鐵路信號綜合防雷智能監(jiān)測系統(tǒng)的研究

丁明陽

中國鐵路北京局集團有限公司天津電務段 天津 300140

鐵路信號能夠有效提高鐵路運輸?shù)男?，保證鐵路在運輸過程中的安全性，實現(xiàn)鐵路信號的信息化及信息化管理發(fā)展的主要方向?，F(xiàn)代鐵路信號在設備信息化管理方面具有一定的成就，比如微機聯(lián)鎖系統(tǒng)及檢測系統(tǒng)都被廣泛應用到實際生產(chǎn)過程。但是在現(xiàn)代鐵路跨越式發(fā)展戰(zhàn)略不斷實施的過程中，大量的智能化、電子化及網(wǎng)絡化信號設備中，其對于信號系統(tǒng)防雷提出了較多的需求。

1 鐵路信號設備的防雷現(xiàn)狀

相關研究表示，雷電電磁脈沖的干擾是導致信號設備損害并且降低壽命的主要因素。我國鐵路大部分的車站及編組站都是在遠離城市中心背景下創(chuàng)建，信號樓附近具有大型燈光橋、大型吊機等容易導致雷電的高大建筑物，并且在實現(xiàn)設備技術改造過程中，建筑物防雷的改造大部分都是同步進行，信號系統(tǒng)設備都是遠距離大量的和室外信息收集對象及控制對象進行連接，從而導致軌道電路不平衡，容易受到瞬態(tài)過電壓及雷擊的損害。

2 信號綜合防雷現(xiàn)狀分析

（1）防雷模塊狀態(tài)缺少監(jiān)管?，F(xiàn)行2015版《鐵路信號維護規(guī)則》明確帶劣化指示防雷模塊不需測試后，防雷模塊運行狀態(tài)的日常監(jiān)管，主要靠劣化報警和人工巡檢完成。不能主動掌握報警信息，中繼站、線路所等無人站巡查不易，造成間隔周期長，防雷設備損壞劣化得不到及時的發(fā)現(xiàn)與處理。

（2）防雷模塊更換流程繁瑣。失效的防雷模塊需要及時的更換，而目前備品備件集中在段、車間中，特別是大量無人值守車站（中繼站）備品備件并不充分。日常巡檢中又不可能隨身攜帶大量備品備件，即使攜帶，也存在和現(xiàn)場損壞防雷器件型號匹配不一的問題。因此對于車站損壞防雷器的更換，需要巡查人員第一次發(fā)現(xiàn)記錄，然后第二次前往時攜帶更換，這樣造成人員工作量、費用增加的同時，也存在安全隱患。

（3）信號樓綜合地網(wǎng)阻值測試繁瑣。車站信號樓綜合地網(wǎng)阻值測試，主要靠人員按期檢測。需要攜帶設備，現(xiàn)場打樁拉線、手工記錄，耗費日常工作時間，增加了工作人員的工作量。由于地阻的測試值與環(huán)境、地形、打樁位置、測試方法、測試人員素質(zhì)有關，因此地阻測試對測試人員的素質(zhì)，也有比較高的要求。

3 鐵路信號微機聯(lián)鎖系統(tǒng)防雷技術研究

（1）加強防雷屏蔽設備的安裝。防雷屏蔽設備能有效避免信號設備受到直接雷擊，信號設備有很大的戶外設備比例，必須保證這些設備具有良好的電磁屏蔽能力以及防直接雷擊能力，才能保證設備在惡劣環(huán)境下的正常運轉。鐵路信號機械室中的繼電器室、控制臺和機房電源等的接地匯集線在進行等電位連接過程中需要根據(jù)實際情況按照網(wǎng)格形、環(huán)形或者條形的方法進行連接。機械室內(nèi)部各種組合架、電源走線架以及機柜等設備需要安裝有效的絕緣裝置，減少其與地面以及墻體的接觸，并且在室內(nèi)對機械設備做好防雷接地工作，防止雷電發(fā)生時電荷無法及時導出而給機械設備帶來的損傷，減少地電位差值。鐵路信號設備需要安裝專門的防雷保安器，設置各級電源防雷箱，保證鐵路信號設備的電源系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。其中一級電源防雷箱安裝在電務綜合開關箱中，二級防雷箱安裝在電源屏電源輸入端。在進行信號機防雷時，需要在各個接線排的端子中增加防雷保安器，加強對鐵路信號設備的綜合防護，避免信號機受到雷電攻擊出現(xiàn)工作障礙。

（2）組合架的連接。在具體的設備機械建筑中，對于同一排組合架之間的等電位連接系統(tǒng)都是通過導線串聯(lián)實施的，而這種導線通常為多股銅絲導線，橫截面積較大，若串聯(lián)電路中某一點出現(xiàn)連接故障，整個組合架的等電位就實現(xiàn)不了，故為了避免這種問題的出現(xiàn)，可以考慮采用并聯(lián)的方式對等電位電路進行連接。

（3）加快排流。由于鐵路信號設備的管轄范圍隨著鐵路運營的需求越來越大，鐵路信號設備的連接范圍也在擴大，而通常設備與鐵軌是直接相連的，與設備機房的多重防護相比，鐵軌是直接裸露在外界的導電體，若遭遇雷雨天氣，則更易受到雷電侵襲，從而造成鐵路信號設備的損壞，因此，對于鐵軌來說，要實現(xiàn)有效的排流，加快電流的入地速度，從而將威脅降到最低[1]。主要的措施體現(xiàn)在對建筑物的屋頂、電源入口、室外軌道電路等地方安裝可靠的防雷設施，通過多個設備分流，加快電流的入地速度。

（4）接地匯集線及等電位連接。對鐵路信號設備的機房、繼電器室、電源室要進行接地匯集線的連接，保證設備機房在雷雨天氣能夠與其他供應室保持連接狀態(tài)。其次，對于機房的所有設備都應當設計相應的絕緣方式，在設計時也要注意機房設備的防雷和安全地線與接地匯集線連接。對于設備機房占地面積較大的地方，要增設單點冗余地線再連接到接地匯集線，對于不同樓層的設備機房的接地匯集線連接也要注意可以增設不同建筑的總接地匯集線，以便于后期維護工作的進行。

（5）信號設備室內(nèi)感應雷防護。信號設備室內(nèi)感應雷的防護包含法拉第屏蔽籠設置、信號設備接地匯集線等電位連接設置這兩項措施。其作用為LPZ1區(qū)：電路中的浪涌通過邊界上分流和邊界上的SPD得到限制，減小了外部電磁場在建筑物內(nèi)的感應浪涌。同時雷電電磁場能被空間屏蔽衰減，保證信號設備在電磁場空間中免受感應雷的干擾及過電壓損壞。法拉第屏蔽籠及信號設備接地匯集排設置、材質(zhì)及安裝要求應滿足《鐵路信號設備雷電及電磁兼容綜合防護實施指導意見》及《鐵路防雷及接地工程技術規(guī)范》（TB10180-2016）要求。

4 結語

整體防雷技術是電氣電子設備系統(tǒng)最有效的防護技術，它運用均壓、屏蔽、分流和良好地網(wǎng)導流等理論，很好地應對了雷電對鐵路信號設備的電磁干擾問題和電路破壞問題，總的來說，鐵路信號微機聯(lián)鎖設備是一套系統(tǒng)工程，雷電防護應當全方位的考慮，綜合治理，多層次設防，選用合適的防雷元件，利用科學的防雷技術，提高系統(tǒng)的整體雷電防護水平。