铁路信号综合防雷智能监测系统的研究

丁明阳

中国铁路北京局集团有限公司天津电务段 天津 300140

铁路信号能够有效提高铁路运输的效率，保证铁路在运输过程中的安全性，实现铁路信号的信息化及信息化管理发展的主要方向。现代铁路信号在设备信息化管理方面具有一定的成就，比如微机联锁系统及检测系统都被广泛应用到实际生产过程。但是在现代铁路跨越式发展战略不断实施的过程中，大量的智能化、电子化及网络化信号设备中，其对于信号系统防雷提出了较多的需求。

1 铁路信号设备的防雷现状

相关研究表示，雷电电磁脉冲的干扰是导致信号设备损害并且降低寿命的主要因素。我国铁路大部分的车站及编组站都是在远离城市中心背景下创建，信号楼附近具有大型灯光桥、大型吊机等容易导致雷电的高大建筑物，并且在实现设备技术改造过程中，建筑物防雷的改造大部分都是同步进行，信号系统设备都是远距离大量的和室外信息收集对象及控制对象进行连接，从而导致轨道电路不平衡，容易受到瞬态过电压及雷击的损害。

2 信号综合防雷现状分析

（1）防雷模块状态缺少监管。现行2015版《铁路信号维护规则》明确带劣化指示防雷模块不需测试后，防雷模块运行状态的日常监管，主要靠劣化报警和人工巡检完成。不能主动掌握报警信息，中继站、线路所等无人站巡查不易，造成间隔周期长，防雷设备损坏劣化得不到及时的发现与处理。

（2）防雷模块更换流程繁琐。失效的防雷模块需要及时的更换，而目前备品备件集中在段、车间中，特别是大量无人值守车站（中继站）备品备件并不充分。日常巡检中又不可能随身携带大量备品备件，即使携带，也存在和现场损坏防雷器件型号匹配不一的问题。因此对于车站损坏防雷器的更换，需要巡查人员第一次发现记录，然后第二次前往时携带更换，这样造成人员工作量、费用增加的同时，也存在安全隐患。

（3）信号楼综合地网阻值测试繁琐。车站信号楼综合地网阻值测试，主要靠人员按期检测。需要携带设备，现场打桩拉线、手工记录，耗费日常工作时间，增加了工作人员的工作量。由于地阻的测试值与环境、地形、打桩位置、测试方法、测试人员素质有关，因此地阻测试对测试人员的素质，也有比较高的要求。

3 铁路信号微机联锁系统防雷技术研究

（1）加强防雷屏蔽设备的安装。防雷屏蔽设备能有效避免信号设备受到直接雷击，信号设备有很大的户外设备比例，必须保证这些设备具有良好的电磁屏蔽能力以及防直接雷击能力，才能保证设备在恶劣环境下的正常运转。铁路信号机械室中的继电器室、控制台和机房电源等的接地汇集线在进行等电位连接过程中需要根据实际情况按照网格形、环形或者条形的方法进行连接。机械室内部各种组合架、电源走线架以及机柜等设备需要安装有效的绝缘装置，减少其与地面以及墙体的接触，并且在室内对机械设备做好防雷接地工作，防止雷电发生时电荷无法及时导出而给机械设备带来的损伤，减少地电位差值。铁路信号设备需要安装专门的防雷保安器，设置各级电源防雷箱，保证铁路信号设备的电源系统的稳定运行。其中一级电源防雷箱安装在电务综合开关箱中，二级防雷箱安装在电源屏电源输入端。在进行信号机防雷时，需要在各个接线排的端子中增加防雷保安器，加强对铁路信号设备的综合防护，避免信号机受到雷电攻击出现工作障碍。

（2）组合架的连接。在具体的设备机械建筑中，对于同一排组合架之间的等电位连接系统都是通过导线串联实施的，而这种导线通常为多股铜丝导线，横截面积较大，若串联电路中某一点出现连接故障，整个组合架的等电位就实现不了，故为了避免这种问题的出现，可以考虑采用并联的方式对等电位电路进行连接。

（3）加快排流。由于铁路信号设备的管辖范围随着铁路运营的需求越来越大，铁路信号设备的连接范围也在扩大，而通常设备与铁轨是直接相连的，与设备机房的多重防护相比，铁轨是直接裸露在外界的导电体，若遭遇雷雨天气，则更易受到雷电侵袭，从而造成铁路信号设备的损坏，因此，对于铁轨来说，要实现有效的排流，加快电流的入地速度，从而将威胁降到最低[1]。主要的措施体现在对建筑物的屋顶、电源入口、室外轨道电路等地方安装可靠的防雷设施，通过多个设备分流，加快电流的入地速度。

（4）接地汇集线及等电位连接。对铁路信号设备的机房、继电器室、电源室要进行接地汇集线的连接，保证设备机房在雷雨天气能够与其他供应室保持连接状态。其次，对于机房的所有设备都应当设计相应的绝缘方式，在设计时也要注意机房设备的防雷和安全地线与接地汇集线连接。对于设备机房占地面积较大的地方，要增设单点冗余地线再连接到接地汇集线，对于不同楼层的设备机房的接地汇集线连接也要注意可以增设不同建筑的总接地汇集线，以便于后期维护工作的进行。

（5）信号设备室内感应雷防护。信号设备室内感应雷的防护包含法拉第屏蔽笼设置、信号设备接地汇集线等电位连接设置这两项措施。其作用为LPZ1区：电路中的浪涌通过边界上分流和边界上的SPD得到限制，减小了外部电磁场在建筑物内的感应浪涌。同时雷电电磁场能被空间屏蔽衰减，保证信号设备在电磁场空间中免受感应雷的干扰及过电压损坏。法拉第屏蔽笼及信号设备接地汇集排设置、材质及安装要求应满足《铁路信号设备雷电及电磁兼容综合防护实施指导意见》及《铁路防雷及接地工程技术规范》（TB10180-2016）要求。

4 结语

整体防雷技术是电气电子设备系统最有效的防护技术，它运用均压、屏蔽、分流和良好地网导流等理论，很好地应对了雷电对铁路信号设备的电磁干扰问题和电路破坏问题，总的来说，铁路信号微机联锁设备是一套系统工程，雷电防护应当全方位的考虑，综合治理，多层次设防，选用合适的防雷元件，利用科学的防雷技术，提高系统的整体雷电防护水平。