淺談信號設備防雷的重要性

馬博

摘 要：根據鐵路信號設備的特點以及有關雷電放電的特點，進行了細致的分析，指出雷電對于鐵路信號設備所產生的危害。另外，針對鐵路建設中避雷針的使用方法和接地網絡結合的設計、電路材料的選擇以及設備抗干擾的利用等方面詳細介紹有關防雷的措施設計和施工方法，使設計和施工同步發展提高，加強設備的抵抗雷擊的能力。

關鍵詞：鐵路交通；信號設備；防雷措施；接地設計

引言

電氣化鐵路在我國已經得到飛速的發展，再加上鐵路信號系統對于微電子設備的廣泛使用，使得鐵路的信號系統發生了質的飛躍。眾所周知，微電子技術的使用條件是弱電環境，只有在弱點環境中，微電子設備才會發揮其功能，因此，該設備對于外界的干擾非常敏感，尤其是對雷電等電磁強度較大的現象，被干擾程度就更大。而雷電的過程中會有大量的電流產生，造成電磁場發生瞬間變化，所以，此時對于微電子設備的危害將會非常嚴重。

據統計，目前雷暴和臺風以及暴雨已經成為我國最嚴重的三大自然災害，它們的發生將嚴重影響鐵路整個信號設備系統的正常工作。而雷電原因所導致的設備故障在我國所有的事故總數中占到一半以上，所以，鐵道部開始大力投入對防雷的建設，通過合理的防雷措施，提高鐵路信號設備的防雷保護工作。

1 鐵路信號設備受到的雷電影響

自然界中所有的脈沖放電過程雷電放電是最為強大的，它對鐵路信號設備所造成的危害有很多種形式，常見的有直接雷擊和感應雷擊形式，也有雷電反擊的形式。因雷電所產生的電磁能量高達幾十萬伏特，雷電的這一特點是造成鐵路信號干擾的直接因素。由于雷電在瞬間釋放的電磁能量極高，電流甚至能達到二十萬安，并且持續時間很長，而鐵路上的鋼軌對于這個極大的脈沖有很大的阻抗功能，使雷電放電的電流大部分流入土地。但是，在接地電阻的影響下，雷電放電的電流就容易在入地點的周圍形成另一種強大的電流。

因雷電而引起的鐵路信號設備危害很常見，其中最為常見的危害有：

①信號設備很多屬于地面突出物，而雷電脈沖將在信號設備上產生過電壓和過電流，進而損害信號設備。

②室外信號設備等存在很多接地系統，如果接地的電阻出現不均衡的分布時，在遭遇雷擊過后就會出現很大的電位差，這就極易造成信號設備的損害甚至是人員傷亡。

③室外信號設備在遇到雷電時，尤其是嚴重的雷擊過后，產生的巨大電流會沿著鋼軌或電纜線路傳遞，很容易使室內設備嚴重受損。

綜上所述，對于鐵路信號設備進行一定的防雷措施是很有必要的，只有完善信號設備的防雷措施，才能保證設備的安全運用。

2 鐵路中的信號設備有關防雷措施

防雷是一項要求很高，操作復雜的工作，若要進行有效的防雷措施，就需要從綜合防雷和具體防雷兩個方面進行分析，我們不可能僅僅依靠幾種先進的防雷措施加上先進的防雷裝置就能完全避免雷擊現象的發生，完全消除過電壓等造成的對信號設備的影響。因此，必須根據雷害的破壞途徑進行綜合分析，排除可能導致雷擊破壞的因素，利用綜合防雷的措施方法，避免雷擊對信號設備的損害。而常見的綜合防治方法有接閃法，也就是通過避雷針等避雷設備的使用最大限度的做到雷電向大地流入。此外還有均壓和屏蔽的防治方法，分流也是重要的防雷措施。

具體的防雷措施有以下幾種：

第一，埋設網狀的接地設備，這是鐵路信號防雷中的常用手段。在建筑物中埋設電力線纜，將信號樓與通信樓之間采用公用的接地系統，使每座樓中的電子設備能夠共同使用一組接地裝置，而形成統一的聯合接地網。下面我們可以進一步分析接地設備的相關工作原理，首先，雷電在接地設備的作用下，將電流大量的引入大地；然后，把引入的電流在進入大地時做到雷電分流處理，避免過電壓的出現；再次，均衡處理建筑物中各點之間的點位，嚴禁出現電位差進而危害設備的現象發生；最后，必須做到建筑物能夠最大限度的接地，避免雷擊時對接地點電位造成影響而損壞設備。

第二，盡量采用光纖電纜數據通信和測控技術的接口電路，這種電路非常靈敏，并具有較強的抗電磁干擾的能力。例如，計算機聯鎖設備中設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的電路，對數據接口電路來講，采用光纖電纜是最好的防雷措施。

第三，信號系統中的電壓來源主要靠感應的雷電干擾和電磁干擾以及靜電和無線電干擾等作用而產生。而鐵路信號設備中尤其是那些鋪設在室外的電纜電線更容易受到雷電的干擾，造成進一步的破壞，因此，必須對此做出一定的防護措施。常見的手段就是在信號設備接入口串接相應的電流保護設施，最大限度的抑制雷電對信號設備產生的過電流，避免因過電流在微電子等設備中的流入而造成的破壞。

第四，采用避雷針來防護直擊雷的影響。避雷針通常為一根端部磨尖的鐵棒，通過接地引下線將地電位引至針尖，比被保護物優先產生上行先導，與雷云的下行先導相遇，從而達到引雷入地的效果，使建筑物免受雷電的襲擊。預放電型避雷針利用了雷云產生的空間電場強度，使周圍的空氣發生電離，空氣離子在空間電場的作用下加速接近雷云，從而使迎面先導提前與雷云的下行先導相遇，使得引雷的可靠性和半徑提高，增強了保護性能，因此，可以用預放電型避雷針來保護鐵路信號設備。

鐵路信號設備的防雷問題是一個綜合性的工作，不但要注重設計的合理性，更要重視施工工藝技術。只有設計、施工共同發揮優勢，才能確保鐵路信號設備的防雷可靠性，提高防雷質量。

3 鐵路中信號設備的防雷分析

隨著我國現代科技水平的提高，鐵路信號設備不斷實現電子化，并且該趨勢進步的幅度很大。微電子設備能否實現穩定的運行是現在面臨的重要問題。由于雷電所釋放的電脈沖而產生的過電壓以及過電流會嚴重破壞電源系統和信號的傳輸通道，進而威脅鐵路的正常安全運行，因此，加強完善信號設備的防雷工作是當前重要的工作。

為有效的防止雷害影響造成的設備故障發生，給正常的運輸生產秩序造成嚴重影響。在電源防雷方面，我們在電源屏前加裝交流電源防雷保安器，提高了信號兩路電源對由雷電所產生的靜電場、感應場和幅射場的干擾能力；在地線整治方面，根據不同電阻率的土壤，采用不同的材料構成接地網，使每個站的防雷地線都在規定范圍內。在機房環境方面，采用法拉第籠進行電磁屏蔽，有效抗御直擊雷，并降低雷電電磁干擾。經過改造，目前，信號設備防雷能力得到提高，事故明顯減少，在防雷工作上取得了一定的成效。

4 結束語

現在，對于鐵路建設中的信號設備防雷工作的要求越來越嚴格。它已經是鐵路部門集中注意的綜合性問題，要完善信號設備的防雷系統必須從接地網路結構設計以及設備材質的選擇等方面進行同步實施。并在此基礎上做好防雷設計以及防雷施工工作，在兩方面共同的作用下，才會實現鐵路中信號設備的高效防雷效果。

參考文獻

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