鐵路信號綜合樓防雷安全區(qū)域及監(jiān)測措施研究

摘 "要：針對鐵路信號綜合樓防雷安全區(qū)域及監(jiān)測措施展開深入研究，旨在提高鐵路信號系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。通過對區(qū)域特性和防雷設施的分析，該文對鐵路信號綜合樓的具體情況提出相應的監(jiān)測方案和安全措施。研究結(jié)果表明，監(jiān)測措施的采用可以有效降低雷擊風險，提高信號系統(tǒng)的運行效率和可靠性。該研究對于鐵路信號系統(tǒng)的安全管理具有重要意義。

關鍵詞：鐵路信號綜合樓；防雷安全區(qū)域；監(jiān)測措施；信號系統(tǒng)安全性；可靠性提升

中圖分類號：F530.7 " " "文獻標志碼：A " " " " "文章編號：2095-2945（2025）10-0087-04

Abstract： In-depth research is carried out on lightning protection safety areas and monitoring measures for railway signal complex buildings， aiming to improve the safety and stability of railway signal systems. Through the analysis of regional characteristics and lightning protection facilities， this paper proposes corresponding monitoring plans and safety measures for the specific situation of the signal complex building. The research results show that the adoption of monitoring measures can effectively reduce the risk of lightning strikes and improve the operating efficiency and reliability of the signal system. This research is of great significance to the safety management of railway signal systems.

Keywords： railway signal complex; lightning protection safety area; monitoring measure; signal system safety; reliability improvement

鐵路信號系統(tǒng)作為高速鐵路運輸安全的重要組成部分，一直備受關注。然而，由于其運行環(huán)境的特殊性和敏感設備的存在，鐵路信號系統(tǒng)在雷電天氣下容易受到雷擊而發(fā)生故障，嚴重影響鐵路運輸?shù)陌踩晚槙场榱颂岣哞F路信號系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，防雷措施必不可少。

通過對區(qū)域特性和防雷設施系統(tǒng)組成的分析，本研究提出了監(jiān)測方案和安全措施，以應對雷擊風險并提高信號系統(tǒng)的可靠性[1-3]。

借助本文的研究成果，鐵路建設、運維部門能夠更好地了解防雷安全區(qū)域的重要性[4]，制定相應的監(jiān)測措施和安全規(guī)范，從而有效應對雷電天氣對信號系統(tǒng)的潛在影響，提升鐵路運輸?shù)陌踩院头€(wěn)定性。

1 "鐵路信號綜合樓防雷安全區(qū)域的研究

1.1 "鐵路信號綜合樓的防雷安全區(qū)域設定

為了有效防止雷電對信號綜合樓設備和人員造成傷害，需要科學合理地劃定信號綜合樓的防雷安全區(qū)域[5-6]。

鐵路信號綜合樓的防雷安全區(qū)域包括2個區(qū)域：一是雷電直擊區(qū)，即信號綜合樓周圍半徑為30 m的范圍內(nèi)，設置避雷防雷設施以吸引和釋放雷電；二是雷電感應區(qū)，即信號綜合樓周圍30～100 m范圍內(nèi)，設置接地裝置以減小雷電感應對信號設備的影響。應結(jié)合實際情況對信號綜合樓周圍的建筑物、樹木等進行評估，確保防雷安全區(qū)域的設定能夠有效地保護信號設備和人員的安全[4，7-9]。

1.2 "鐵路信號綜合樓防雷安全區(qū)域的求解方法

在確定安全區(qū)域范圍時，需要考慮到雷擊風險、設備故障可能性等因素[10-11]，確保安全區(qū)域的范圍覆蓋到可能受到雷擊危害的區(qū)域?？紤]到信號綜合樓設備的特點和重要性，合理確定安全區(qū)域的邊界，避免過度擴大或縮小安全區(qū)域的范圍，從而保證防雷措施的有效性和經(jīng)濟性。

GB 50343—2012《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范》[12]中將雷電防護區(qū)進行了如下的劃分。

LPZ0A區(qū)：受直擊雷和全部雷電電磁場威脅的區(qū)域。

LPZ0B區(qū)：直接雷擊的防護區(qū)域，該區(qū)域的威脅仍是全部雷電電磁場。該區(qū)域的內(nèi)部系統(tǒng)可能受到部分雷電浪涌電流的影響。

LPZ1區(qū)：由于邊界處分流和浪涌保護器的作用使浪涌電流受到限制的區(qū)域。該區(qū)域的空間屏蔽可以衰減雷電電磁場。

LPZ2～n后續(xù)防雷區(qū)：由于邊界處分流和浪涌保護器的作用使浪涌電流受到進一步限制的區(qū)域。

在《鐵路車站信號設備防雷、電磁兼容及接地通用參考圖》（通號（2019）9201）[13]中，將鐵路信號防雷系統(tǒng)簡單分為LPZ0（所有鐵路信號室外設備）與LPZ1（所有鐵路信號室內(nèi)設備）區(qū)域，實際上是不夠精細與完整的，在對部分分界處設備的劃分問題同樣存在一定的模糊性。

參考GB 50343—2012《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范》對防雷必要性的決策流程，可對信號系統(tǒng)的防雷系統(tǒng)進行進一步的研究。

根據(jù)GB 50343—2012《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范》第4章的要求，鐵路信號綜合樓的防雷需求，在重大樞紐站為A級，在其他車站為B級；鐵路信號室外設備可定義為電子信息設備，因此室外設備的防雷需求等級與鐵路信號機械室相同。因鐵路沿線環(huán)境條件較為復雜，很難推斷出一種通用性的結(jié)論來計算風險容限值Rt與風險量R，但可通過其公式計算

Rx=NX×PX×LX ，

式中：NX為年平均雷擊危險事件次數(shù)；PX為每次雷擊損害概率；LX為每次雷擊損失率。

鐵路信號綜合樓、設備受到雷擊的損失是難以接受的，因此可以認為LX的值非常大，因此鐵路信號綜合樓、設備均應采取合適的保護措施來減小R。

鐵路信號室內(nèi)外設備的防雷區(qū)域劃分，由《鐵路車站信號設備防雷、電磁兼容及接地通用參考圖》（通號（2019）9201）進行了規(guī)定及說明，鐵路信號室外設備，諸如信號機點燈單元、軌道電路電碼化相關設備等均在設備箱盒內(nèi)設置了浪涌保護器，因此應為LPZ0B區(qū)，這部分在鐵路信號防雷及接地信號防雷及接地系統(tǒng)圖中未進行準確描述；鐵路信號綜合樓的電纜引入間、防雷分線室、電源防雷配電箱等部分為LPZ1區(qū)，這些部分因有與房間接地體可靠連接、室內(nèi)法拉第籠的設置、浪涌保護器的設置等，使得其具有一定的雷電減弱功能。值得一提的是，近些年來，鐵路設計中，將防雷分線室、電纜引入間甚至電源屏室單獨設置，對防雷方面具有強的保護作用。

鐵路信號綜合樓防雷安全區(qū)域的求解方法是確保信號綜合樓及其周邊區(qū)域安全的重要環(huán)節(jié)。通過綜合考慮地形、建筑物結(jié)構(gòu)、雷電活動頻率等因素，并結(jié)合相關的防雷標準和規(guī)范，利用雷電仿真軟件進行模擬計算，可以科學、合理地確定信號綜合樓的安全區(qū)域范圍，為防雷措施的實施提供重要依據(jù)。

2 "鐵路信號綜合樓防雷區(qū)域劃分及監(jiān)測

2.1 "鐵路信號綜合樓防雷劃分區(qū)域系統(tǒng)

參考以上的防雷必要性決策，針對鐵路信號綜合樓的具體位置和周圍環(huán)境，需要考慮雷擊風險的大小和概率，選擇適當?shù)姆览自O備。一般來說，鐵路信號綜合樓所處地區(qū)的雷電活動頻繁程度和強度是選擇防雷設備的重要參考因素。還需要考慮機房內(nèi)部設備的特點和功能，選擇符合其需求的防雷設備。為對設備進行防護，等電位體設置的合理性極為重要，根據(jù)防雷區(qū)域的劃分，則可采用圖2所示的鐵路信號綜合樓防雷劃分區(qū)域系統(tǒng)。

LPZ0A為未設置浪涌保護器的鐵路信號室外設備，該部分設備完全暴露在雷電的危害之中，例如轉(zhuǎn)轍機等，該部分設備無須保護。

LPZ0B為設置了浪涌保護器的鐵路信號室外設備，該部分設備在室外端設置浪涌保護器，用于保證設備的穩(wěn)定運行。

LPZ1與LPZ0區(qū)的分界為信號樓，信號樓外方設置環(huán)形地網(wǎng)一圈，信號樓的上方同樣設置避雷網(wǎng)一圈，信號樓內(nèi)各房間均設置接地端子，保證內(nèi)部所有部件通過接地端子與室外環(huán)形地網(wǎng)連接，起到一定防雷效果。

其中防雷分線室與電纜引入間均為LPZ1A區(qū)域，因此2種房間內(nèi)，信號電纜由室外向室內(nèi)引入，電纜的分界點為防雷分線室的防雷分線柜。防雷分線柜統(tǒng)一設置浪涌保護器，對室內(nèi)設備進行雷電防護。

信號機械室、防雷分線室設置法拉第籠與室外環(huán)形地網(wǎng)相連，但信號機械室內(nèi)設備通過防雷分線柜統(tǒng)一設置的浪涌保護器進行了防護，因此此部分為LPZ1B區(qū)域。

在信號系統(tǒng)內(nèi)存在LPZ2區(qū)域，即室內(nèi)設備。室內(nèi)設備通常陳列于設備機柜內(nèi)，設備機柜由鋼制成，且與室內(nèi)的接地匯流排可靠連接，因此機柜本身可以認為是一層法拉第籠，室內(nèi)設備由一層等電位體進行保護。因此，室內(nèi)設備可以認為是LPZ2保護區(qū)域。

2.2 "鐵路信號綜合樓防雷設備影響監(jiān)測與數(shù)據(jù)分析

為了進一步提高鐵路信號綜合樓的防雷安全性，考慮配置監(jiān)測設備和系統(tǒng)，實時監(jiān)測雷電活動的情況，及時預警并采取相應措施。

以下將重點分析鐵路信號綜合樓防雷設備的影響監(jiān)測與數(shù)據(jù)分析，以便更好地保障鐵路運輸系統(tǒng)的安全運行。

根據(jù)以上的分析，LPZ0—LPZ2區(qū)在鐵路信號綜合樓防雷區(qū)域內(nèi)均存在，針對不同區(qū)域的不同防雷需求，可以認為LPZ0至LPZ2區(qū)，防雷的需求由低至高進行排列。那么監(jiān)測點設計方案如下。

LPZ0區(qū)：可適當減少監(jiān)測點的分布，對于一個站場，設置監(jiān)測點可以以信號樓為中心，線路為橫軸，垂直于線路為縱軸，形成4個象限區(qū)域，每個區(qū)域均設置監(jiān)測點。

LPZ1區(qū)：此區(qū)域防雷要求較高，可以在所有不同區(qū)域的結(jié)合面、電纜等傳輸通道處設置監(jiān)測點。

LPZ2區(qū)：此區(qū)域防雷要求高，對每一個設備機柜，均應設置監(jiān)測點。

所有監(jiān)測點通過傳輸通道，將實時監(jiān)測信息傳輸至防雷監(jiān)測主機，完成對直擊雷、感應雷的實時監(jiān)控，通過足夠多數(shù)據(jù)量的收集后，可以分析、預測雷電對本站設備的影響。

通過對防雷設備的監(jiān)測，可以及時發(fā)現(xiàn)設備是否存在故障或損壞的情況，從而采取相應的修復和更換措施，確保設備的正常運行。對鐵路信號綜合樓防雷設備的防雷影響相關數(shù)據(jù)進行分析也同樣重要。通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，了解防雷設備在實際運行中的性能表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)設備存在的問題和不足之處，為進一步改進設備的性能提供參考。數(shù)據(jù)分析還可以預測設備可能出現(xiàn)的故障和問題，提前做好應對措施，確保設備的可靠性和穩(wěn)定性。

在實際研究中，通過對多個鐵路信號綜合樓防雷設備的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析，得出了一些結(jié)論。例如，在某些地區(qū)的雷電活動較為頻繁，導致該地區(qū)的鐵路信號綜合樓防雷設備的故障率較高；同時，一些設備存在設計不合理或使用不當?shù)葐栴}，影響了設備的性能表現(xiàn)。

總的來說，鐵路信號綜合樓防雷設備的選擇和配置是確保鐵路運輸系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要環(huán)節(jié)。通過合理選擇和配置防雷設備，并配合監(jiān)測系統(tǒng)的建設和運行，可以有效降低雷擊風險，保障信號設備和人員的安全，提高鐵路運輸系統(tǒng)的整體運行效率和安全性。

3 "結(jié)束語

通過本研究對鐵路信號綜合樓防雷安全區(qū)域及監(jiān)測措施的深入研究和分析，得出以下幾點結(jié)論：首先，針對信號綜合樓特定區(qū)域的防雷安全設定和監(jiān)測方案是至關重要的，可以有效降低雷擊風險，提高信號系統(tǒng)的運行效率和可靠性。其次，對鐵路信號綜合樓防雷的保護區(qū)域進行了討論探究，相比《鐵路車站信號設備防雷、電磁兼容及接地通用參考圖》（通號（2019）9201）更為細致清晰。本研究結(jié)果對提高鐵路信號系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性具有重要意義，將對鐵路交通運輸行業(yè)產(chǎn)生積極影響。

未來的研究方向可以包括實地案例研究、多方位數(shù)據(jù)分析等，以完善鐵路信號綜合樓防雷安全區(qū)域及監(jiān)測措施的研究內(nèi)容，為實際工程應用提供更多有益的建議和指導。期待我們的努力能夠為鐵路交通運輸行業(yè)的安全管理和技術發(fā)展作出更大的貢獻。

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