雷电对铁路信号设备的危害及防雷整治研究

摘 要 随着科学技术的快速发展，铁路信号设备信息化程度得到快速发展，但是，先进的铁路信号设备基本上都是在弱电环境中运行，很容易受到雷电等电磁环境的干扰，雷电产生的强大電流会造成电磁场瞬间变大，雷电释放的电流和电压会破坏铁路信号设备。本文根据雷电对铁路信号设备的危害和防雷整治进行研究，首先介绍雷电对于铁路信号设备的破坏，然后介绍了雷电类型和防治的措施。本文根据雷电对铁路信号设备的危害进行研究，希望可以增加我国铁路信号设备对于雷电的预防。

关键词 雷电;铁路信号设备;危害

铁路可以促进经济的发展，我国已经建成八纵八横的大铁路网，也已经开通大重载列车，万吨列车等，铁路信号设备也随着进行改进。随着信息化技术的发展，铁路信号设备也已经世界最先进的信号设备。铁路信号设备中含有大量的电子元件，电子技术在信号设备中也得到大量的使用。因为电子元件比较脆弱，耐压小、耐流小的特点，很容易被雷电破坏，也是信号设备中最脆弱的部分。在一定的区域中，信号设备被雷击的数量，每年都不一样，有的车站和地区信号设备被雷击中的概率比较大。

1 雷电对于铁路信号设备的破坏和防雷措施

1.1 雷电的形成

在雷雨高发季节，雷雨天气和中小尺天气系统有密切的关系，暴雨、强风、雷电等强对流天气基本上出现在50到300公里的范围中。雷电产生在大气层，主要是大气层结构不稳定，动力化强，在强大的上升气流的影响下，在高空流场中，当高层气流辐散，低层气流辅合，尤其是低层气流辅合强烈的时候就很容易产生雷电和暴雨。这种雷电的生命周期比较短，但是产生的能量却比较大。雷电可以分为直击雷、感应雷两种，直击雷是电子线路或者电子设备直接击中，雷电强电压支架作用在设备表面，大电流直接进入设备。可以想象，直击雷拥有很高的电压和极强的电流，因为直接命中，所以破坏力强大，但是这种情况出现的概率比较小。感应雷是在带正电的积雨云和带负电的积雨云接触，下面的雷云就会形成静电场。这种静电场和其他电子设备附近大型物体和雷云形成巨大的感应电场，当雷击的时刻通过信号传输电路和其他导电的物品。雷云对传导物放电的电压和电流决定了感应雷的电压和电流。感应雷会和土壤、传导距离、感应高度、信号设备接地电路配置的电阻因素相关。所以，感应雷应该考虑很多因素。

1.2 雷电对铁路信号设备的破坏

雷电对于铁路信号设备的危害有两种，直击雷和感应雷。直击雷对于铁路附近的建筑设施、信号系统和线路的传输等进行直接雷击，这些建筑都会受到破坏，进而影响铁路信号设备的正常运行。感应雷是雷云之间或者雷云和大地进行放电，它会对附近的铁路信号设备、信号传输产生静电干扰或者比较强的电磁感应的现象，导致信号设备不能正常工作[1]。正常情况下，直接雷对铁路信号设备造成的危害比感应雷造成的比较大，但是直接雷发生的概率比较小，随机性比较强，所以防雷最主要的还是针对感应雷。

雷电干扰一般会入侵交流电源。如果没有避雷设备，强电流就会直接传导铁路信号设备低压的部分线路。因为轨道电路的传输线就是钢轨，钢轨周围的环境基本都在户外，很容易受到距离较大的雷电击中。即使在室内也有可能通过外部电缆被雷电击中，所以室内设备也要做好防雷工作和防雷设备的维护。

2 雷电类型和雷电防治措施

2.1 信号系统防雷

最近十几年在铁路信号设备上已经大量使用微电子控制设备提高铁路信号设备控制的准确性。在铁路信号设备的防雷保护已经出现天网、地网、微机控制室电磁屏蔽、综合接地和信号防雷系统等防护措施，也取得一定的防雷效果。但是室内微电子控制设备的雷击现象还是经常发生，经过一定的分析，认为还是感应电入侵和地电位反击造成的。为了做好铁路信号机械室设备的防护应该采取必要的措施。首先，对于铁路信号机械室应该使用法拉第笼的方法，来完成对于雷电电磁信号的屏蔽。在铁路信号机械室的法拉第笼的建设过程中，可以由屋顶雷电避雷网、避雷带和接电系统组成，利用对铁路信号机械室构建完善的法拉第笼可以有效完成对雷电所引起的电磁感应的屏蔽，保证铁路信号正常使用。然后，针对雷电引起的地电位反击问题，最重要的就是做好铁路信号机械室的等电位。在铁路信号机械室内出现多类接地系统，当遭受雷击的时候，接地电阻可能会出现接地电阻不均衡的问题，也会导致电位差和地电位反击。所以，相关人员应该做好铁路信号机械室内的地网设置。利用在铁路信号机械室设置单独接地系统之间的距离应该设置在25米左右。

在铁路信号设备的防雷保护中还应该加强对于室外铁路信号设备直击雷防护和防雷屏蔽，在铁路室外信号设备的柜、箱、盒等壳体上都应该具有良好的电气贯通和电磁屏蔽能力。在构建法拉第笼的过程中，构建在信号顶部和四周中主要使用导电良好的铜为主要材料进行地网的构建，针对铁路限号机械室内所有的大量的微电子设备都应该做好防雷保护，而且使用的屏蔽网的网格的规格应该控制在9平方米的范围之内，在地网的各处所使用的均压环应该进行等电位连接。

2.2 防雷系统的日常维护

铁路系统相关领导应该在雷雨多发的季节之前建立完善的防雷制度，每个铁路信号设备都划分责任人，建立雷电灾害预防预警机制，认真做好雷电灾害的数据收集。并且认真检查安装防雷装置的真实情况。铁路现场信号设备应该做到定期检查，检查的内容包括接闪器是否完整，连接处是否稳固，接地线是否破坏以及接地线的地面有没有异常情况。全面的防雷系统包括直击雷、侧击雷、感应雷、静电导出设备接地等。只有建筑物具备上述防雷的能力的时候，才能算是具备防雷的建筑，才能符合国家规定，保护企业的经济效益。

3 结束语

总而言之，大部分现代铁路信号设备已经实现电子化，越是复杂的电子设备越不稳定。铁路信号设备在雷电中依旧稳定已经是现代铁路科技人员解决的技术难题。即使最先进的电子技术也不能避免被雷电击中的可能，这就需要我们科学选择避雷系统，增加更多的防护系统来降低雷电干扰的风险。在保障信号设备正常运行基础上，在完善信号设备外部防护的同时，还应该加强信号设备内部的防护，降低雷电带来的重大安全事故，进而降低铁路信号设备的风险，增加企业的经济效益。

参考文献

[1] 涂序跃，刘敏军.铁路信号设备的雷害分析及防雷措施[J].电气化铁道，2006，（1）：40-42.

作者简介

王永宁（1991-），男，甘肃平凉人;学历：大学本科，助理工程师，研究方向：从事铁路电务信号工作。