鐵路信號設(shè)備的雷電綜合防護(hù)體系初探

林斌

摘 要：從雷電對鐵路信號設(shè)備的危害和防雷的必要性著手，并在此基礎(chǔ)上對鐵路信號設(shè)備的雷電綜合防護(hù)體系進(jìn)行了研究，期望能夠?qū)μ岣哞F路運(yùn)輸?shù)陌踩院涂煽啃杂兴鶐椭?/p>

關(guān)鍵詞：鐵路；信號設(shè)備；雷擊；防雷

中圖分類號：U284.93 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）06-0034-02

1 雷電的危害及防雷的必要性分析

1.1 雷電對鐵路信號設(shè)備的危害

雷電是一種比較常見的自然現(xiàn)象，雷電放電的過程會對鐵路信號設(shè)備造成一定的危害。雷電災(zāi)害的形式大體上可分為以下幾種類型。

1.1.1 直擊雷的危害

直擊雷具體是指雷電對鐵路信號系統(tǒng)造成的直接電擊現(xiàn)象，例如鋼軌、信號傳輸線路等。通常情況下，鐵路信號系統(tǒng)遭受直擊雷的概率相對較低，但是由于信號系統(tǒng)中包含了大量的微電子設(shè)備，這些設(shè)備抵御直擊雷的能力較差，有些設(shè)備甚至不具備防御直擊雷的能力，如果鐵路信號一旦遭受直擊雷，便很容易出現(xiàn)損壞，由此會引起整個(gè)信號系統(tǒng)的癱瘓，給鐵路運(yùn)行帶來嚴(yán)重的安全隱患和事故，后果不堪設(shè)想。

1.1.2 感應(yīng)雷的危害

在雷電放電過程中，會形成電磁感應(yīng)，其會從埋設(shè)在地下的電力線纜、傳輸信號線路侵入到信號設(shè)備當(dāng)中，這樣便會引起線路終端的電子設(shè)備損壞。

1.1.3 雷電浪涌的危害

雷電浪涌是目前國內(nèi)鐵路信號設(shè)備遭受雷擊最為常見的形式之一，其會對信號設(shè)備中的微電子設(shè)備造成干擾，從而影響正常通訊。

1.1.4 雷電沖擊波的危害

雷電沖擊波會侵入到信號設(shè)備的高壓線、供電系統(tǒng)和變壓器等設(shè)備當(dāng)中，從而導(dǎo)致這些設(shè)備損壞。由于沖擊波本身的電壓較高，信號設(shè)備基本上無法承受這樣高的電壓，所以沖擊波對信號設(shè)備的危害非常嚴(yán)重。

1.2 鐵路信號設(shè)備防雷的必要性

目前，國內(nèi)的鐵路運(yùn)輸業(yè)正逐步朝著高速度、重載方向發(fā)展，鐵路信號系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也日趨復(fù)雜化，其中的信號設(shè)備越來越多且也越來越精密，這使得設(shè)備對雷電的敏感性進(jìn)一步提高，從而導(dǎo)致鐵路信號事故頻發(fā)。例如，2011-04，北京地鐵10號線的地面信號設(shè)備遭雷擊，導(dǎo)致一塊電路板被擊穿，致使區(qū)段信號故障，對列車的正常運(yùn)行造成影響；2011-07，發(fā)生了震驚全國的溫州特大動車事故，經(jīng)查明引起該事故的主要原因是鐵路信號系統(tǒng)遭受雷擊，從而使得本應(yīng)顯示為紅燈的區(qū)間信號機(jī)出錯，顯示為綠燈。據(jù)有關(guān)調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，每10次雷擊事故中3次是在雷電破壞鐵路信號設(shè)備的情況下發(fā)生的。鑒于此，必須采取有效地措施，加強(qiáng)鐵路信號設(shè)備的防雷性，確保鐵路信號系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，這對于確保鐵路列車的安全、可靠運(yùn)行具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 雷電綜合防護(hù)體系研究

鐵路信號設(shè)備防雷是一項(xiàng)較為系統(tǒng)且復(fù)雜的工程，想要達(dá)到預(yù)期中的防雷效果，就必須構(gòu)建起一個(gè)完善的雷電綜合防護(hù)體系，下文就此展開詳細(xì)論述。

2.1 體系構(gòu)建的前期準(zhǔn)備工作

在構(gòu)建鐵路信號設(shè)備雷電綜合防護(hù)體系之前，應(yīng)當(dāng)遵循“預(yù)防為主、防治結(jié)合、安全第一”的指導(dǎo)原則，并保證防雷綜合體系具有一定的科學(xué)性和先進(jìn)性。為此，應(yīng)當(dāng)做好現(xiàn)場雷電環(huán)境評估工作，具體可從以下幾個(gè)方面著手：①充分調(diào)查鐵路信號設(shè)備所在地的地理、氣候、環(huán)境和雷電活動規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上有針對性地采取相應(yīng)的防護(hù)措施；②遵循全面規(guī)劃、綜合治理、技術(shù)先進(jìn)、優(yōu)化設(shè)計(jì)和多重保護(hù)的原則，采用直擊雷防護(hù)與間接雷防護(hù)相結(jié)合的綜合防護(hù)技術(shù)，對綜合防護(hù)體系進(jìn)行設(shè)計(jì)；③鐵路信號設(shè)備應(yīng)當(dāng)按照其所在地區(qū)的雷電等級和信號系統(tǒng)，對雷電脈沖的抗干擾程度采取相應(yīng)的防護(hù)措施，并按照不同的條件，選擇不同的防雷材料。

2.2 信號設(shè)備對防雷保護(hù)的基本要求

在鐵路系統(tǒng)中，信號設(shè)備是確保鐵路運(yùn)輸安全、穩(wěn)定、可靠的重要設(shè)備之一，因此，其雷電防護(hù)設(shè)備的要求相對比較嚴(yán)格。在構(gòu)建防雷綜合體系時(shí)，應(yīng)當(dāng)滿足以下幾點(diǎn)要求：①防雷設(shè)備接入到鐵路信號設(shè)備之后，不得影響信號設(shè)備的正常運(yùn)行，也不可以改變原設(shè)備的性能，比如輸出功率、接收信號靈敏度、回路阻抗等。此外，還應(yīng)當(dāng)確保信號設(shè)備在遭受雷擊時(shí)，不影響列車運(yùn)行的安全性，要盡可能保證信號設(shè)備的不間斷使用。②應(yīng)當(dāng)確保防雷設(shè)備的放電特性與被保護(hù)的信號設(shè)備的絕緣耐壓水平相匹配，并且要留有一定的裕度，借此來使信號設(shè)備獲得更加可靠的防雷保護(hù)。③當(dāng)信號設(shè)備采用多級防雷措施時(shí)，必須確保各級防雷設(shè)備逐級工作，使達(dá)到有效抑制雷電過電壓的目的。通常情況下，上一級可采用通流容量大、啟動速度快的防雷裝置，這樣能夠使大部分雷電流泄入到大地當(dāng)中。例如，室內(nèi)信號設(shè)備電源饋線的防雷可分為兩級，前級防雷裝置可以安裝在室內(nèi)外的交界處，并確保裝置具有足夠大的通流容量，而在靠近被保護(hù)設(shè)備的位置處則可另外設(shè)置一級電源防護(hù)，當(dāng)雷電侵入時(shí)，兩級保護(hù)應(yīng)當(dāng)逐級啟動，以此來達(dá)到預(yù)防雷擊的目的。

2.3 信號設(shè)備防雷措施

2.3.1 直擊雷的防護(hù)

對于鐵路信號設(shè)備來說，接閃器是防護(hù)直擊雷最為有效的措施之一，也就是我們通常所說的避雷針。如果將避雷針安裝在信號樓的頂部，會增大引雷的概率。為此，信號樓防止直擊雷可以采用避雷網(wǎng)作為接閃器，這樣能夠保護(hù)信號系統(tǒng)免受雷擊危害。

2.3.2 感應(yīng)雷的防護(hù)

由于信號系統(tǒng)中的弱電設(shè)備對周圍空間當(dāng)中的電磁場變化較為敏感，這在一定程度上增大了感應(yīng)雷對信號設(shè)備的威脅，為此，必須做好信號樓的內(nèi)部防護(hù)工作。由于鐵路信號樓的雷電脈沖防護(hù)等級一般為B級，所以，可按照第二類防雷防護(hù)建筑物進(jìn)行具體的防雷設(shè)計(jì)，這樣能夠有效預(yù)防感應(yīng)雷對信號設(shè)備的危害。

3 結(jié)束語

總之，對于鐵路信號設(shè)備而言，防雷的重要性不言而喻。而雷電綜合防護(hù)體系的構(gòu)建是一項(xiàng)較為復(fù)雜且系統(tǒng)的工作，在具體構(gòu)建的過程中，除了要做好前期準(zhǔn)備工作之外，還應(yīng)嚴(yán)格按照信號設(shè)備的要求，選擇與之相匹配的防雷措施。只有這樣，才能確保鐵路信號系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行，從而提高鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩浴?/p>

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：李玨〕