铁路信号设备雷电危害与防护探讨

李想

[摘 要]铁路系统为不同城市间的贸易往来和人们的出行提供了极为便利的条件，不仅速度快，承载能力强，而且价格低，安全稳定，近些年，在我国取得了迅速的发展。铁路信号系统是铁路系统中的重要构成部分，为整个系统安全、稳定、高效的运行提供了基本保证。但由于信号系统的复杂程度高，容易受到多种不同因素的影响而被破坏，比如：雷击、暴雨等等。因此，铁路工作人员要充分做好信号系统的防护处理，避免其受到雷击的影响。本文讨论了铁路信号设备雷电危害以及具体的防护措施。

[关键词]铁路信号设备；雷电危害；防护

中图分类号：S493 文獻标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）24-0241-01

一、雷击对铁路信号系统的影响

雷击对铁路信号产生较大的影响，限制了信号的正常传输以及系统的稳定运转。将雷击对铁路信号的影响分为如下几类：

1.电磁脉冲的影响

在雷击中铁路信号系统之后，产生电流脉冲，铁路信号如果没有在建设中采取防雷措施，信号击中以后，系统中产生大量的脉冲，增加了信号强度，破坏系统的内部结构。

2.电磁感应的影响

电磁传输中，铁路信号可能会被雷电干扰，当雷电作用于系统以后，将会影响其正常的运行。如果系统的线路存在问题，设备没有合理连接，都会导致系统被雷电所干扰。云层以及带电云层的放电，又被称为感应放电，是在电源以及相关接线中产生的感应过压电，进而产生电磁感应，造成危害。如果在地下的电缆中存在感应雷，流入信号设备当中，位于接线终端的设备将会受到破坏。

3.轨道电路的影响

在铺设铁路轨道时，为了提高铁路的行车安全，要将铁轨修建在水平高度线上方，但是这种建设方式可能会引发铁路内部电路高度更高，更加突出，会成为周围环境中雷电击中的主要目标。

4.冲击波的影响

雷电具有极高的电压，当铁道系统中的导轨被雷电击中以后，在铁路中会存在一股强烈的冲击波，冲击波的破坏力极强，可能流入系统当中，进入供电线缆，导致系统整体瘫痪，当情况严重时，会造成放电通道中的建筑结构、电线以及设备被损坏，更严重者会引起人员的伤亡。

5.雷电浪涌的影响

当铁路轨道系统被雷电击中以后，一方面会对信号系统构成破坏，另一方面也会影响到其他系统的正常运行。由于计算机系统彼此之间是相互连接的，所以在雷电的作用下，形成电流以后，会向计算机内部传输，进而传输到其他的计算机系统当中，影响计算机的正常工作，导致计算机被损坏，附近的电子设备都被损坏，不能正常工作。雷电浪涌往往会导致铁路信号被干扰，无法开展常规的通讯。现阶段我国铁路信号设备中，产生危害最显著的就是雷电浪涌。

6.直击雷的影响

直击雷借助于带电的云层，向地面的某一点或者一些点完成放电，造成铁路系统中设备受到损坏。包括：钢轨以及信号传递线路。在铁路系统的运行中，系统受到雷击的概率并不高，但是在前期进行设备的制作阶段，会将大量的微电子设备装入其中，这些设备极为精密，同时，缺乏对雷电的抵御能力，当天气情况恶劣，持续发生雷击时，可能会对这些设备构成不利的影响，有可能导致一些信号瘫痪，铁路运输无法正常开展，甚至引发人员的伤亡。

二、铁路信号设备防雷电的重要性

雷击对于铁道系统的破坏，是通过三个方面来进行的，分别为：电源、轨道和电缆。只有做好这三个方面的防雷工作，才能避免受到雷电侵害。通常在系统中，高压绝缘层的下部设置交流电源，实现对电源的有效保护。如果系统内部的避雷设备出现故障，高压电源就会在雷电下裸露。轨道的材质是钢铁材料，导电性极强，同时，铺设的高度尺寸高，处于一个相对空旷的环境中，受到雷电击中的概率较高。在垂直电场的作用下，可能会使系统受到影响。近一段时期，我国高铁系统飞速发展，已经处于世界领先地位。信号系统的复杂程度较高，很难保证不出现故障，所以，只有做好系统的防雷处理，才能维护铁路系统安全、稳定的运行。

三、铁路系统降低或者避免受到雷击的措施

1.前期准备

将预防作为工作而重点环节，对铁路设备防雷系统的建设进行全面的保护，做好雷电环境的综合评价，从下述几个方面开展工作。第一，调查并收集铁路周边环境的天气状况、地理条件、雷电情况，结合实际的气候特点和条件，采用有针对性的防护措施。第二，做好前期的规划，中期的管理以及后期的保护处理，要不断进行技术创新，在系统中多使用先进的技术和工艺，将直接雷的防护处理与间接雷的防护处理工作有机的结合起来，实现系统综合性的防护设计；第三，要结合铁路所在地的雷电等级和信号系统的状况，设置铁路信号设备防脉冲干扰的程度，合理选择防雷材料，要综合考虑铁路所在地的环境因素，保证材料选择的合理性。

2.避免雷击的具体措施

第一，防雷设备的安装。防雷设备的品种较多，要依据铁路所在地的情况合理选择，包括避雷针、避雷网和避雷线。在现阶段的铁路建设中，应用较多的是避雷针，不仅资金投入量小，而且操作简单便捷，安装复杂程度低。在安装避雷针以后，可以在确定的范围内对建筑发挥保护作用，避免雷电击中目标范围中的建筑。避雷线与电线状的设备相类似，和避雷针进行对比，覆盖面积小，往往只能对特定的建筑进行保护。避雷网的防护范围较广，可以实现大范围的保护，弊端是资金投入量较大。

第二，使接地系统得到进一步完善。在信号系统中，设置安全地线，屏蔽地线以及防雷地线，借助于共用的接地系统，将地线引出。将室内信号设备的接地装置布置成网状形式，不允许将开关、熔断设备、断路设备布置在接地导线上。不同的接地体、建筑周围环形装置相互连接，构成了地网；水平形式和垂直形式的接地体、在建筑外部环绕，最终呈现出环状结构，形成了环状接地体，由于铺设环境的影响，可能最终成为L形状或者U形状。如果机械间在两侧布置了其他的建筑，并不是一个单独的结构，需要将一字型的接地装置布置在信号楼的前方或者后方，实现与接地网的合理连接。将石墨电极、铜包钢等材料应用于垂直接地体，也可以应用其他的新型材料，或者将石墨接地体应用于电力牵引区间。

第三，优化环境。为了避免雷击对设置在室内的系统产生不利的影响，要对设备周围的环境条件进行优化处理。将系统进行绝缘式覆盖，避免雷击对系统产生不利作用，也可以增大轨道电流阻力，降低雷击所产生的影响。信号工作人员要在具体的工作中将系统的避雷保护措施进行不断地优化和完善，查看系统中是否存在容易引发雷击的目标，如果存在这类目标物，要及时处理或者除去，当出现雷雨天气时，不允许使用通讯设备。用于布置和信号相关设备的箱体，要妥善保存，做好绝缘保护，保证箱体结构良好的绝缘性和屏蔽性，满足电磁的屏蔽要求。在铁路系统当中，机械中心是一个重要的指挥中心，只有指挥信号正常发出，才能保证整个铁路系统安全、稳定的运行。所以要做好机械中心的防雷保护，将防雷装置布置在机械中心周围，结合环境条件，选择适当的防雷措施，保证系统的指挥中心可以稳定、安全的工作。

结语

雷击对铁路系统的危害很大，如果铁路信号系统被雷电击中，可能会导致铁路系统的瘫痪，影响其正常的运输。所以，必须做好铁路信号系统的防雷保护。工作人员要结合被雷击中的几种形式以及铁路周围的环境条件，综合分析，选择适合的防雷措施，优化系统的室内环境，完善接地，充分保护信号系统的安全，为铁路的稳定、安全运行提供保障。

参考文献

[1] 解瑞.浅析铁路信号设备雷电危害及防护[J].微计算机信息，2014（4）：37-38.

[2] 杜明阳.浅析铁路信号设备雷电危害及防护[J].城市建设理论研究：电子版，2014（30）：46-47.

[3] 谢永超.铁路站场通信系统雷电防护方案的研究[J].自动化技术与应用，2011（02）.