吴云龙
身份证号码：150428198611xxxx15；内蒙古伊泰准东铁路有限责任公司 内蒙古自治区鄂尔多斯市 017100
摘要：雷电对于铁路信号设备的危害不容小觑，为有效抵御直接雷击、感应雷、雷电浪涌破坏以及轨道电路危害等雷害，相关单位应该从室内与室外两方面来考虑，分别采取有效防雷保护措施，在增强铁路信号设备抵御雷电危害能力的同时，为今后铁路系统的正常运营提供保障。
关键词：铁路；信号设备；雷害；保护
1铁路信号设备主要面临的雷害问题
雷雨天气是导致铁路信号设备遭受雷害威胁的直接天气原因，它不仅伴随着雷电发电现象，同时潮湿的雨水也会起到导电作用，进而使雷害的危害程度加剧。目前，我国铁路信号设备主要面临的雷害问题有以下几类：
1、直接雷击。直接雷击，顾名思义就是指雷电在雷暴活动范围内对铁路信号系统的建筑结构、信号传输线路以及钢轨等设施进行直接电击，而造成设备故障的现象。一般情况下，铁路信号设备遭遇直接雷击的可能性极低，但是由于信号设备本身对直击雷电的抵御力并不高，有些甚至完全没有抵御力，一旦真正遭遇直接雷击，那么对信号设备本身将是毁灭性的破坏，并给整个铁路运输线路的安全造成严重威胁。2、电磁感应。当天空中的雷云相互放电或者雷云与大地之间在放电时，会产生电磁感应。而这些电磁感应可以侵入不远的户外传输信号电缆线、信号路线以及埋地电力线等，进而侵入信号设备，使得串联在线路或者终端的电子设备遭受破坏，这种现象也叫做感应雷。3、雷电浪涌破坏。近年来，我国铁路运输中计算机电子设备应用越来越普遍，虽然在一定程度上提高了铁路运行效率，但是也由此产生了一种新的雷电危害形式，即雷电浪涌。它主要是在雷击发生时，电源与通讯线路感应的电流浪涌引起的，并非雷电直击引起的。4、轨道电路。现如今，我国铁路使用的轨道电路的传输通常是钢轨，且会设置在高于地面的位置。这样的布置在雷雨天气，就会很容易让雷电通过钢轨侵入到信号设备的轨道电路中，进而造成破坏。另外，如果铁路轨道周边的树木、桥梁或者山峦等遭受雷电破坏，那么铁路轨道的电路也会受到影响。
2铁路信号设备的防雷措施
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。
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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如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，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。
2.3防雷设计实例
2.3.1案例介绍
为提升研究的实践价值，选择了某地车站的既有信号楼作为研究对象，该信号楼为长25m、宽12m的2层砖混建筑物，整体面积为300m2。信号楼已安装基本的防雷措施，但其中的电源室、控制台室无防静电地板，随着各类新型铁路信号设备的引进，原有的基本防雷措施已无法满足信号设备安全稳定运行需要，因此需开展防雷改造。
2.3.2防雷设计思路
为保证防雷设计较好满足研究对象既有信号楼铁路信号设备安全运行需要，设计人员结合实际确定了如下防雷设计思路：①接闪器设计。原信号楼安装有避雷针，但考虑到信号楼高度偏低、周围存在铁路和其他设备，建议采用避雷网或避雷带作为接闪器，以此降低雷电影响机会。②防感应雷设计。原信号楼因修建时间过早未考虑感应雷击的屏蔽，为避免感应雷对信号楼内设备造成影响，需安装感应雷屏蔽层。③整体连接。原信号楼电位为部分间接状态，为满足铁路信号设备安全稳定运行需要，需改为整体连接。
2.3.3防雷方案设计
结合防雷设计思路，确定了安装避雷网与法拉第笼、实现分层分级综合防护的设计方案，具体方案设计如下：①信号楼外部防护方案。采用了避雷带和避雷网结合方式，施工时避雷网需安装于楼顶天面，而避雷带则应设置在顶沿女儿墙四周.②信号楼内部设备防护方案。采用了网状避雷带与楼内等电位均压环可靠连接的方式构成法拉第笼，同时结合“外电网引入机房建筑物应采用多级雷电防护”等文件要求在电源线路设置了三级防雷保安器，分别设置于户外交流电源馈线引入处、电源屏处、UPS电源前端。此外，信号机外线防雷采用了站内调车信号机、预告信号机等室内分线盘上对应的端子分别加装防雷器的设计，信号集中监测系统的上位机防雷则采用了上文提到的串接视频口信号防雷器的防雷措施，同时等电位连接防护设计也采用了上文提到的串连双绞线信息线路保护器的防雷措施，由此改造后的信号楼可较好满足铁路信号设备安全运行需要。
结束语
铁路信号设备系统中的主要设施、设备及中心操控系统都是电力或者电控系统。也就是说，铁路信号设备遭受雷电侵扰的几率很大。因此，为维持信号设备的正常运转，就需要从铁路信号设备雷害问题入手，提出可行性建议来加强对它的保护，从而不断积累铁路信号设备防雷系统的建设经验。
参考文献
[1]苗生宏.铁路信号设备的雷电综合防护体系[J].城市建设理论研究（电子版），2017（16）：32-33.
[2]易永贵.铁路信号设备雷害分析与保护[J].中国高新技术企业，2017（08）：132-133.
[3]张彦青.浅议铁路信号设备防雷技术[J].科技风，2017（06）：108.
[4]侯淼.铁路信号设备的防雷与接地相关研究[J].建材与装饰，2017（05）：186-187.
论文作者:吴云龙
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第16期
论文发表时间:2018/11/12
标签：设备论文; 防雷论文; 雷电论文; 信号论文; 铁路信号论文; 雷害论文; 感应论文; 《建筑学研究前沿》2018年第16期论文;