诸宏健
天津市防雷技术中心第二分中心 300385
摘要：本文主要对铁路信号设备常见的防雷现状进行分析，并以此为基础，重点分析了铁路信号设备防雷控制措施，为提升铁路信号设备防雷效果提供基本指引。
关键字：铁路信号；防雷；控制策略
随着我国铁路跨越式发展战略的全面实施，和大批微电子化、智能化信号设备的应用，铁路信号系统对防雷的要求更高了。因此，有必要对铁路信号防雷进行系统设计，利用现代雷电防护理论，采用合理的防护技术，对信号设备进行系统的防雷保护，减少雷电影响，延长设备使用寿命，提高设备可靠性。
1、雷电对铁路信号设备的危害分析
1.1电磁脉冲影响
在铁路信号设备的运行过程中如铁路信号设备周边的建筑遭到雷击，雷电所含有的超高压在击中周边建筑时会向周边产生较强的电磁脉冲，这些电磁脉冲冲击铁路信号设备会在铁路信号设备中产生过电压或是过电流从而导致铁路信号设备故障或是损坏，影响铁路信号设备的正常运行。
1.2电磁感应
在雷雨天时，雷电在雷云中或是放电之时，户外的电力线、信号线等会处在一个强磁场内从而在电力线、信号线中产生电磁感应电流，这些感应电流通过线缆进入到铁路信号设备的终端从而会对铁路信号设备的正常使用造成严重的影响。
1.3冲击波
在铁路信号设备的运行过程中如防雷装置未能产生效果将会导致雷电侵入到铁路信号设备中，雷电所具有的高波幅值会导致变压器的初、次级绕组过载击穿从而导致雷电侵入到交流低压电源中，雷电所形成的冲击波会对低压侧的铁路信号设备造成损坏。当雷电所形成的冲击波电压幅度较低时其侵入到线路时会被变压器的初、次级回路所阻隔从而使得雷电冲击波通过变压器的绕组间的分布电容耦合的形式侵入到低压系统中并在铁路信号设备电源系统中形成过电流和过电压损害。
1.4雷电浪涌
在铁路信号设备运行时，周边范围内所产生的雷电会导致铁路信号设备的通信线路中产生感应电流浪涌，相较于直接雷击雷电浪涌更难防护，为更好的保护铁路信号设备需要加强对于铁路信号设备防雷措施的研究。
1.5直接雷击
直接雷击指的是雷电直接击中钢轨或是与其相连的其他建筑从而使得雷电直接作用在铁路信号设备的信号传输线路中的一种电击。
2、铁路信号设备的防雷现状分析
2.1电磁外部环境恶劣
我国的大部分铁路编组站和车站都比较偏远，设置在远离城市中心的地带，这种地方往往雷电较多，外部环境恶劣，信号楼附近一般都设有大型灯桥、无限列调天线塔、大型吊机等，这些都很容易引起雷电的高达建筑物，在对设备进行技术改造时，缺乏对建筑物防雷改造，信号系统设备一般都是远距离并大量地连接室外信息的控制对象和采集对象。在这其中，轨道电路是大面积并远距离的暴露在外面，是电力机车牵引电流的重要通道，由于牵引电网是瞬态过压进行防护，通过防雷保安器连接到钢轨的另外一侧泄入地面，这会造成轨道电路的不平衡，这种情况下就很容易因雷击和瞬态过电压而对铁路信号设备造成损害。电磁环境不仅是来自于雷电电磁脉冲，还有来自电化区段的牵引线路高压电和大气流的影响，也会受到电力机车升降弓时所产生的电弧辐射带来的影响等等。
2.2雷电的防护措施单一
以往的信号设备多采用的是设计规范的防雷措施和办法，比如SPD防雷，这种防雷器材的质量并不高，所取得的效果也不理想，对电磁环境和综合布线设计的要求并不严格，对铁路信号防雷系统所起的保护作用有限，和先进的铁路信号设备的雷电电磁脉冲防护技术条件方面还存在差距。
2.3铁路信号接地系统繁琐
因为铁路信号技术规范要求设置各种接地分设，并且相隔的距离要至少二十米，由于受到沿铁路线路地形的限制，往往在实际操作中很难满足要求。同时存在一个车站信号楼内会有许多不同的接地线情况和问题，这会使得雷电反击现象更加严重。
3、铁路信号设备防雷安全举措
3.1对铁路信号设备进行危险评估和雷电防护等级划分
根据铁路信号设备所处的雷电电磁环境所具有的特点，参照国外对设备雷电进行危险评估的办法，对铁路信号楼的电子信息系统进行相应的等级划分，要及时的进行对雷电和感应雷电的防护。要对信号楼进行综合防雷设备，综合防雷系统是面向电磁兼容，主要包括有防直击雷和防雷电电磁脉冲，要采用共地、屏蔽、等电位连接，要使用分区分级设备的防雷电保护来合理的进行布线等综合防雷技术。
3.2确保互联网设备的安全
随着科学技术的发展，对于铁路运输而言，目前通常是由计算机来控制命令的发布，其重要性可见一斑，所以必须确保其设备的安全，避免遭受雷电的袭击。目前，运用最多的方法是，凭借法拉第电磁笼感应原理来确保其设备的安全，所谓法拉第笼指的是，将若干个防雷设施协调起来构成一个发达的网络，通常有避雷针、避雷线、导引线及接地等设备。控制终端通常是依靠该系统来防范雷电袭击的，效果相对而言比较明显。
3.3进行合理接地，做好屏蔽工作
由于铁路信号电缆的铺设较长，因此要做好各电缆之间的屏蔽连接，在屏蔽和连接时要尽量让他们有多个接地点，最好能够将电缆中和信号机中的屏蔽地线以及轨道中的防雷地线通过汇流的方式引入接地体中。屏蔽楼内的信号设备主要是靠信号楼的均压环与避雷器以及分线盘的电缆，利用这些设备进行屏蔽时，要注意将屏蔽体进行有效接地。当前，我国铁路信号设备的防雷主要采用两种接地方式，即通过汇流排共接地、分开接地这两种方式。通过汇流排共接地主是在R<1欧时，把建筑物中的各个单元通过汇流的方式进行共同接地，而进行分开接地时，要保证接地的地线符合要求标准，各接地体的间距要大于20米。
3.4综合防雷电系统
首先，用法拉第笼来保证铁路信号机械室的雷电电磁信号控制效果，安装法拉第笼时，需完成避雷带、避雷网以及接电系统的铺设，构建系统的法拉第笼提高信号屏蔽效率，避免电磁感应对设备正常运行的影响。其次，根据雷电中主要的地电位反击问题，可以设计好铁路信号机械室的等电位，避免遭受雷电打击时多类接地系统的接地电阻不均衡而引起过大的地电位反击。在实际操作中，需要加强对信号机械室中地网的设计和安装，利用单独接地系统，使得铁路信号机械室的相关接地设备与整体接地系统区别开来，提高对铁路信号机械室的保护。
3.5加强防雷屏蔽设备的安装
防雷屏蔽设备能有效避免信号设备受到直接雷击，信号设备有很大的户外设备比例，必须保证这些设备具有良好的电磁屏蔽能力以及防直接雷击能力，才能保证设备在恶劣环境下的正常运转。铁路信号机械室中的继电器室、控制台和机房电源等的接地汇集线在进行等电位连接过程中需要根据实际情况按照网格形、环形或者条形的方法进行连接。机械室内部各种组合架、电源走线架以及机柜等设备需要安装有效的绝缘装置，减少其与地面以及墙体的接触，并且在室内对机械设备做好防雷接地工作，防止雷电发生时电荷无法及时导出而给机械设备带来的损伤，减少地电位差值。
4结束语
综上所述，随着铁路事业的不断发展，信号设备的保护工作也将会越来越得到重视，信号设备在保障铁路安全和财产安全方面具有重要作用。目前我国的相关技术已经发展的较为成熟，需要着重注意的就是雷电对信号设备的影响，因此一定要加强防雷工作的实施，保证铁路事业可以不受雷电的影响，为铁路事业的发展做出贡献。
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