中铁十二局集团电气化工程有限公司 天津市 300308
摘要：近年，铁路运输系统的发展要求铁路信号系统的运行更加完善和安全，为了保障运输效率，铁路信号联锁系统的雷电防护更要追求稳定性和可靠性，随着计算机技术不断发展，微机联锁系统已逐渐取代了传统电气集中系统，成为了现代铁路信号自动化控制的发展方向，基于此，本文详细的研究了铁路信号微机联锁系统整体防雷技术。
关键词：铁路信号；微机联锁系统；防雷技术
引言
为保障列车的安全运行和调车作业的合理性，提高铁路的运行效率，铁路信号微机联锁系统的防雷工作显得尤为重要，此外，微机联锁系统还能使得行车人员的劳动条件得到改善，降低运输成本，为了提高铁路的运行安全和运营效率，本文从雷电对铁路信号微机联锁系统的危害角度进行分析，研究铁路信号微机联锁系统的整体防雷技术。
1铁路信号微机联锁系统概述
联锁系统是指用于铁路车辆专线的道岔、指示列车运行的信号机和检查某一轨道区段是否有车占用的轨道电路三者之间建立一定的相互制约关系的铁路信号设备。控制联锁关系的设备经历了机械、继电器两个发展阶段后，又出现了以微型计算机为核心的微机联锁系统。由于软件系统基于Windows和VB语言（或C语言），其设计过程相对来说更加简单易行，控制和操作也更加智能化。铁路信号的微机联锁系统，主要利用计算机对车站操作员的操作指令和现场出现的信息进行逻辑运算，依赖的是计算机和其他的一些电子、电气元件，功能强大的同时，由于集成电路和大量导电体以及导线的使用，使得铁路信号微机联锁系统极易受到雷电的影响。雷电是自然界中存在的强放电过程，这个强大的放电过程会在周围空间产生强烈的瞬变电磁场，对于铁路信号微机联锁系统来说，距离雷击点越近的计算机受到雷电影响而失效的概率越大，铁路信号设备的集成电路在受到冲击脉冲的影响时，会发生突发性失效或潜在性失效，突发性失效使得集成电路完全受损无法正常运行，而潜在性失效也肯那个造成系统元件的潜在受损，使得运行易出错，预期寿命缩短。
2信号综合防雷现状分析
2.1防雷模块状态缺少监管
防雷模块运行状态的日常监管，主要靠劣化报警和人工巡检完成。所以对于防雷设备损坏后，得不到及时的发现和处理，很容易出现设备故障而影响到列车的正常运行。
2.2防雷模块更换流程繁琐
失效的防雷模块需要及时的更换，而目前备品备件集中在段、车间中，特别是大量无人值守车站（中继站）、线路所更是发现不能及时发现故障现场，特别存在于深山岭或高海拔地区的信号设备，而现场备品备件并不充分，工人在巡检的过程中一般不会随身携带数量较多的备品备件，而且携带的备品备件也和现场损坏防雷器件型号不一定匹配的问题，从而造成了故障处理拖延。因此对于损坏防雷器的更换，现场工人发下后，在回到车间相关材料室翻找出来，再拿到现场更换，这样造成费时费力的同时，也存在安全隐患。
2.3雷电或大电流侵入故障分析无依据
现场信号设备出现雷击或大电流造成的信号设备故障，往往因发生在瞬间，以及发生后现场环境的变化，要找出真实故障原因还存在很大的困难。即便现有的防雷设备设施，提供故障分析的数据，都是仅依据经验和理论推导，事故分析报告缺乏有力数据支撑，分析得出的结论也只能作为参考，这类结论也只能作为后期防范手段，对于现场后期的防范改进作用有限。
2.4信号楼综合地网阻值测试繁琐
车站信号楼综合地网阻值测试，主要靠人员按期检测。需要携带设备，现场打桩拉线、手工记录，耗费日常工作时间，增加了工作人员的工作量。由于地阻的测试值与环境、地形、打桩位置、测试方法、测试人员素质有关，因此地阻测试对测试人员的素质，也有比较高的要求。
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3铁路信号微机联锁系统防雷技术研究
3.1铁路信号设备雷电防护特点分析
由于铁路信号设备占地面积较大，而其所用材料的分布和材质又存在特殊性，尤其是在较为空旷的地带，极易受到雷雨天气的影响。铁路钢轨具有良好的导电性，雷雨天气也容易受到雷电的打击，雷击主要的原因还是在于电势差的形成，当铁路信号设备机房存在接地问题，形成了电势差异时，信号设备很有可能会由于强电流的影响而损坏，为了进一步的提高铁路信号微机联锁系统的雷电防护水平，就需要建立一套完整的防雷措施，以保障铁路工作的有序进行。
3.2整体防雷技术
我国结合国际上先进的建筑物雷电防护技术的基础上，对各行业的防雷工作制订了一套规范，其中比较重要的理念——整体防雷技术，逐渐受到各行业的重视和应用，它的优势在于科学划分雷电保护区域，强调等电位连接，加强屏蔽、均压等措施的提出，同时重视雷电防护的整体性和综合性，避免各个系统之间的独立操控所存在的不协调等问题。
3.2.1构建完整的三重屏蔽体系
目前，屏蔽措施主要包括信号楼的自然屏蔽、系统的电源线和铁路信号的传输线电缆屏蔽以及电子设备机柜和机箱的金属壳体屏蔽等。自然屏蔽主要利用建筑物的混凝土中的钢筋构成笼式避雷网，同时在信号楼周围施做环形地网，将引入信号楼的各类电缆屏蔽层（钢带、铝护套）在进楼前做好成端，并将其接入等电位而防止室外雷电进入室内，以此将整个建筑物的多面都放置于笼式避雷网的保护之中。这种笼式避雷网能使得建筑物内部的电子系统免受外界雷电形成的强大电磁干扰，对于雷击后产生的瞬时间电位升高均衡，从而使得笼网内各部位的瞬时对地悬浮电位的均衡大致相同，从而形成雷电防护的效果。信号楼是由人工避雷带、环形接地装置和引线构成的防雷系统，起到减少雷电形成的电磁脉冲干扰，降低集成电路的受损威胁。
3.2.2组合架的连接
在具体的设备机械建筑中，对于同一排组合架之间的等电位连接系统都是通过导线串联实施的，而这种导线通常为多股铜丝导线，横截面积较大，若串联电路中某一点出现连接故障，整个组合架的等电位就实现不了，故为了避免这种问题的出现，可以考虑采用并联的方式对等电位电路进行连接，并将不同类设备的等电位连接给别引出至综合接地体。
3.2.3加快排流
由于铁路信号设备的管辖范围随着铁路运营的需求越来越大，铁路信号设备的连接范围也在扩大，而通常设备与铁轨是直接相连的，与设备机房的多重防护相比，铁轨是直接裸露在外界的导电体，若遭遇雷雨天气，则更易受到雷电侵袭，从而造成铁路信号设备的损坏，因此，对于钢轨来说，要实现有效的排流，加快电流的入地速度，从而将威胁降到最低。主要的措施体现在对建筑物的屋顶、电源入口、室外轨道电路等地方安装可靠的防雷设施，通过多个设备分流，加快电流的入地速度。
3.2.4接地汇集线及等电位连接
对铁路信号设备的计算机室、继电器室、电源室、综合防雷室以及电缆间要进行接地汇集线的连接，并分别引入不同的等电位提，避免因电位交叉，保证设备机房在雷雨天气能够与其他供应室保持连接状态。其次，对于机房的所有设备都应当设计相应的绝缘方式，在设计时也要注意机房设备的防雷和安全地线与接地汇集线连接。对于设备机房占地面积较大的地方，要增设单点冗余地线再连接到接地汇集线，对于不同楼层的设备机房的接地汇集线连接也要注意可以增设不同建筑的总接地汇集线，以便于后期维护工作的进行。
3.3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，特别是信号楼或综合站房建设人员均是土建专业，对于信号防雷的认识特别有限，导致信号防雷系统的缺陷较大，具有的安全隐患。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。
结语
整体防雷技术是电气电子设备系统最有效的防护技术，它运用均压、屏蔽、分流和良好地网导流等理论，很好地应对了雷电对铁路信号设备的电磁干扰问题和电路破坏问题，总的来说，铁路信号微机联锁设备是一套系统工程，雷电防护应当全方位的考虑，综合治理，多层次设防，选用合适的防雷元件，利用科学的防雷技术，提高系统的整体雷电防护水平。
参考文献：
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[2]宋幼平．新钢运输部三取二微机联锁系统防雷接地的改进[J]．铁路计算机应用，2008（06）．
[3]杨帆．铁路信号微机联锁系统整体防雷技术分析[J]．西安石油学院学报（自然科学版），2003（03）．
论文作者:惠显吉
论文发表刊物:《防护工程》2019年第6期
论文发表时间:2019/6/24
标签：防雷论文; 联锁论文; 雷电论文; 微机论文; 系统论文; 设备论文; 铁路信号论文; 《防护工程》2019年第6期论文;