工作的重点。
参考文献：
[1]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员.GB/T28809-2012轨道交通通信、信号和处理系统信号用安全相关电子系统[S].北京：中国标准出版社，2013.
[2]国家铁路局.TB/T3482-2017铁路车站计算机联锁安全原则[S].北京：中国铁道出版社，2017
论文作者:吴伟华
论文发表刊物:《基层建设》2018年第8期
论文发表时间:2018/5/25
标签：防雷论文; 系统论文; 设备论文; 雷电论文; 信号论文; 铁路信号论文; 子系统论文; 《基层建设》2018年第8期论文;