摘要：伴随着我国的铁路系统不断的发展，很多先进的科学技术都已经开始应用其中。铁路信号的科技应用就是一个非常显著的应用实例。本文主要对铁路信号设备的防雷设计进行了简要的分析。
关键词：铁路；信号设备；防雷设计
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铁路信号设备雷害问题分析
①防雷设计存在死角，在进行防雷设计的过程中，铁路信号设备在防雷方面的配置还是有待提高的，尤其是在电缆通道的防雷问题方面存在较大的问题；②信号防雷系统中所配备的防雷元件的反应速度不高，而且其中的微电子设备对于电压的变化来说比较敏感，因此在进行防雷元件的配备的过程中需要将其质量进一步地提高，但目前我国的防雷元件的总体质量和反应速度都比信号系统中的微电子信号设备的敏感性强，这样就会造成防雷系统很容易被破坏，使其无法起到相应的作用；③施工时对防雷问题缺少考虑，通常情况下现场施工仅考虑图纸中要求的防雷措施，很少在施工布线时考虑到防雷因素，现场往往能通过优化布线方式解决部分防雷问题，由于现场施工人员缺少此方面的知识造成布线不合理，给设备的正常运行留下隐患。
3铁路信号设备的防雷设计策略
3.1设计原则
为实现高质量的铁路信号设备防雷设计，如下设计原则必须得到关注：①避免影响设备正常运行。防雷设计的开展必须避免对铁路信号设备的正常工作、原有性能造成影响，同时雷击发生时则需要保证铁路信号设备不会出现危及行车安全的情况，并同时尽可能保证铁路信号设备的正常运行。②保证防雷设计的可靠度。铁路信号设备的防雷设计需保证设备绝缘耐压水平与雷电防护设备放电特性相匹配，即铁路信号设备的“伏-秒”特性曲线应始终位于雷电防护设备之上，同时还需要保证一定裕度。③采用多级雷电防护措施时。需保证防雷设计按照粗防护、中防护、高防护的流程逐级工作，以此真正发挥多级雷电防护措施功能。
3.2具体防雷措施
3.2.1防直击雷设计
铁路信号设备的防直击雷设计主要围绕信号楼、外部露天设备开展，一般采用塔杆安装避雷针引下线、金属外壳屏蔽的防雷设计，而为了保证防直击雷设计质量，需关注接闪器、引流系统、散流系统的选择与设置，具体设计如下所示：①接闪器的选择。一般采用避雷针防护，信号楼、外部露天设备均可使用避雷针有效防止直击雷的袭击，但相较于外部露天设备，信号楼安装避雷针可能增加引雷概率，因此信号楼应采用安装避雷线、避雷网作为接闪器，由此结合接地装置、引下线接口即可保证铁路信号设备免受直击雷破坏。②引流系统设置。引流系统用于连接接地装置和接闪器，而为了最大化发挥这一雷电直击泄放通道作用，需关注引下线可能引发的旁侧闪络，因此需采用多跟引下线用于铁路信号设备防直击雷设计，同时设置均压环即可更好发挥引流系统作用。③散流系统。散流系统也被称为接地，不同的防雷设备往往拥有不同的接地装置，考虑到信号楼、外部露天设备存在的不同防雷需求，本文建议前者采用整体接地网作为散流系统，后者则采用引下线直接埋入大地接地的设计。
3.2.2防感应雷设计
受弱电设备对电磁场变化敏感、外接信号线等可能产生耦合电压影响，信号楼的防感应雷设计必须得到高度关注，由此才能够较好保证铁路信号设备的安全稳定运行，具体设计可围绕以下几方面开展：①划分雷电防护等级。信号楼属于典型的特殊智能建筑，因此其雷电防护等级划分需结合防雷系统的栏截效率E、年预计雷击次数N、雷电电磁脉冲引发的设备损坏年平均次数展开NC，计算公式为：E=1-NC/N，结合E的大小即可确定雷电防护等级。如E≥0.98代表雷电防护等级为A级，该等级说明信号楼对建筑物防雷安全有严格要求、对雷电电磁脉冲敏感度高、需严格控制瞬间过电压，而0.9＜E≤0.98则代表防护等级为B，代表对内置电子信息系统的建筑物防雷安全有严格要求的电子信息设备，考虑到铁路信号楼多为B级，由此即可开展针对性较强的铁路信号设备防感应雷设计。②划分雷电防护区。作为较为系统的工程，铁路信号设备的防雷设计必须关注雷电防护区的划分，图1为某铁路信号楼的雷电防护区划分，该划分主要围绕雷电灾害的感受强度不同，由此即可更好保证铁路信号设备。③具体的防感应雷设计措施。信号线路防雷、联锁上位机与远端显示器之间防雷、信号机室内端防雷、轨道电路室内端防雷、室内信号设备等电位连接防雷均应成为防感应雷设计的重点，如信号线路防雷可通过串联双绞线信息线路保护器构建暂态等电位连接，而联锁上位机与远端显示器之间防雷则需要在显示卡输出口前、远端显示器视频口前串接视频口信号防雷器，室内信号设备等电位连接防雷则可以通过连接各类线路构成等电位连接网络实现感应雷防护，这些均属于经过广泛实践验证的防感应雷设计措施。
图1某铁路信号楼的雷电防护区划分
4结语
铁路信号对于铁路系统的运行是非常重要的，但是一旦铁路信号设备受到了雷电的破坏，就会影响铁路系统的正常运行，严重的会导致铁路系统的运行事故。虽然我国现在对于铁路信号设备进行不断的升级改造，但是铁路信号设备的防雷问题还是没有很好的处理方式。针对这样的情况，就要求我国的相关的铁路信号的设计人员对信号设备的防雷系统有非常周全的考量，尽量的避免信号设备受到雷电的损害。
参考文献：
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[3]宋少鹏.对铁路信号设备的系统防雷分析[J].中国新通信，2014，16（23）：33.
论文作者:万贤军
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/17
标签：设备论文; 防雷论文; 雷电论文; 信号论文; 铁路信号论文; 系统论文; 防护论文; 《电力设备》2018年第15期论文;