铁路信号防雷设备技术分析

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摘 要：随着现代技术的迅猛发展，铁路运输的发展也越来越有优势，铁路信号也逐渐向着高技术的方向发展，只有铁路信号稳定持续才能给铁路运行提供良好的前提。铁路信号设备担负着保证安全行车和高运输效率的责任，是铁路运输的最高支持，保证运输正常首先要保证铁路信号设备的稳定。然而，自然界雷电的发生，给铁路信号设备带来极大的威胁与破坏，这就要求人们时刻保持对铁路信号系统的安全检查以及及时做好防雷电问题。因此，做好雷电防护工作尤为重要。
关键词：铁路信号；防雷技术；防雷装置
铁路信号设备在保障铁路行车安全和提升运输效率方面起到重要作用，但由于电子设备本身的特点，其工作环境属于弱电运行，在雷电天气时，雷击放电，非常容易引发事故，造成信号设备的损坏，带来极大的经济损失，直接严重威胁着铁路正常的安全运输。因而，采用先进的施工技术及科学可行的施工方案在对铁路信号防雷过程中显得极为重要。
一、雷电对铁路信号设备的危害
1.电磁脉冲影响。在铁路信号设备的工作中遇到铁路信号设备周边的建筑遭到雷击，雷电所含有的超高压在击中建筑时会向周边产生较强的电磁脉冲，这些电磁脉冲对铁路信号设备的冲击会在铁路信号设备中产生过电压或是过电流从而导致铁路信号设备故障或损坏，影响铁路信号设备的正常运行。
2.电磁感应。在雷雨天时，雷电在雷云中或是放电时，户外的电力线、信号线等会处在一个强磁场内，从而在电力线、信号线中产生电磁感应电流，这些感应电流通过线缆进入到铁路信号设备终端，将会对铁路信号设备的正常使用造成严重的影响。
3.冲击波。在铁路信号设备的运行过程中，如防雷装置未能产生效果，将会导致雷电侵入到铁路信号设备中，雷电所具有的高波幅值会导致变压器的初、次级绕组过载击穿从而导致雷电侵入到交流低压电源中，雷电所形成的冲击波会对低压侧的铁路信号设备造成损坏。当雷电所形成的冲击波电压幅度较低时，其侵入到线路时会被变压器的初、次级回路所阻隔，从而使得雷电冲击波通过变压器的绕组间的分布电容以耦合的形式侵入到低压系统中，并在铁路信号设备电源系统中产生过电流和过电压损害。
4.雷电浪涌。在铁路信号设备运行时，周边范围内的雷电会导致铁路信号设备的通信线路中产生感应电流浪涌，相较于直接雷击雷电浪涌更难防护，为更好的保护铁路信号设备，需要加强对于铁路信号设备防雷措施的研究。
5.直接雷击。直接雷击指的是雷电直接击中钢轨或与其相连的其他设备从而使得雷电直接作用在铁路信号设备的信号传输线路中的一种电击。
雷电对于铁路信号设备所造成的危害主要分为直接雷击和感应雷击两大类，其中当铁路信号设备直接遭到雷电袭击时，雷电所具有的超高压及大电流涌入地下时会在雷击点附近形成极高的对地电压，会对铁路信号设备产生巨大的损坏。感应雷击时，铁路信号设备线路中所产生的过电压、过电流等会对铁路信号设备系统中的电子设备造成极大的损坏。相较于直接雷击所造成的影响，感应雷击的损坏较轻但发生的机率更高，影响范围大。
二、铁路信号综合防雷的技术与实施
铁路防雷装置是能够保证在信号源受到雷电袭击时，及时将雷电带来的过大电压以及过大电流直接导入地下，保护铁路信号系统装备不受到雷电侵害的一种装置，在铁信号受到雷电侵害时不受损坏，保证信号系统的正常工作。
1.避雷器
避雷器是一种很常见的室外防雷装置，其作用是为了避免裸露在外的高层建筑物或者高压轨道电缆或传输装置受到雷电袭击。避雷器又称为接闪器，是一种金属装置，可以用来直接接受雷电的袭击。避雷器由避雷针，避雷线和避雷带三部分组成。避雷针是一段金属装置，也就是一段金属杆，直接安装在高层建筑物的最顶端用于接受雷电；避雷线是安装在高压输电线上的金属线，用于保护高压线路不受到雷电袭击；而避雷带是避雷器的金属带和金属网，用于保护地面设备以及建筑物。
2.室内防雷
室内防雷主要是对电子信号设备加装电压过高时的一种保护装置，一旦设备遭到雷击，安全保护装置立即释放能量，进而起到保护设备的作用。室内防雷技术一般分为两种，即电源线路防雷和传输线路防雷。
（1）电源线路防雷。所谓电源线路防雷，就是为了防止设备受到电击时，过大的电压以及电流通过电源线对计算机以及电子设备造成损害。一般的雷电防护装置不能保证在电子设备受到雷电击中，一次性释放所有高压电流，电源线中仍然存在残余的高压电流，为了保证电子设备信号源不受到二次侵害，铁路人员应该采取分级保护装置，逐渐的将高压电流导入地下。也就是要在信号源总线处安装首级高压雷电释放装置，其次应该在距离手机雷电释放装置至少5m处安装次级电源避雷器。
（2）信号线路防雷。信号线路是一种室内与室外的联通装置，保证信息传输的安全，所以信号线路两端电子集成设备相当多，密集程度非常高。科技发展迅速，电子集成线路智能化也越来越高，从而造成了电子信号源承受高压电流的能力下降，一旦电子信号源受到雷击，设备在受到过压电流时损坏率非常高，降低了铁路运输信号传输的可靠性。所以在信号源两端加装安全防护装置必不可少，只有这样才能保证信号设备的可靠性，保证信息传输的安全性。
3.室外防雷
（1）在进行室外防雷的时候，要将室外的信号设备放到，一个能够与大地具有良好的连接的金属箱或者是金属盒里面，这样就能够保证信号系统，能够对于雷电的电磁脉冲起到良好的屏蔽的作用。
（2）在与信号设备进行连接的时候，一定要使用屏蔽电缆，而且在使用屏蔽电缆的时候，一定要使屏蔽电缆的屏蔽层进行良好的接地。
（3）在进行室外防雷的时候，要对于室外的信号系统设备集中的安装避雷针，这样做是为了防止雷电对于设备进行直击的时候，能够最大的程度上保护信号设备不受伤害。
三、铁路信号防雷的系统需要注意的问题
1.对于铁路信号防雷系统要进行全面的整体的考虑，系统实施防雷措施。铁路防护系统是一种系统的工程，不能够单靠一方面的防护系统，这样不能够很好的保证信息传输的有效性。应该根据国家和铁路的技术标准，针对不同铁路段进行详细设计分析，制定整体实施方案，规范进行工程设计，从内到外，从天面到地面，从强电到弱电统筹综合分析，制定可行实施方案，对建筑物以及鐵路信息传输的避雷器，室内接压器以及雷电通过电缆导入进行全面规划，设计出标准的可行性方案。
2.对于铁路信号来讲，雷电入侵的方式有很多，可以通过电源线的引入，可以通过分线盘电缆线的引入，可以通过控制室的天线引入等等。因此对于铁路信号防护装置要求不能只有单一防护一部分，要进行多级分层防护。尤其是要在信号源两端安装二级防护装置，保护信号源在受到雷击时能够很快的将高压电流引入地下，同时要求铁路人员根据铁路信号特点已及雷点分布状况等不同情况综合考虑，制定出不同的信号设备系统防雷。根据信号防雷系统的要求，实行能量配合原则，达到防雷防电功能。
总之，随着交通运输业的发展，铁路运输发挥的角色也越来越重要，铁路信号系统的安全是我们要尤为重视的问题。然而雷雨季节，却给铁路的安全出行带来了很大的困扰。相关铁路部门应建立完善的铁路运行安全机制，避免雷雨天气铁路信号的不稳定，保证铁路系统的安全运行，方便铁路交通的安全运行。
参考文献：
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[2]刘斌.提高铁路信号系统的安全性能及其对策[J].科技风，2017（20）.