鐵路信號設備雷電危害與防護探討

　　[摘 要]鐵路系統(tǒng)為不同城市間的貿(mào)易往來和人們的出行提供了極為便利的條件，不僅速度快，承載能力強，而且價格低，安全穩(wěn)定，近些年，在我國取得了迅速的發(fā)展。鐵路信號系統(tǒng)是鐵路系統(tǒng)中的重要構成部分，為整個系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效的運行提供了基本保證。但由于信號系統(tǒng)的復雜程度高，容易受到多種不同因素的影響而被破壞，比如：雷擊、暴雨等等。因此，鐵路工作人員要充分做好信號系統(tǒng)的防護處理，避免其受到雷擊的影響。本文討論了鐵路信號設備雷電危害以及具體的防護措施。
　　[關鍵詞]鐵路信號設備；雷電危害；防護
　　中圖分類號：S493 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）24-0241-01
　　一、雷擊對鐵路信號系統(tǒng)的影響
　　雷擊對鐵路信號產(chǎn)生較大的影響，限制了信號的正常傳輸以及系統(tǒng)的穩(wěn)定運轉。將雷擊對鐵路信號的影響分為如下幾類：
　　1.電磁脈沖的影響
　　在雷擊中鐵路信號系統(tǒng)之后，產(chǎn)生電流脈沖，鐵路信號如果沒有在建設中采取防雷措施，信號擊中以后，系統(tǒng)中產(chǎn)生大量的脈沖，增加了信號強度，破壞系統(tǒng)的內(nèi)部結構。
　　2.電磁感應的影響
　　電磁傳輸中，鐵路信號可能會被雷電干擾，當雷電作用于系統(tǒng)以后，將會影響其正常的運行。如果系統(tǒng)的線路存在問題，設備沒有合理連接，都會導致系統(tǒng)被雷電所干擾。云層以及帶電云層的放電，又被稱為感應放電，是在電源以及相關接線中產(chǎn)生的感應過壓電，進而產(chǎn)生電磁感應，造成危害。如果在地下的電纜中存在感應雷，流入信號設備當中，位于接線終端的設備將會受到破壞。
　　3.軌道電路的影響
　　在鋪設鐵路軌道時，為了提高鐵路的行車安全，要將鐵軌修建在水平高度線上方，但是這種建設方式可能會引發(fā)鐵路內(nèi)部電路高度更高，更加突出，會成為周圍環(huán)境中雷電擊中的主要目標。
　　4.沖擊波的影響
　　雷電具有極高的電壓，當鐵道系統(tǒng)中的導軌被雷電擊中以后，在鐵路中會存在一股強烈的沖擊波，沖擊波的破壞力極強，可能流入系統(tǒng)當中，進入供電線纜，導致系統(tǒng)整體癱瘓，當情況嚴重時，會造成放電通道中的建筑結構、電線以及設備被損壞，更嚴重者會引起人員的傷亡。
　　5.雷電浪涌的影響
　　當鐵路軌道系統(tǒng)被雷電擊中以后，一方面會對信號系統(tǒng)構成破壞，另一方面也會影響到其他系統(tǒng)的正常運行。由于計算機系統(tǒng)彼此之間是相互連接的，所以在雷電的作用下，形成電流以后，會向計算機內(nèi)部傳輸，進而傳輸?shù)狡渌�的計算機系統(tǒng)當中，影響計算機的正常工作，導致計算機被損壞，附近的電子設備都被損壞，不能正常工作。雷電浪涌往往會導致鐵路信號被干擾，無法開展常規(guī)的通訊�，F(xiàn)階段我國鐵路信號設備中，產(chǎn)生危害最顯著的就是雷電浪涌。
　　6.直擊雷的影響
　　直擊雷借助于帶電的云層，向地面的某一點或者一些點完成放電，造成鐵路系統(tǒng)中設備受到損壞。包括：鋼軌以及信號傳遞線路。在鐵路系統(tǒng)的運行中，系統(tǒng)受到雷擊的概率并不高，但是在前期進行設備的制作階段，會將大量的微電子設備裝入其中，這些設備極為精密，同時，缺乏對雷電的抵御能力，當天氣情況惡劣，持續(xù)發(fā)生雷擊時，可能會對這些設備構成不利的影響，有可能導致一些信號癱瘓，鐵路運輸無法正常開展，甚至引發(fā)人員的傷亡。
　　二、鐵路信號設備防雷電的重要性
　　雷擊對于鐵道系統(tǒng)的破壞，是通過三個方面來進行的，分別為：電源、軌道和電纜。只有做好這三個方面的防雷工作，才能避免受到雷電侵害。通常在系統(tǒng)中，高壓絕緣層的下部設置交流電源，實現(xiàn)對電源的有效保護。如果系統(tǒng)內(nèi)部的避雷設備出現(xiàn)故障，高壓電源就會在雷電下裸露。軌道的材質(zhì)是鋼鐵材料，導電性極強，同時，鋪設的高度尺寸高，處于一個相對空曠的環(huán)境中，受到雷電擊中的概率較高。在垂直電場的作用下，可能會使系統(tǒng)受到影響。近一段時期，我國高鐵系統(tǒng)飛速發(fā)展，已經(jīng)處于世界領先地位。信號系統(tǒng)的復雜程度較高，很難保證不出現(xiàn)故障，所以，只有做好系統(tǒng)的防雷處理，才能維護鐵路系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運行。
　　三、鐵路系統(tǒng)降低或者避免受到雷擊的措施
　　1.前期準備
　　將預防作為工作而重點環(huán)節(jié)，對鐵路設備防雷系統(tǒng)的建設進行全面的保護，做好雷電環(huán)境的綜合評價，從下述幾個方面開展工作。第一，調(diào)查并收集鐵路周邊環(huán)境的天氣狀況、地理條件、雷電情況，結合實際的氣候特點和條件，采用有針對性的防護措施。第二，做好前期的規(guī)劃，中期的管理以及后期的保護處理，要不斷進行技術創(chuàng)新，在系統(tǒng)中多使用先進的技術和工藝，將直接雷的防護處理與間接雷的防護處理工作有機的結合起來，實現(xiàn)系統(tǒng)綜合性的防護設計；第三，要結合鐵路所在地的雷電等級和信號系統(tǒng)的狀況，設置鐵路信號設備防脈沖干擾的程度，合理選擇防雷材料，要綜合考慮鐵路所在地的環(huán)境因素，保證材料選擇的合理性。
　　2.避免雷擊的具體措施
　　第一，防雷設備的安裝。防雷設備的品種較多，要依據(jù)鐵路所在地的情況合理選擇，包括避雷針、避雷網(wǎng)和避雷線。在現(xiàn)階段的鐵路建設中，應用較多的是避雷針，不僅資金投入量小，而且操作簡單便捷，安裝復雜程度低。在安裝避雷針以后，可以在確定的范圍內(nèi)對建筑發(fā)揮保護作用，避免雷電擊中目標范圍中的建筑。避雷線與電線狀的設備相類似，和避雷針進行對比，覆蓋面積小，往往只能對特定的建筑進行保護。避雷網(wǎng)的防護范圍較廣，可以實現(xiàn)大范圍的保護，弊端是資金投入量較大。
　　第二，使接地系統(tǒng)得到進一步完善。在信號系統(tǒng)中，設置安全地線，屏蔽地線以及防雷地線，借助于共用的接地系統(tǒng)，將地線引出。將室內(nèi)信號設備的接地裝置布置成網(wǎng)狀形式，不允許將開關、熔斷設備、斷路設備布置在接地導線上。不同的接地體、建筑周圍環(huán)形裝置相互連接，構成了地網(wǎng)；水平形式和垂直形式的接地體、在建筑外部環(huán)繞，最終呈現(xiàn)出環(huán)狀結構，形成了環(huán)狀接地體，由于鋪設環(huán)境的影響，可能最終成為L形狀或者U形狀。如果機械間在兩側布置了其他的建筑，并不是一個單獨的結構，需要將一字型的接地裝置布置在信號樓的前方或者后方，實現(xiàn)與接地網(wǎng)的合理連接。將石墨電極、銅包鋼等材料應用于垂直接地體，也可以應用其他的新型材料，或者將石墨接地體應用于電力牽引區(qū)間。
　　第三，優(yōu)化環(huán)境。為了避免雷擊對設置在室內(nèi)的系統(tǒng)產(chǎn)生不利的影響，要對設備周圍的環(huán)境條件進行優(yōu)化處理。將系統(tǒng)進行絕緣式覆蓋，避免雷擊對系統(tǒng)產(chǎn)生不利作用，也可以增大軌道電流阻力，降低雷擊所產(chǎn)生的影響。信號工作人員要在具體的工作中將系統(tǒng)的避雷保護措施進行不斷地優(yōu)化和完善，查看系統(tǒng)中是否存在容易引發(fā)雷擊的目標，如果存在這類目標物，要及時處理或者除去，當出現(xiàn)雷雨天氣時，不允許使用通訊設備。用于布置和信號相關設備的箱體，要妥善保存，做好絕緣保護，保證箱體結構良好的絕緣性和屏蔽性，滿足電磁的屏蔽要求。在鐵路系統(tǒng)當中，機械中心是一個重要的指揮中心，只有指揮信號正常發(fā)出，才能保證整個鐵路系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運行。所以要做好機械中心的防雷保護，將防雷裝置布置在機械中心周圍，結合環(huán)境條件，選擇適當?shù)姆览状胧�，保證系統(tǒng)的指揮中心可以穩(wěn)定、安全的工作。
　　結語
　　雷擊對鐵路系統(tǒng)的危害很大，如果鐵路信號系統(tǒng)被雷電擊中，可能會導致鐵路系統(tǒng)的癱瘓，影響其正常的運輸。所以，必須做好鐵路信號系統(tǒng)的防雷保護。工作人員要結合被雷擊中的幾種形式以及鐵路周圍的環(huán)境條件，綜合分析，選擇適合的防雷措施，優(yōu)化系統(tǒng)的室內(nèi)環(huán)境，完善接地，充分保護信號系統(tǒng)的安全，為鐵路的穩(wěn)定、安全運行提供保障。
　　參考文獻
　　[1] 解瑞.淺析鐵路信號設備雷電危害及防護[J].微計算機信息，2014（4）：37-38.
　　[2] 杜明陽.淺析鐵路信號設備雷電危害及防護[J].城市建設理論研究：電子版，2014（30）：46-47.
　　[3] 謝永超.鐵路站場通信系統(tǒng)雷電防護方案的研究[J].自動化技術與應用，2011（02）.

相關熱詞搜索：雷電 危害 防護 探討 設備