雷擊對鐵路信號系統(tǒng)的影響分析

劉銀梅

摘要：近年來，我國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展、技術(shù)不斷創(chuàng)新，作為我國交通運輸主要組成部分的鐵路系統(tǒng)，也逐漸實現(xiàn)了信息化、智能化。其中，鐵路信號系統(tǒng)是整個鐵路系統(tǒng)的核心，是保證列車運行安全、提高鐵路運輸效率的重要設(shè)備。那么，分析雷擊對鐵路信號系統(tǒng)的影響，研究鐵路信號系統(tǒng)的雷電防護(hù)措施，具有重要的實踐性意義。

關(guān)鍵詞：雷擊；鐵路信號系統(tǒng)；影響

一、雷擊與鐵路信號系統(tǒng)的基本概況

（一）雷擊的分類和影響鐵路信號系統(tǒng)因素

總體來說，雷擊主要分為直擊雷和感應(yīng)雷。直擊雷是指帶電積云接近地面時與地面的凸出物之間形成電場強度，并達(dá)到空氣的擊穿強度，之間發(fā)生十分劇烈的放電現(xiàn)象，隨而產(chǎn)生電效應(yīng)、熱效應(yīng)或機械力。靜電感應(yīng)雷是指地面凸出物的頂部受到帶電積云的影響，使得大量異性電荷的感應(yīng)強烈，失去束縛的電荷造成的沖擊波具有雷電的特征。二者都會對鐵路信號系統(tǒng)帶來不良的影響，會造成鐵路信號設(shè)備的故障或損壞。一般的，保障鐵路信號系統(tǒng)需要綜合分析影響鐵路信號系統(tǒng)的因素，設(shè)備系統(tǒng)、電氣化條件和電纜電源等外部因素會在過程控制和管理方面對鐵路信號產(chǎn)生影響，像雷擊這樣天氣因素對鐵路信號系統(tǒng)影響具有多樣性，綜合考慮影響鐵路信號系統(tǒng)因素和了解雷擊分類有利于探尋更加科學(xué)防雷措施，從而保證鐵路信號系統(tǒng)安全。

（二）雷電影響鐵路信號系統(tǒng)主要途徑

雷電直擊以路的方式對信號系統(tǒng)產(chǎn)生影響。當(dāng)雷電直擊到信號塔、接觸網(wǎng)等，一半雷電能量會從引線釋放給大地，百分之四十能量會通過電纜進(jìn)入供電系統(tǒng)、信號系統(tǒng)等，其中只有百分之五的能量會通過信號樓的信號系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等進(jìn)行分流。雷電分配比例會隨著鐵路系統(tǒng)分布情況和線路結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。當(dāng)雷電直擊信號設(shè)備，如信號塔、軌道電路設(shè)備、信號發(fā)射和接收設(shè)備，電流隨設(shè)備外殼或金屬管入侵設(shè)備內(nèi)部，對信號設(shè)備造成危害。嚴(yán)重時，雷電直接燒壞設(shè)備的內(nèi)部結(jié)果，嚴(yán)重威脅鐵路正常運行。通常來說，雷電直擊信號設(shè)備的概率較小，雷電感應(yīng)對信號設(shè)備的影響更加頻繁，危害也比較大。當(dāng)雷擊發(fā)生時，會產(chǎn)生強大的電流，電流周圍會形成強大的電磁場，此時，在通訊導(dǎo)體內(nèi)部會感應(yīng)出過電壓和過電流，從而形成雷電感應(yīng)電擊。

（三）雷擊對鐵路信號影響的類型

（1）電磁脈沖。當(dāng)?shù)孛娓呗栁?、裝有信號裝備的場所附近的建筑物，以及裝置有信號設(shè)備的建筑物被雷電直擊，那么雷電電磁脈沖、過電流以及過電壓就會在信號系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生。（2）電磁感應(yīng)。所謂的感應(yīng)雷指的是：雷云在放電之時或者說雷電在雷云之間，在臨近的戶外傳輸信號線路埋地電力線、信號電纜線、以及設(shè)備間連接，都會有電磁感應(yīng)同時侵入設(shè)備，這樣的話串聯(lián)在線路或終端的電子設(shè)備都會受到一定程度損害。（3）沖擊波。主要指的是侵入高壓線傳至變壓器之內(nèi)，侵入到信號設(shè)備供電的電源系統(tǒng)，沒有安裝防雷裝備或者防雷裝備失效，雷電的波幅數(shù)值又偏大，那么變壓器次級、初級繞組間絕緣就會被擊穿。如此說來，數(shù)百千伏的雷電壓，就會直接侵入到交流低壓電源。同時這將會及其嚴(yán)重的破壞低壓側(cè)的信號設(shè)備。如果沖擊波電壓幅度不高，或者不足以擊穿變壓器絕緣侵入回路，以及不足以動作高壓避雷器，那么雷電沖擊波，還會通過繞組間分布電容耦合的形式，侵入信號低壓回路，這就會使得信號電源設(shè)備，產(chǎn)生過電流以及過電壓。

二、鐵路信號系統(tǒng)的雷電防護(hù)措施

（一）加強室內(nèi)防雷

在安裝防雷設(shè)備同時，應(yīng)注重優(yōu)化室內(nèi)和室外環(huán)境，及時地對鐵路信號系統(tǒng)外部電纜和設(shè)備機型進(jìn)行覆蓋屏蔽處理，增加雷電流通的阻力，有利于保證鐵路信號系統(tǒng)和周圍環(huán)境的安全和穩(wěn)定；樹立一定安全意識，加大對工作人員的安全培訓(xùn)力度，加強對室內(nèi)電源的保護(hù)力度，及時修補線路的漏洞；將防雷重點轉(zhuǎn)移到室內(nèi)環(huán)境中，做好檢查和維護(hù)工作，確保計算機系統(tǒng)和室內(nèi)外之間線路連接的安全；增強屏蔽性能的同時，擴大防范雷電措施的應(yīng)用平臺和空間。雷擊對鐵路信號系統(tǒng)的影響有很多的方面，只有從根本上將雷電和鐵路信號系統(tǒng)整體上聯(lián)系起來并詳細(xì)分析，提出應(yīng)對措施，才能更好的做好防范工作。

（二）防感應(yīng)雷設(shè)計

鐵路信號系統(tǒng)逐漸集中化，使得信號樓內(nèi)的設(shè)備逐漸增多，較為敏感的弱電設(shè)備對于周圍的電磁場的變化有著不同程度的感應(yīng)，那么，信號樓內(nèi)設(shè)備的雷電防護(hù)是防感應(yīng)雷的關(guān)鍵。信號樓內(nèi)部的設(shè)備的防雷措施主要包括信號線外線防護(hù)、信號機室內(nèi)防雷和軌道電路室內(nèi)防雷。發(fā)生雷電入侵的時候，防雷單元迅速相應(yīng)，有效地保護(hù)室內(nèi)設(shè)備，進(jìn)入室內(nèi)的電源線和信號線均實施了雷電防護(hù)，信號的傳輸線路都裝置了信號防雷保護(hù)器，可靠的保證了室內(nèi)和室外的信號設(shè)備安全。

（三）防直擊雷設(shè)計

鐵路信號系統(tǒng)在遭遇雷電現(xiàn)象時，大約有一半左右的電流通過避雷裝置導(dǎo)入地面中，防止雷電直擊對鐵路信號系統(tǒng)的影響需要注重接閃器的選擇和引流、散流系統(tǒng)的設(shè)置。（1）接閃器的選擇。需要根據(jù)鐵路信號系統(tǒng)的具體情況進(jìn)行考量，一般的信號樓防直擊雷防護(hù)會選擇避雷線或避雷網(wǎng)作為接閃器，能直接攔截雷擊，接引雷電流，通過引下線和接地裝置引入大地中泄放，保護(hù)系統(tǒng)中設(shè)備免受雷害；信號樓外的鐵路信號設(shè)備直擊雷防護(hù)一般采用避雷針實現(xiàn)接閃。（2）引流系統(tǒng)設(shè)置。主要由引下線構(gòu)成，用于連接接閃器和接地裝置，作為雷電直擊泄放通道，與深埋地下的接地裝置緊密連接，實現(xiàn)接閃器的接地。信號樓通常利用其墻體內(nèi)部鋼筋結(jié)構(gòu)作為避雷針的引下線，而鐵路信號樓內(nèi)的信號系統(tǒng)應(yīng)該設(shè)置專門的引下線。引下線應(yīng)保證與接閃器可靠焊接，并符合熱穩(wěn)定要求。（3）散流裝置設(shè)置。由接地體和接地線組成，埋入大地并直接與土壤接觸的金屬道題稱為接地體，設(shè)備的接地部分同接地體相連的金屬導(dǎo)體稱為接地線。防雷接地包括室內(nèi)浪涌保護(hù)器的接地和屋頂避雷針的接地，為了避免雷電的危害，金屬桿塔、避雷針和避雷器等防雷設(shè)備都必須配以相應(yīng)的接地裝置，以便將強大的雷電流導(dǎo)入大地。

三、結(jié)束語：

鐵路信號系統(tǒng)是保證列車安全、高速運行的重要因素，所以分析、研究影響鐵路信號系統(tǒng)的各種因素意義重大。雷擊是影響鐵路信號系統(tǒng)的一大外部自然因素，雖然無法完全規(guī)避雷擊的影響，但是采取各種合理的措施可以有效降低雷擊的影響、減少信號設(shè)備故障的發(fā)生。目前各個國家都加大了對鐵路的投資力度，我國近幾年鐵路事業(yè)蓬勃發(fā)展，加強對鐵路信號系統(tǒng)的研究勢在必行。

參考文獻(xiàn)：

[1]試析雷擊對鐵路信號系統(tǒng)的影響[J].董躍林.中國新通信.2014（11）