铁路信号设备防雷要点分析罗乐乐

铁路信号设备防雷要点分析罗乐乐

罗乐乐

太原铁路机械学校山西太原030006

摘要：随着交通运输业的发展，铁路运输发挥的角色也越来越重要，铁路信号系统的安全是我们尤为重视的问题。然而在雷雨季节，雷电等因素却给列车运行安全带来很大的影响。针对于此，铁路相关部门应建立完善的铁路运行安全机制，避免雷雨天气对铁路信号设备造成干扰，影响行车安全。基于对上述问题的考虑，本文对铁路信号设备防雷要点进行探讨。

关键词：铁路；信号设备；防雷；要点

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、雷电浪涌破坏对铁路信号设备造成影响，铁路电务部门应对室内与室外信号设备进行安全防护，分别采取有效防雷保护措施，提高铁路信号设备抵御雷电危害能力，为列车安全运行提供坚实的保障。

1影响铁路信号的一般雷害分析

1.1雷电电磁冲击

雷电产生电磁脉冲，直接冲击地面或者冲击安装信号接收和发射的地面设施，这样的雷电通常被称为感应雷，是由于云层相互放电或者云地之间放电产生的，电磁脉冲会使信号回路和信号装置发生过流或者过压的情况，而产生的电磁感应会干扰地底深层的电力线路，信号室外设备由于处于暴露状态，因而极易受到雷电电磁冲击，2011年7月23日发生的甬温线特别重大铁路交通事故事故调查认定，此事故主要原因是由于列控中心相关设备遭遇雷电电磁冲击导致发出错误命令所致。

1.2雷电直接冲击

雷电发生之后由于大量电荷积聚，产生雷暴现象，在其波及的范围内直接入侵钢轨、地面构架、铁路信号线缆。强大的电流会使击中地点与大地产生高压，并瞬间释放巨大的热量。这种情况会给设备造成毁灭性的伤害，但是出现的几率很小，由于其波及的范围小、发生的概率低的原因，目前对于雷暴防护的研究并没有实际的意义。

1.3雷电感应

雷电感应是比较普遍的一个现象，自古就有，是由于雷电产生的电流遇到导体之后产生强大的电流或者电压，铁路信号设备一般在1000米内就会接受到雷电感应的打击，一般从电源端口、天线端口、信号设施钢铁构架以及铁路信号线口影响破坏，最终从外到内影响到铁路信号系统正常工作。雷电感应所波及的设备，除了遭到破坏性的打击，还会造成信号设备的放电，产生更多的威胁。

1.4雷击浪涌

随着电子信号设备的发展和广泛运用，雷击产生的电磁脉冲产生的暂态过电压，以传导、感应和耦合等方式入侵到铁路建筑的信号系统中，暂态过电压沿信号或者电源线路，在设备之间进行传输，产生感应电流并形成浪涌，包括静电浪涌和磁感应浪涌。其中，静电浪涌是由于带有负电荷的雷云与带有正电荷的钢铁设备进行感应释放电流，破坏设备，磁感应浪涌则是由于闪电在空间内产生与时间具有相关性的磁场，作用于通信线路并造成破坏。

1.5雷电的机械冲击

当雷击作用于两平行的导体时，会产生巨大的安培力，物体或者导线会在安培力的作用下被劈开、折断或者受到拉伸而变形。根据相关公式推导，对于具有折弯的金属构件，比如导线或者金属框架，在弯折处的夹角尽量保证大，最好是钝角，这样才能将雷击产生的电动力降低到最小，否则会导致构件的折断。雷电冲击铁路信号发射设施时，巨大的冲击力会产生强大的热能，水汽在预热之后膨胀，产生机械冲击的力量极大，会直接作用到周围的设备，造成部件的破裂，阻断铁路信号的发生。

2铁路信号设备防雷要点分析

2.1制定综合防雷计划

防雷是一个复杂的过程，不仅需要较大的技术支撑，而且需要一定的人力物力以及财力支持。防雷首先需要做到有效实际的防雷规划，根据各地铁路系统所处气候条件不同以及地理位置不同的特点，有针对性地制定防雷计划，将重点放在雷电较为多发的季节。运用综合原则制定防雷措施，主要目的是将雷电引起的过电流和过电压及时导入地下，使得各个电阻之间的数值相对具有较大差值，以最大程度减少地面电流的反击力，形成自然的电流差额。注意对工作人员的防护，在安装防雷设备时，工作人员要穿戴完整的防护装备，保证工作人员的生命安全。

2.2综合防雷电系统

在铁路系统中，由于各种电子机械设备较为复杂，种类较多，技术含量也相对较高，因此，普通的建筑防雷措施无法满足电子信号设备的防雷需要。目前在铁路信号设备的防雷保护上，多采取地网、天网、综合接地、微机控制室电磁屏蔽与信号防雷电系统结合的防护措施。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。

2.3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。

铁路信号设备需要安装专门的防雷保安器，设置各级电源防雷箱，保证铁路信号设备的电源系统的稳定运行。其中一级电源防雷箱安装在电务综合开关箱中，二级防雷箱安装在电源屏电源输入端。在进行信号机防雷时，需要在各个接线排的端子中增加防雷保安器，加强对铁路信号设备的综合防护，避免信号机受到雷电攻击出现工作障碍。

2.4确保互联网设备的安全

铁路信号设备是依托互联网进行运营的，互联网技术能够使得各个铁路站点之间的信息得到迅速有效的传递和分析。随着时代的不断进步，铁路交通区别于传统的人力指挥方式，越发依赖于计算机进行指令的发布和收集，因此要想保证雷电环境下整个铁路信号系统能够保持平稳运转，必须要保证互联网设备的安全，避免相关互联网设施受到雷电的攻击。法拉第笼电磁感应屏蔽设备是有效的防止互联网设备受到雷电破坏的方法，将多个防雷设施结合起来，构成一个整体发达的网路，主要包括导引线、避雷线、避雷针以及接地等设备。经过实践来看，法拉第笼的安装能有效减少雷电攻击对设备运行造成的影响，且安装简单，成本较低，效果显著，在实际防雷体系中得到了广泛应用。

2.5提高工作人员的专业素养

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，导致防雷设备安装错误频出，具有较大的安全隐患。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。

结束语

综上所述，在铁路运输当中只有做好对铁路信号设备的防雷措施，才能确保列车安全可靠地运行。

参考文献

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[2]蒋忠浩.铁路信号综合防雷关键技术[J].科技创新与应用2017(08).

[3]沈斌,左林华,王振波,董加良,王德祥,黄维东,郑欣铎.铁路信号设备委托修探讨[J].中国铁路.2017(04).