雷電對(duì)鐵路信號(hào)設(shè)備的危害及防雷整治

胡國(guó)忠

摘 要：隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，人們生活中的電子化程度越來(lái)越高。鐵路交通是人們生活中最常見(jiàn)的出行方式之一，鐵路信號(hào)設(shè)備直接關(guān)系著人們的出行安全，因此要重視鐵路信號(hào)設(shè)備的安全問(wèn)題。本文主要從雷電對(duì)鐵路信號(hào)設(shè)備的影響與危害入手，進(jìn)一步分析鐵路信號(hào)設(shè)備的防雷整治措施。

關(guān)鍵詞：雷電;鐵路信號(hào)設(shè)備;危害;整治

鐵路具有承載量大的特點(diǎn)，是跨地區(qū)出行的重要方式。鐵路信號(hào)設(shè)備對(duì)線路的正常運(yùn)營(yíng)具有重要影響，日常使用中容易受雷電的襲擊而發(fā)生故障，輕則阻礙鐵路網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，重則危害到人員的安全。對(duì)此，有必要準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)雷電極端環(huán)境下對(duì)鐵路信號(hào)設(shè)備所造成的危害情況，根據(jù)實(shí)際情況提出防雷整治技術(shù)。

1.雷由對(duì)鐵路信號(hào)設(shè)備的危害

雷電對(duì)鐵路信號(hào)設(shè)備產(chǎn)生的危害類型有直擊雷和感應(yīng)雷2種。直擊雷是雷電直接對(duì)鐵路信號(hào)設(shè)備產(chǎn)生沖擊和影響，這種雷電災(zāi)害對(duì)鐵路信號(hào)設(shè)備的影響非常大，造成的破壞程度也比較嚴(yán)重，更嚴(yán)重的情況可能會(huì)直接導(dǎo)致信號(hào)系統(tǒng)的癱瘓與崩潰。其次，感應(yīng)雷。這種雷電所產(chǎn)生的影響明顯要小于直擊雷。它對(duì)鐵路信號(hào)設(shè)備的影響主要是來(lái)自于雷電的感應(yīng)磁場(chǎng)，通過(guò)感應(yīng)磁場(chǎng)對(duì)信號(hào)系統(tǒng)造成一定的干擾，最直接的結(jié)果就是鐵路信號(hào)設(shè)備出現(xiàn)信號(hào)故障、信號(hào)干擾等方面的問(wèn)題，并不會(huì)產(chǎn)生根本的損害，因此維修難度大大降低。但是感應(yīng)雷對(duì)信號(hào)設(shè)備的干擾往往會(huì)導(dǎo)致鐵路信號(hào)設(shè)備出現(xiàn)故障，這嚴(yán)重干擾了正常的鐵路運(yùn)行，給鐵路出現(xiàn)帶來(lái)難以估量的麻煩。

雷電對(duì)鐵路信號(hào)設(shè)備的干擾主要是通過(guò)入侵信號(hào)完成的，主要有3種入侵方式。1）通過(guò)交流電完成入侵。雷電通過(guò)交流線路入侵時(shí)會(huì)先進(jìn)入高壓線路，然后通過(guò)高壓變壓器轉(zhuǎn)換為低壓再入侵低壓設(shè)備。2）通過(guò)軌道電路完成入侵，軌道電路傳輸線的主要材料是鋼軌，鋼軌是很容易傳輸雷電的材料。3）通過(guò)電纜完成入侵。鐵路信號(hào)設(shè)備連接的主要材料是電纜，電纜是一種很容易傳輸雷電的材料，當(dāng)惡劣天氣出現(xiàn)時(shí)，雷電就很容易通過(guò)電纜入侵到室內(nèi)，導(dǎo)致事故的出現(xiàn)。因此，雷電干擾破壞鐵路信號(hào)設(shè)備的方式是多種的，想要規(guī)避或者減少損害還需要從根本環(huán)節(jié)入手，斬?cái)噙B接，這樣才能夠更好地完成鐵路信號(hào)設(shè)備的防雷整治工作。

2.雷電襲擊途徑

鐵路網(wǎng)絡(luò)中配置的信號(hào)設(shè)備類型豐富，伴隨工作環(huán)境以及自身運(yùn)行特性的不同，雷電襲擊產(chǎn)生的雷害途徑以及具體結(jié)果也具有差異性。換言之，雷電對(duì)鐵路信號(hào)設(shè)備的襲擊機(jī)制錯(cuò)綜復(fù)雜。為保證信號(hào)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，必須明確雷電襲擊的具體途徑，從而采取針對(duì)性的雷電防護(hù)措施。根據(jù)現(xiàn)階段的認(rèn)知，雷電襲擊主要包含三種途徑，具體做如下分析。

2.1通過(guò)信號(hào)交流電源系統(tǒng)侵入

自動(dòng)閉塞高壓電源架空線路在使用中極易受到雷電襲擊形成對(duì)地過(guò)電壓，嚴(yán)重?fù)p傷絕緣設(shè)備。并且，雷電沖擊波的形成還將破壞低壓信號(hào)線路的運(yùn)行狀態(tài)導(dǎo)致其絕緣發(fā)生閃絡(luò)，并進(jìn)一步作用于信號(hào)交流電源系統(tǒng)。當(dāng)雷電沖擊波未得到攔截時(shí)將襲擊高壓電線路，導(dǎo)致高壓變壓器發(fā)生故障，而此時(shí)的雷電波幅值普遍較大，因此設(shè)置在高低壓間的絕緣將遭到明顯的威脅，直至絕緣擊穿。

2.2通過(guò)架空線系統(tǒng)侵入

從非電化區(qū)段的建設(shè)特點(diǎn)來(lái)看，其配置了豐富的架空線，普遍采取架設(shè)在信號(hào)與通信線路上的方式，部分情況下也將架設(shè)在自動(dòng)閉塞高壓信號(hào)線路上，但絕大部分都處于暴露于野外的工作狀態(tài)，缺乏有效的防護(hù)措施，因此雷電沖擊波對(duì)其的影響較大。

兩條架空線即可組成回路，若其中接入了半自動(dòng)閉塞等相關(guān)設(shè)備時(shí)會(huì)直接受到雷電的襲擊。具體的作用機(jī)制是：產(chǎn)生雷電沖擊波后由于缺乏防護(hù)而直接作用在架空線路上，使該處的信號(hào)設(shè)備受到襲擊，若防雷措施不到位，線路繼電器易被擊穿。此外，對(duì)于使用架空線路的信號(hào)變壓器而言也將受到類似的襲擊，其內(nèi)部的線圈纏繞在鐵芯上，而此裝置采取接地的方式，在產(chǎn)生雷電后會(huì)直接擊穿兩者間的絕緣，再途經(jīng)信號(hào)機(jī)后入地，導(dǎo)致設(shè)備受損。

3.鐵路設(shè)備信號(hào)防雷措施

第一，鐵路信號(hào)防雷的一般手段是圍繞信號(hào)樓埋設(shè)網(wǎng)狀接地，并且接地電阻小于1歐，電力線纜埋入建筑物，信號(hào)樓和通信樓采用共用接地系統(tǒng)，這樣，一棟樓內(nèi)的電子設(shè)備共用一組接地裝置，依據(jù)均壓、等電位的原理，形成一個(gè)聯(lián)合接地網(wǎng)。其工作原理是：首先將主要的雷電流引入大地，然后在將雷電流引入大地的時(shí)候?qū)⒗纂娏鞣至?，避免造成過(guò)電壓;第三要均衡建筑物各點(diǎn)的電位，避免造成電位差危害設(shè)備;第四要保證建筑物有良好的接地，以免雷擊建筑物時(shí)接地點(diǎn)電位損壞設(shè)備。

第二，盡量采用光纖電纜數(shù)據(jù)通信和測(cè)控技術(shù)的接口電路，這種電路非常靈敏，并具有較強(qiáng)的抗電磁干擾的能力。例如，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備中設(shè)置在行車室的終端顯示器、打印接口等都可以采用這種材質(zhì)的電路，對(duì)數(shù)據(jù)接口電路來(lái)講，采用光纖電纜是最好的防雷措施。

第三，感應(yīng)雷電干擾、電磁干擾、無(wú)線電干擾和靜電干擾是信號(hào)系統(tǒng)浪涌電壓的主要來(lái)源。鐵路信號(hào)設(shè)備中敷設(shè)在戶外的電纜線容易受到雷電干擾，必須采取相應(yīng)的措施進(jìn)行防護(hù)。一般手段是在信號(hào)線路入口處串接過(guò)電流保護(hù)裝置。這樣可以抑制信號(hào)系統(tǒng)浪涌電壓產(chǎn)生的過(guò)電流，防止過(guò)電流竄入微電子設(shè)備而造成損壞。

第四，采用避雷針來(lái)防護(hù)直擊雷的影響。避雷針通常為一根端部磨尖的鐵棒，通過(guò)接地引下線將地電位引至針尖，比被保護(hù)物優(yōu)先產(chǎn)生上行先導(dǎo)，與雷云的下行先導(dǎo)相遇，從而達(dá)到引雷入地的效果，使建筑物免受雷電的襲擊。預(yù)放電型避雷針利用了雷云產(chǎn)生的空間電場(chǎng)強(qiáng)度，使周圍的空氣發(fā)生電離，空氣離子在空間電場(chǎng)的作用下加速接近雷云，從而使迎面先導(dǎo)提前與雷云的下行先導(dǎo)相遇，使得引雷的可靠性和半徑提高，增強(qiáng)了保護(hù)性能，因此，可采用預(yù)放電型避雷針來(lái)保護(hù)鐵路信號(hào)設(shè)備。

結(jié)語(yǔ)

避雷系統(tǒng)的可選技術(shù)形式較多，但單一的避雷系統(tǒng)始終難以達(dá)到徹底避雷的效果，此時(shí)選擇集多種技術(shù)于一體的避雷系統(tǒng)、采取分級(jí)避雷措施則顯得極為關(guān)鍵，要?jiǎng)?chuàng)建多重防護(hù)系統(tǒng)發(fā)揮出各項(xiàng)防雷電技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，最大限度降低雷電襲擊風(fēng)險(xiǎn)。加大力度做好技術(shù)與設(shè)備的研發(fā)工作，有助于提高鐵路防雷電系統(tǒng)的應(yīng)用水平，確保鐵路信號(hào)設(shè)備維持穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)

[1]彭忠偉雷電對(duì)鐵路信號(hào)設(shè)備的危害及防雷整治[J]技術(shù)與市場(chǎng)2020002：138-139