高速公路收費站配套系統(tǒng)防雷設計分析

陳彥旭

摘 要：高速公路地處空曠的郊區(qū)，極易受到雷電的威脅，是防雷工程中需要重點考慮的場所之一。在高速公路雷電防護設計中，主要以收費站為考慮對象，每一站都有進車道和出車道，每一車道都有與之相應的配套系統(tǒng)。該文主要論述高速公路收費站配套系統(tǒng)防閃電電涌侵入的防護，詳細分析了信號控制、視頻監(jiān)控和非接觸式IC卡等系統(tǒng)采取的雷電防護措施。

關鍵詞：高速公路 控制系統(tǒng) 信號SPD 收費站

中圖分類號：U417 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）01（a）-0056-01

高速公路地處空曠的郊區(qū)，極易受到雷電的威脅，是防雷工程中需要重點考慮的場所之一。在高速公路雷電防護設計中，主要以收費站為考慮對象，每一站都有進車道和出車道，每一車道都有與之相應的配套系統(tǒng)。如雨棚信號控制系統(tǒng)、車道監(jiān)控攝像機、車道控制器、自動欄桿、IC卡系統(tǒng)等，收費站有幾個車道，就有幾套與之相應的系統(tǒng)。每個行政區(qū)域還設有高速公路片區(qū)中心，對所轄路段進行監(jiān)控。

對高速公路收費站的雷電防護設計，主要從防直擊雷和防閃電電涌侵入兩個方面進行設計分析。直擊雷防護設計較為簡單，利用接閃桿或接閃帶進行防護。防閃電電涌侵入是雷電防護的重點，供配電部分應選擇同流量相匹配的電源SPD進行分級防護，電話系統(tǒng)應注重接口和冗余的考慮。顯然這兩部分并不復雜，而對于收費站的配套系統(tǒng)不僅多而且較復雜，如雨棚信號控制系統(tǒng)，內(nèi)部有4根12V信號控制線需要安裝相應的信號SPD，而正反向三根電源線都需要安裝單向電源SPD。因此，該作者重點對收費站配套系防雷設計進行分析。

1 收費站配套系統(tǒng)防雷設計

河南省屬多雷區(qū)，據(jù)氣象部門多年累計資料分析，年平均雷暴30天左右。防雷減災已成為確保該省各行業(yè)正常工作的一項重要前提，尤其對高速公路這種地處空曠又易被雷電襲擊的公共設施而言，為保證工作的可靠性、免受雷擊帶來的直接與間接的經(jīng)濟損失，做好雷電防護系統(tǒng)是非常必要的。該作者以安陽市某高速公路收費站為例，根據(jù)GB50057～2010等標準規(guī)定，對該收費站光纖傳輸及信號控制系統(tǒng)、雨棚信號燈系統(tǒng)、非接觸性IC卡讀寫器、有線對講、報警系統(tǒng)和閉路電視監(jiān)視等配套系統(tǒng)分別進行了防雷設計分析。

1.1 光纖傳輸和信號控制系統(tǒng)

該收費站采用光纖傳輸。光纖為石英玻璃組成，不會傳導雷電流，只需將光纖屏蔽外層（支架）牢靠接地即可。交換機作為以太網(wǎng)同外界通信的關鍵設施，在交換機輸入端應安裝信號SPD。該收費站有四路信號上傳到片區(qū)中心進行信號控制，另有四路傳輸控制信號，故應安裝8口的以太網(wǎng)信號SPD進行以太網(wǎng)防閃電電涌侵入防護。

在收費站配套系統(tǒng)中信號控制系統(tǒng)發(fā)揮著重要的作用，如控制臺計算機、專用控制器、車輛檢測器、自動欄桿機、通行信號燈、黃色閃光報警器、霧燈、車牌自動識別裝置等都是通過信號控制的設備，也都是雷電防護中應考慮的對象。該收費站有8個車道，也就是有8套信號控制系統(tǒng)，因此也應安裝8套相應的信號SPD。

1.2 雨棚信號燈系統(tǒng)

雨棚信號燈電纜連接車道控制器和雨棚信號燈的兩端，受雷電影響大，因此應在此處安裝信號SPD。雨棚控制線路分為正向和反向兩種，正向控制為七芯，其中四芯為12伏直流控制線和三芯電源線；反向為三芯電源線。所以正向四芯控制線要選用信號SPD，正反向電源線選用單相電源SPD。因此，每套雨棚信號燈需兩臺單相電源SPD、一臺信號SPD。該收費站共有8套雨棚信號燈系統(tǒng)，就需安裝10臺電源SPD，5臺信號SPD。（如圖1）

1.3 非接觸性IC卡讀寫器

安裝在收費亭內(nèi)的感應卡系統(tǒng)，為信號控制系統(tǒng)。其電壓很低，極易被感應雷侵襲，因此在兩端接口前端應分別安裝信號SPD。該收費站有6套非接觸性IC卡讀寫系統(tǒng)，應安裝12臺信號SPD。

1.4 有線對講、報警系統(tǒng)

有線對講、報警控制電纜通過金屬電纜進入，采用12芯24V直流有線對講線路和8芯12V直流交叉報警線路，根據(jù)國標應在監(jiān)控室12芯24V的有線對講直流線路設備接入端安裝相應信號SPD，在監(jiān)控室8芯12V的交叉報警系統(tǒng)直流線路設備接入端安裝相應的信號SPD。

1.5 閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)

該收費站閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)采用四畫面分割器，當雷電流沿視頻信號傳輸線引入時，該設備極易被擊壞，故應在四畫面分割器的視頻接口處安裝視頻信號SPD對設備進行保護。視頻監(jiān)視器記錄著重要的信息資料，一旦被雷電擊壞其損失是不可估量的。因此，在該站7臺彩色視頻監(jiān)視器前端需選用相應的視頻監(jiān)控SPD。

在該站還有電視墻，雖然電視墻并非是特別重要的設備，但電視墻作為配套的監(jiān)控設備，其電源部分和信號部分也應分別考慮雷電防護。電源部分防護不再做介紹，應在電視墻前端安裝視頻信號SPD對設備進行保護。

2 結語

在高速公路收費站方案設計時，防閃電電涌侵入防護設計是重中之重，特別是對于收費站的信號控制、視頻監(jiān)控、非接觸式IC卡等系統(tǒng)的防護。但更應在綜合分析、評價的基礎上，科學規(guī)范地進行防雷安全設計，并根據(jù)實際情況，靈活設計方案，合理選用相應的SPD，以達到科學防范的目的。

參考文獻

[1] 住房和城鄉(xiāng)建設部.建筑物防雷設計規(guī)范GB 50057-2010（2011版）[S].北京： 中國建設出版社，2011.

[2] 國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.計算機場地安全要求GB/T9361-2011[S].北京：中國標準出版社，2012.

[3] 許維勝.高速公路收費站監(jiān)控系統(tǒng)防雷設計簡析[J].山東：山東氣象，2009（S1）： 77-78.

[4] 梁毅堅，賴邕威，劉樹平.公路收費站防雷改造實例[J].北京：企業(yè)科技與發(fā)展，2012（11）：71-72.