摘要：鐵路信號(hào)設(shè)備是關(guān)乎列車(chē)安全和運(yùn)行效率的關(guān)鍵設(shè)備。由于在軟環(huán)境條件下運(yùn)作的高精度要求，其易受各種電信號(hào)干擾的影響，一旦發(fā)生信號(hào)中斷，就可能導(dǎo)致嚴(yán)重的列車(chē)事故。基于此，本文探討了鐵路信號(hào)設(shè)備防雷技術(shù)的必要性、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、防雷原理與技術(shù)、應(yīng)用需求、雷電對(duì)信號(hào)設(shè)備的破壞方式以及防雷技術(shù)在鐵路信號(hào)系統(tǒng)中的應(yīng)用。為了給鐵路信號(hào)設(shè)備創(chuàng)造安全穩(wěn)定的應(yīng)用環(huán)境，必須采用防雷系統(tǒng)提高信號(hào)設(shè)備的保護(hù)力度，防范自然界中雷電對(duì)信號(hào)設(shè)備的干擾，提高信號(hào)設(shè)備的抗雷性能，保障鐵路信號(hào)系統(tǒng)的安全性。
隨著電子信息技術(shù)及通信技術(shù)的發(fā)展，鐵路信號(hào)設(shè)備中各類電子設(shè)備的應(yīng)用越來(lái)越多也越來(lái)越廣泛，作為鐵路安全運(yùn)行和運(yùn)輸效率提升的技術(shù)支撐保證，鐵路信號(hào)設(shè)備的重要性不言而喻。鐵路信號(hào)設(shè)備是在軟電環(huán)境下工作的精密儀器，容易受強(qiáng)電的脈沖信號(hào)干擾，尤其在受到雷擊等強(qiáng)脈沖干擾時(shí)，極易因信號(hào)通信受阻而導(dǎo)致高鐵列車(chē)發(fā)生追尾事故。為此，應(yīng)不斷從鐵路信號(hào)設(shè)備故障事故中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)科學(xué)的防雷技術(shù)降低雷擊對(duì)鐵路信號(hào)設(shè)備的干擾和破壞，提升信號(hào)設(shè)備的安全穩(wěn)定性，提高鐵路安全運(yùn)行質(zhì)量。
一、鐵路信號(hào)設(shè)備面臨的雷害類型分析
1、直接雷擊。當(dāng)鐵路信號(hào)設(shè)備處于雷暴活動(dòng)區(qū)域中，雷電可能會(huì)直接對(duì)信號(hào)傳輸線、鋼軌或者建筑造成點(diǎn)擊，從而導(dǎo)致鐵路信號(hào)設(shè)備的運(yùn)行出現(xiàn)問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，直接雷擊發(fā)生在鐵路信號(hào)設(shè)備上的可能性并不高，但目前大部分鐵路信號(hào)設(shè)備對(duì)于直接雷擊的防御能力較弱，有些設(shè)備甚至根本沒(méi)有防御能力，一旦發(fā)生直接雷擊問(wèn)題的時(shí)候，就會(huì)對(duì)鐵路信號(hào)設(shè)備造成嚴(yán)重的破壞，威脅到鐵路系統(tǒng)運(yùn)行的安全。
2、軌道電路。我國(guó)鐵路系統(tǒng)中軌道電路主要由鋼軌構(gòu)成，其位置一般要高于地平面。由于這種建設(shè)的方式，在雷雨天氣時(shí)，雷電容易由鋼軌進(jìn)入到軌道電路，進(jìn)而破壞鐵路信號(hào)設(shè)備。同時(shí)，雷擊可能會(huì)破壞軌道附近的橋梁、樹(shù)木等，從而影響鐵路的軌道電路。
3、感應(yīng)雷。當(dāng)雷云對(duì)大地之間進(jìn)行放電，或者雷云互相放電的時(shí)候，就會(huì)形成電磁感應(yīng)的現(xiàn)象。電磁感應(yīng)容易對(duì)附近的信號(hào)線路、信號(hào)電纜和埋地電力線形成影響，進(jìn)而損害鐵路信號(hào)設(shè)備。這一雷害問(wèn)題稱為感應(yīng)雷。與直接雷擊相比，感應(yīng)雷的危害程度較小，但鐵路信號(hào)設(shè)備中的電子元件數(shù)量較多，感應(yīng)雷不僅會(huì)影響設(shè)備當(dāng)前的運(yùn)行，還會(huì)為后期的維修帶來(lái)一定的困難。此外，感應(yīng)雷還容易引起鐵路信號(hào)設(shè)備顯示錯(cuò)誤的問(wèn)題，從而影響鐵路系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
二、鐵路信號(hào)設(shè)備防雷技術(shù)
1、接閃接入技術(shù)。日常提及的避雷針、避雷網(wǎng)、避雷帶等設(shè)施都是接閃技術(shù)的應(yīng)用情況，并將其統(tǒng)稱為接閃裝置。利用接閃技術(shù)在鐵路信號(hào)設(shè)備中接入接閃裝置。其避雷的原理是在雷電放電時(shí)的一定區(qū)域內(nèi)，依照特定的傳導(dǎo)線路，將高壓電流導(dǎo)入防雷系統(tǒng)的安全通道，通過(guò)通道將超大的電流釋放到大地，以防止雷電電流隨意釋放造成放電線路及設(shè)備受損。
2、均壓技術(shù)。雷電強(qiáng)電流在經(jīng)過(guò)接閃裝置的同時(shí)，電流傳導(dǎo)上線與下線之間將會(huì)產(chǎn)生超高的點(diǎn)位值差。此類電位差極易對(duì)防雷系統(tǒng)周邊處于相對(duì)地表零電位的設(shè)施形成閃絡(luò)效應(yīng)，從而造成電位差提升，導(dǎo)致電路設(shè)備的損毀，甚至?xí)＜暗街車(chē)藛T的安全。此時(shí)應(yīng)科學(xué)應(yīng)用均壓技術(shù)，即合理安裝均壓環(huán)等裝置，通過(guò)與對(duì)對(duì)地電位的不同導(dǎo)體間形成與母線連接，直至串行連接到接地裝置，以降低閃絡(luò)效應(yīng)的發(fā)生。如果室內(nèi)電氣設(shè)備、金屬設(shè)備同接閃裝置距離小于規(guī)范范圍，應(yīng)采取將粗導(dǎo)線等電位同接閃系統(tǒng)連接。雷電瞬間釋放時(shí)，室內(nèi)設(shè)備處于相同電位，即等電位島，從而有效消除設(shè)備間的不良電位差，并能有效防止因瞬時(shí)升高的地面電位形成的逆電位差現(xiàn)象。
3、屏蔽技術(shù)。應(yīng)用屏蔽技術(shù)建立防雷屏蔽系統(tǒng)，利用金屬網(wǎng)罩類導(dǎo)體構(gòu)成屏蔽結(jié)構(gòu)，并將鐵路信號(hào)設(shè)備保護(hù)在靜電屏蔽區(qū)域中，利用屏蔽系統(tǒng)外部與內(nèi)部的電場(chǎng)等效疊加，可實(shí)現(xiàn)對(duì)不良電場(chǎng)的有效屏蔽，以此完成對(duì)雷電沖擊波的電場(chǎng)終結(jié)。屏蔽技術(shù)的應(yīng)用前提，是屏蔽系統(tǒng)網(wǎng)狀外殼應(yīng)保證保持接地狀態(tài)。屏蔽技術(shù)是當(dāng)前比較實(shí)用的防雷技術(shù)，利用靜電屏蔽系統(tǒng)能夠利用有限的資金投入，保證鐵路信號(hào)設(shè)備的安全運(yùn)行。
三、鐵路信號(hào)設(shè)備的防雷措施
1、通過(guò)網(wǎng)狀接地系統(tǒng)進(jìn)行防雷。在鐵路信號(hào)體中需要在信號(hào)樓周?chē)裨O(shè)電阻小于 1Ω 的網(wǎng)狀接地線，通過(guò)其環(huán)繞的布局對(duì)鐵路信號(hào)的外設(shè)進(jìn)行有效的防護(hù)。其在防雷的過(guò)程中能夠有效的把雷擊電流引入大地，從而起到保護(hù)鐵路信號(hào)系統(tǒng)的重要作用。當(dāng)雷電對(duì)鐵路信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行傷害的時(shí)候，網(wǎng)狀防護(hù)線路能夠通過(guò)自身的電阻系數(shù)對(duì)雷電進(jìn)行有效的干擾和引流，并將雷電引入大地，之后再對(duì)雷電電流進(jìn)行分流，減緩雷電電壓對(duì)設(shè)備造成的危害。通過(guò)建筑物各個(gè)點(diǎn)位均衡電流的處理，避免點(diǎn)位差對(duì)設(shè)備造成的危害。一般建筑物都會(huì)有防雷的接地設(shè)施。網(wǎng)狀接地系統(tǒng)能夠很好的保障建筑物在防雷過(guò)程中的安全和穩(wěn)定。
2、建構(gòu)屏蔽接地柵。選用導(dǎo)電良好的鍍鋅銅條作為材料，在信號(hào)的頂部和周?chē)M(jìn)行建造，構(gòu)建成屏蔽接地柵，并且與地面的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接。從而有效的實(shí)現(xiàn)屏蔽接地柵穩(wěn)定防雷系統(tǒng)。基于信號(hào)樓里有大量的低壓電子和邏輯系統(tǒng)以及遙控系統(tǒng)等相關(guān)設(shè)施，這些設(shè)備具有小功率信號(hào)電路，很容易引來(lái)雷擊，因此，需要對(duì)其進(jìn)行專門(mén)的屏蔽和鋪設(shè)。運(yùn)用防雷技術(shù)原理和標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行整個(gè)屋面網(wǎng)絡(luò)布置，大小在 3m×3m、5m×5m、6m×4m左右，進(jìn)行壓環(huán)避雷帶點(diǎn)位連接。
3、進(jìn)行等電位連接。在室內(nèi)進(jìn)行合理的設(shè)備分類和線路分配。每逢金屬管線都需要進(jìn)行接地處理。由于分布的不均和金屬的串聯(lián)性，需要進(jìn)行等電位連接。這種方法可以通過(guò)對(duì)信號(hào)樓中的金屬部件以及鋼筋構(gòu)成自然的屏蔽接地網(wǎng)絡(luò)。能夠很好的額實(shí)現(xiàn)防雷屏蔽的作用。通過(guò)對(duì)雷擊和電流引入大地的效用能夠很好的對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)作。等電位連接對(duì)于入侵的高壓電擊能夠進(jìn)行有效的分流處理和起到保護(hù)作用。等電位連接在實(shí)際意義上是能夠有效的減低防雷空間金屬構(gòu)件和系統(tǒng)之間的電位差，能夠防止電流不穩(wěn)，從而從整體上防控雷電對(duì)各個(gè)部件的算壞。對(duì)于不同的內(nèi)層進(jìn)行合理的保護(hù)區(qū)設(shè)置。在進(jìn)行等電位連接布局的過(guò)程中需要對(duì)相互連接做到等電位處理，并且保證電位均衡，保持導(dǎo)體良好。對(duì)于防雷引流系統(tǒng)提供有效的低阻通道并且完成迅速的引流工作。
4、串接電流保護(hù)器。對(duì)于信號(hào)線路的電流保護(hù)，需要合格標(biāo)準(zhǔn)的電路電流保護(hù)器進(jìn)行浪涌電壓的過(guò)濾和屏蔽。能夠有效的防止電壓產(chǎn)生的電流和應(yīng)用電流傳入電子設(shè)備構(gòu)成的損壞。對(duì)于信號(hào)系統(tǒng)中浪涌電壓的成因是由于雷電干擾、電磁干擾、以及無(wú)線電干擾和靜電干擾等種種因素。因此，需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的串接過(guò)電流保護(hù)器件安置。通過(guò)對(duì)電流保護(hù)器件的安置，能夠有效的防止雷電對(duì)整體串聯(lián)線路和電路系統(tǒng)的干擾和破壞。在電流保護(hù)器件的作用下，能夠?qū)φw配電設(shè)施的電壓、電磁、無(wú)線電干擾、等等現(xiàn)象進(jìn)行有效穩(wěn)流處理和防雷安置。
鐵路信號(hào)設(shè)備防雷技術(shù)的選擇形式很多，可通過(guò)不斷的從鐵路信號(hào)設(shè)備故障事故中吸取經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)鐵路工程的實(shí)際情況合理選擇多種技術(shù)綜合的防雷體系，并有效采取分級(jí)的防雷手段。通過(guò)科學(xué)的防雷技術(shù)系統(tǒng)，可降低雷擊對(duì)鐵路信號(hào)設(shè)備的干擾和破壞，降低雷電、雷擊事故風(fēng)險(xiǎn)，提高信號(hào)設(shè)備的安全性，實(shí)現(xiàn)鐵路系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
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