雷击对铁路信号系统的影响分析

【摘要】伴随着我国铁路高速发展，以及大批现代化信号设备的应用，同时对铁路信号系统对防止雷击的要求也变高。所以，就必须对铁路信号防雷进行全面的设计，可以利用最新的雷电防护理论，以及使用科学的防护技术，并对信号设备实施全面的防雷处理。

【关键词】雷击；铁路信号；影响

中图分类号：F530.32文献标识码： A

1、导论

随着我国经济持续高速的发展，我国的铁路系统也取得了不小的进步,铁路的作用得到越来越大的发挥。但是我国铁路系统发展时间并不长,所以经常会有一些铁路事故出现,综合分析这些铁路事故我们会发现由铁路信号系统不畅通造成的事故占据多数。如何更好的提高铁路运输的效率成为我国铁路工作者面临的重要课题。

2、实例分析

近年来我国铁路建设取得不小的成就，同时也发生多起安全事故，其中很重要的原因就是因为雷击而导致信号系统出现故障，对国家以及人民的生命财产安全造成损失。其中重大的安全事故有在2010年6月以内强雷电暴雨天气，使得福厦线泉州区间接触网发生故障，造成一列动车部件受损而必须重新更换。其后续的影响是，6月24日起至26日福州—厦门多次列车停运。8月15日合肥周边地区暴雨雷电，六安至武汉间的合武铁路发生故障，因为接收不到信号，D3001次等多趟动车被迫停在路上。在09年由于雷电，上海至杭州的D5673次接触网发生故障，使得数百旅客滞留站台近两个小时。而与2011年则发生D301次与D3115次动车追尾，造成重大安全事故。

3、自然雷的特征

自然雷指的是一云层一带电同带有异电云层, 或是带电的云层同大地之间猛烈的放电。雷电主要可以分为两种形式: 一是含电的云层以及大地上某一点之间猛烈的放电现象,这种现象就叫做“直击雷”; 第二种是带电云层因为静电感应的影响,这样的话地面特定范围带上了异种电荷, 或者因为在释放电的过程中, 猛烈的脉冲电流会对周围的导线以及金属物会产生电磁感应形成高电压并且导致其发生闪击的现象,被叫做“感应雷”。

4、雷电对铁路影响的类型

4.1、电磁脉冲

当雷电直击装置有信号设备的建筑物、装有信号装备的场所附近的建筑物以及地面高耸物,那么雷电电磁脉冲则会在信号体系内产生过电流以及过电压。

4.2、电磁感应

感应雷的概念是指雷电在雷云之间或者雷云在放电之时, 在临近的户外传输信号线路信号电缆线、埋地电力线、设备间连接则会有电磁感应同时侵入设备, 这样的话串联在线路或终端的电子设备有损害。

4.3、冲击波

这是侵入到信号设备供电的电源系统, 侵入高压线传至高压变压器之内,如果该变压器没有防雷装备或者防雷装备失效,同时雷电的波幅的数值又偏大, 那么变压器初级、次级绕组间绝缘就被击穿。如此的话数百千伏的雷电压就会直接入侵到交流低压电源,同时这将会及其严重的破坏低压侧的信号设备。如果冲击波电压幅度不高,不足用动作高压避雷器,或者不足用击穿变压器绝缘侵入回路,那么雷电冲击波还会通过绕组间分布电容耦合的形式，侵入信号低压回路, 这就使得信号电源设备产生过电压以及过电流。

4.4、轨道电路

向信号设备的轨道电路侵入, 轨道电路使用钢轨作为传输线, 它一般比地面高出很多。因为地理环境的限制，有的铁道旁有是高大的物体，比如大山、树林 , 大桥,都很容易遭到雷击。

4.5、雷电浪涌

它是这些年来因为微电子设备比方说计算机的联锁设备，这类的连续的应用进而引起人们极大关注的一种雷击危害的方式,同时它的防护方式也在不断的更新。通常最为普遍的电子设备危害并不是因为直接雷击而引起的，而是因为雷击发生时在电源和通讯线路中感应的电流浪涌而引起的。

4.6直接雷击

基本上在雷电活动区域内,那么则就会直接通过建筑物的构架、信号传输的线路以及钢轨对地放电而发生的电击现象, 就是我们通常所说的直接雷击。

一般来说，直击雷害发生的次数是很少的,微电子设备对于直雷击的防护能力也偏低,同时防护设备的成本又非常昂贵, 所以一旦发生也无法完全防护，造成不可想象的损失。

4.7雷电对铁路信号的损害

作为可以安全可靠地指挥列车在铁轨上运行的铁路信号设备而言, 它对技术、安全、可靠以及监控性要求也很高。这就必然会使得铁路设备种类较多, 数量巨大, 工作自然条件恶劣 ，一般来说室外设备和轨道相连的距离可有到几十公里之远, 所以它遭到雷电入侵的道路和方式也较多, 这就常常使得铁路信号系统的设备遭到破坏以及受损, 严重的还会导致瘫痪以及使铁路运输行车中断, 优势还会导致火灾、爆炸等重大安全事故的频繁发生。因此从某种层面上讲, 如果铁路信号系统的设备越发达、科学技术越先进, 那么雷击对铁路的危害也就会越大。

5、对铁路站场雷电防护的探讨

对于铁路站场设备受到过电压以及过电流攻击的方式主要可以分为感应雷、直击雷、传导雷、操作过电压等4种形式。通过观察站场设备的排列的特点以及雷电攻击方式的类型，可以得出铁路站场雷电防护存在的主要特点有以下几点：

5.1、铁路站场用到的面积偏大，站场主要的设备这些主要集中与信号楼、通信楼。信号楼、所以通信楼的避雷针应该可以满足对整个信号楼、通信楼区域的保护，这样的话可以行之有效地防止直击雷的袭击。

5.2、铁轨是一种良好的导体在接受直击雷以及传导雷感应雷的方面。这和与轨道连接的相关铁路信号设备，比如信号机、道岔电动转辙机等，将会有遭受到雷击的威胁。

5.3、通信机房和信号楼微机联锁、通讯楼通讯机房等格外重要的区域的室外线路有可能会受到直击雷之后，线路之中的大电流侵入到各机房之内，进而损坏内部设备。

5.4、雷电防护的基本原则即是“等电位”。因为机房存在多类接地系统，这样的话冲击接地电阻不平很，当雷击发生时，雷电流就会引起地电位差，从而造成“地电位反击”，使人员以及设备蒙受到损失。

6、铁路信号雷电防护的途径

6.1、埋设网状接地围绕信号楼埋设网状接地，这对地电阻的要求是必须小于1Ω。对设备的外部防护，第一应该考虑的是将主要的雷电流引向地面;其次应该是在将雷电流引入大地的时候应该尽量的将雷电流分流，从而避免造成过电压危害设备;第三是建筑物各点的电位均衡，这样就可以避免因为电位差而危害到设备;第四是要保障建筑物可以良好的接地，这就会大大地降低雷击建筑物时接地点电位损坏设备。

6.2、构成屏蔽接地栅使用导电良好的镀锌铜条在信号顶面以及四周构成屏蔽接地栅，同时与接地网良好连接是因为信号楼内会有大量低压电子逻辑系统、遥控、小功率信号电路的电器设备，这就需要加装专业的屏蔽网。据铁标有关防雷技术标准，它应在整个屋面组成规定大小的网格，所有均压环采用避雷带等电位相连接。

6.3、使用光纤电缆数据通信和测控技术的接口电路，这就比各终端的供电系统电路明显要灵敏得多，比如计算机联锁设备中设置在行车室的终端显示器、打印接口。那就可采用光纤电缆作为数据的传输线，因为光缆是靠光传输的，而不是金属传输的，同时具有较强的抗电磁干扰的特点，因此如采用光纤电缆则是对数据接口电路最理想的防雷措施。

6.4、并接过电压保护器件电源线路入口，接过电压保护器件，抑制电源浪涌电压，可以有效的防止浪涌电压窜入微电子设备从而造成损失。弱电设备的电源雷电的侵害主要是经过电源线路侵入的。

6.5、使用等电位连接室内设备的各类地线、窗栅以及金属管线都应该接在地栅上，并且实行等电位连接。这样的话也就可利用信号楼中的金属部件和钢筋组成的不规则法拉第笼，这样的话也会起到一定或者更好的屏蔽作用。

【参考文献】

[1]尚淑芳.浅析铁路信号设备的防雷设计[J].数字技术与应用,2010(3)

[2]雷应宁.铁路信号设备防雷害浅析[J].中国高新技术企业,2007(6)

[3]胡武平.浅谈铁路信号设备的系统防雷[J].铁道建筑技术,2009(3)