客专ZPW—2000A型轨道电路防雷措施分析

郑树志

摘 要：铁路是我国重要的陆上交通运输方式之一，我国自新中国成立以来一直注重做好对于铁路的建设，逐渐构建起了一张较为完善的铁路交通网络。铁路线路在运行的过程中会受到周边恶劣环境的影响，尤其是对于一些雷电多发区域，雷击会使得铁路轨道电路设备发生故障的几率大幅提高。客专ZPW-2000A型轨道电路设备是在我国客运专线中应用较多的轨道电路设备，本文在分析客专ZPW-2000A型轨道电路设备特点及雷击对客专ZPW-2000A型轨道电路设备所造成的危害的基础上对如何做好客专ZPW-2000A型轨道电路设备的防雷进行分析阐述。

关键词：客运专线；ZPW-2000A型轨道电路设备；防雷；措施

中图分类号：U21 文献标识码：A

ZPW-2000A型轨道电路设备自2005年推广应用以来逐渐应用于我国客运专线的各条线路中。ZPW-2000A型轨道电路设备是基于继电编码的基础上开发出的一种以CAN总线通信技术为基础的新型的通信编码方式。客专ZPW-2000A型轨道电路设备能够与我国客专CTCS列控系统相匹配，从而极大地推动了我国客运高速铁路的发展。在高速铁路运行的过程中安全性是第一位的，对于客专ZPW-2000A型轨道电路设备在使用过程中所遭受的雷击危害，应当在分析客专ZPW-2000A型轨道电路设備雷击特点及原因的基础上采取相应的措施做好对雷击危害的防护。

1.客专ZPW-2000A型轨道电路设备雷击危害特点分析

高速铁路在运行的过程中为了确保高速，其线路中大量地采用桥梁和隧道，这种线路结构特点要比传统的路基线路更容易遭受到雷击侵害。此外，大量应用于高速铁路上的无砟轨道和通信铁塔、综合接地等的新技术使得ZPW-2000A型轨道电路设备受到的电磁影响更为严重，而电磁环境的复杂会加大ZPW-2000A型轨道电路设备遭受雷击的几率。据不完全统计，在过去的几年间客专ZPW-2000A型轨道电路在运行的过程中所遭受的雷击次数呈逐渐上升的趋势，且当客专ZPW-2000A型轨道电路设备在遭受到雷击后，所遭受损坏的设备也越来越多、损坏的范围越来越广，从而对客专ZPW-2000A型轨道电路的后期修复带来了极大的困难。通过对客专ZPW-2000A型轨道电路中因雷击而损坏的设备进行分析，客专ZPW-2000A型轨道电路所发生的故障中，以发送器和接收器的CAN总线端口故障的发生率最高。相较于普通的运输线路，客专专线多采用的是高架桥、涵洞等，客运专线的线路平面要较普通线路高，因此更容易遭受到雷击。而高速铁路中所采用的无砟轨道设计使得其对于地的绝缘性能更强，在客专ZPW-2000A型轨道电路遭受雷击时雷电无法进入地中，而是大量地积聚在客专线路上因此导致客专ZPW-2000A型轨道电路在遭受雷击时的损害较大。客专线路采用的是综合接地体技术，雷击电能有可能会通过综合接地线的反击侵入到客专ZPW-2000A型轨道电路设备中从而造成设备的损坏.在高速铁路中，为保证客车的通信，在客专线路中通过引入GSM-R，增加通信杆塔设备来确保通信.通信杆塔的引雷效果较强.客专ZPW-2000A型轨道电路系统的设备组成分为室内和室外两部分设备，且电气系统连接较为复杂，客专ZPW-2000A型轨道电路中的室外设备与室内设备之间通过通信电缆进行信号的交互.通过对以往客专ZPW-2000A型轨道电路所遭受的雷击的情况进行分析其都具有以下特点：

（1）通信杆塔与客专ZPW-2000A型轨道电路系统中的机械室距离较近。

（2）客专ZPW-2000A型轨道电路设备在遭受雷击后发生故障的部位多集中在轨道电路的发送器和接收器，其中以CAN总线的接口器件的损坏率最高。

（3）客专ZPW-2000A型轨道电路系统中的室内列控系统和电源屏等受到雷击的影响较小。

2.客专ZPW-2000A型轨道电路雷击损坏原因分析

通过对客专ZPW-2000A型轨道电路系统遭受雷击后的损坏情况进行统计分析后发现。客专ZPW-2000A型轨道电路系统可以排除雷电通过列控中心和电源屏侵入的可能性，其侵入的最主要的途径可能是通过客专ZPW-2000A型轨道电路电缆进行侵入的。此外，对于客专ZPW-2000A型轨道电路所遭受的雷击损坏有相当一部分是由于室内防雷措施不到位所造成的。比如说：客专ZPW-2000A型轨道电路系统中的接地线缆绕行过长、地线混用及线缆排布不规范、电缆线间耦合严重等的问题。

对客专ZPW-2000A型轨道电路设备的各端口进行防护电压值测试以及对室外电缆引入通道进行雷电压升测试后发现客专ZPW-2000A型轨道电路在遭受雷击时雷电信号的侵入主要是通过两类途径进行的：

（1）客专线路中的通信杆塔地线直接与客专ZPW-2000A型轨道电路系统中的信号机房的地线进行连接，当杆塔遭到雷击后，杆塔的地电位升高将会通过室内设备的接地点形成地反击，从而会对客专ZPW-2000A型轨道电路系统中的隔离设备造成损害进而通过输电线缆进入大地。

（2）室外电缆在引入雷电信号后，对客专ZPW-2000A型轨道电路系统中纵向隔离性能造成损坏后经室内设备接地点进入大地。总的来说，雷击造成客专ZPW-2000A型轨道电路系统损坏的最主要的途径是通过客专ZPW-2000A型轨道电路系统中的纵向连接途径。

3.做好客专ZPW-2000A型轨道电路纵向途径的防雷

在客专ZPW-2000A型轨道电路系统中，对于雷电的纵向防护主要采用“疏”和“堵”两种方式。在“疏”方式中，通过对客专ZPW-2000A型轨道电路系统中的线地间加装压敏电阻等的防护器件，这些压敏电阻将会通过钳位电压的方式来限制及消除雷击所造成的影响。而“堵”的方式则是通过在线路中加装高隔离的变压器，通过对雷电分压的方法来消除雷击信号对客专ZPW-2000A型轨道电路系统的侵入。在采用隔离变压器对雷电信号进行防护时不存在延时，从而不会产生由于器件的响应时间而造成的短时高压侵入。客专ZPW-2000A型轨道电路系统采用的是浮地系统。在客专ZPW-2000A型轨道电路系统中多采用的是纵向悬浮的隔离变压器“堵”的方式。通过对客专ZPW-2000A型轨道电路系统进行防雷试验，通过实验结果表明客专ZPW-2000A型轨道电路系统纵向隔离失效的最主要的原因是：客专ZPW-2000A型轨道电路系统中的室外侧线缆与室内侧线缆之间出现了空气击穿，造成这一现象的主要原因是：底座端子的输入输出端两者之间的距离过近以及室外侧板条和室内侧板条排布距离的不足。针对客专ZPW-2000A型轨道电路系统中所存在的问题可以采用以下几项措施加强对于客专ZPW-2000A型轨道电路系统防雷保护：

（1）对于电源防雷箱处的接地汇集线需要单独进行设置，不得与其他接地线进行混用。

（2）电缆的钢带、铝套深入室内的距离应当缩短。

（3）规范接地汇集排的使用，做好不同类型接地线的排布。

（4）去除防雷柜地线串接的闸刀及保险。

（5）泄流导线需就近连入，不得进行绕行。

（6）做好客专ZPW-2000A型轨道电路系统中电缆钢带和铝护套的接地。

结语

做好客专ZPW-2000A型轨道电路系统的防雷保护是确保高速铁路安全运行的重要措施之一，本文在分析客专ZPW-2000A型轨道电路系统遭受雷电时所造成的危害的基础上对雷电的侵入渠道进行了分析。并对如何做好客专ZPW-2000A型轨道电路的防雷提出了几点建议。

参考文献

[1]覃燕.客专ZPW-2000A轨道电路防雷整治初探[J].铁路通信信号工程技术，2015，12（2）：1-4.