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铁路信号防雷设备技术论文
铁路信号防雷设备技术论文【1】
引言：随着社会经济的快速发展，铁路提速技术的不断提高，铁路信号系统趋向复杂化、电子化发展。
由于雷电事故时常发生，长给铁路信号之间的设备造成故障，进一步影响铁路信号系统的安全使用，造成很多的设备隐患。
因此，如何做好设备防雷技术是铁路信号系统维护的重要课题，在当前经济高速发展的时代，加强铁路信号设备的防护，对提高铁路信号系统的稳定性具有很重要的意义。
铁路信号系统是由多种机电设备组成的复杂控制系统，对铁路运行的安全、高效、快捷起着至关重要作用。
雷电是发生在大气中的一种瞬时高电压、大电流、强电磁辐射灾害性天气现象，雷电灾害是“联合国国际减灾十年”公布的最严重的十种自然灾害之一，雷电感应是雷电放电的强大电磁场在邻近铁路信号系统导线或系统设备内产生的电磁感应脉冲，该电磁感应脉冲产生的过电压和过电流幅值并不太高，但由于现代铁路信号系统设备采用了大量微电子设备，微电子设备耐过电压和过电流的能力很低，雷电感应引起的电磁感应脉冲可以造成雷害。
信号设备是铁路运输的耳目，对行车安全关系很大。
为了更好的确保铁路信号系统的稳定性，保障铁路安全、高效运行，因此加强对于铁路信号系统防雷技术的研究是十分必要的。
一、铁路信号防雷设备的重要性。
(一)雷电事故影响铁路信号较大
近年来我国雷电事故越来越多。
随着社会经济的发展，信号系统已普遍被应用，但由于其防雷设备的不完善，造成的雷电事故逐渐增多。
每年的6-8月份是雷电的高峰期，雷电事故明显增多，由雷电造成的设备故障影响铁路运输安全现象较多，直接影响铁路正常运输，造成一定的经济损失。
仅6月份，全路因雷击造成信号设备故障147件，故障延时117个小时。
由以往事故案例总结，发生雷电事故的原因主要是因为缺少标准的避雷措施和设备，工作人员缺乏专业的避雷知识。
因此，铁路部门应建立工作责任，提高防雷措施，整治铁路信号防雷设备，积极处理问题，尽可能保证铁路运输的安全性。
(二)铁路信号系统设备多为微电子构成
目前，铁路上的安防监控设备都是电子产品，这些安防监控设备主要具有高密度、高速度、低电压和低能耗的优点，但其对雷电的过电压、电力系统操作过电压、静电放电、电磁辐射等电磁干扰非常敏感，因此，安防监控设备非常容易受到雷电的损害，结果会给整个监控系统带来损害，导致系统失灵，造成难以估摸的经济损失和安全方面的危险。
因此，提高铁路信号防雷设备的标准性，是减少灾害发生的根本。
铁道部在原有铁路防雷标准基础上，发布了《铁路信号设备电磁兼容及雷电电磁脉冲防护实施意见》。
其实施意见吸取了我国铁路信号多年的防雷经验，并借鉴国外成熟的防雷措施，包括地网设置、屏蔽设置等诸多综合防护措施，大大提高了铁路信号设备的防雷标准，进一步增强了设备防雷的可操作性。
同时实施意见还防雷设计、管理、验收、质量责任、雷害处理、设备的采购等细节内容，基本形成了信号设备雷电防护的综合框架。
目前，铁道部已经发布了《信号设计规范》，正在抓紧制定《铁路防雷、电磁兼容及接地工程技术规范》，努力提高信号设备防雷的设计和建设水平，进一步减少雷害发生。
二、铁路信号设备雷电防护分析。
(一)铁路信号设备遭受雷电的原因
(1)铁路信号设备的占地面积较大，并且很多信号设备分布在较高的山区上，还有的是在旷野中，构成易遭受雷电的特点。
(2)铁路的钢轨是雷电流的良好导体，与钢轨连接的信号设备就较容易受到雷电的袭击。
(3)自动闭塞和半自动闭塞的诸多信号线、控制线都是使用架空线，均架设在信号线路中，暴露在旷野中，在雷雨天气，保护措施较弱，极易受到雷电的威胁，线路中的大电流会串入信号机房，从而引起对内部设备的损害。
(4)信号机房存在较多的接地系统，其冲击接地电阻不均匀，在雷电袭击时，雷电流引起地电位差，也容易造成“地电位反击”，形成“不等电位”，威胁到机房人员和设备的安全。
从上述原因不难看出，为了提高铁路信号设备的防雷标准，一定要有良好的避雷设施、接地网等，采取完善的直击雷、感应雷防护措施。
同时在信号机房、计算机网络系统、信号传输系统、机房接地系统等采取有效的防护措施，在拦截、分流、均衡、接地、布线、布局等方面做好完善的综合防护。
(二)针对以上原因，应采取相应的防雷措施
(1)在各地的铁路信号设备加强防雷措施，在各地的机房上尽量安装防雷设备，尤其是暴露在旷野中的机房、铁路建筑物一定要做好防雷设施。
有关企业单位要严格按照防雷法规，通过正规的机构检测、完善本单位的防雷设施，避免贪图便宜，或者为了省事，请不正规的机构检测和完善防雷设施。
(2)通过有效途径加强防雷宣传，组织人员参加防雷有关知识培训，提高工作人员的专业知识和能力。
在雷雨天气，工作人员不要在开阔地工作，不能再金属旁避雨，避免遭受雷电的袭击;雷雨天气尽量少使用电器设备。
(3)信号机房或机械师建筑物要采取电磁屏蔽，安装避雷网;室外信号设备直击雷防护和屏蔽，机房信号设备安装好接地线。
三、综合防雷整治施工中应注意的问题。
(一)注意隐蔽工程的施工质量
施工和监管单位一定要保证隐蔽工程的施工质量，如果地网的某个地方一旦断开，就会形成“不等电位”，因此，地网的连接处一定要处理好，可采取焊接，并进行防腐处理。
(二)各级防雷器的参数要匹配
防雷器的通流量在分区分级的配置中要实现匹配，若出现不匹配现象，就容易出现在雷电流侵入时，后一级断路器先于前一级断路器脱扣掉下，造成系统停电的严重问题。
所以，要按以下原则进行配置：室外0区大于机械实1区，机械实1区大与机房2区，以电源防雷为例，信号楼引入之前为40KA以上，电源屏室前为20KA以上，微机房电源柜前为10KA以上。
为了参数的一致，防雷箱内防护断路器与电源的断路器最好选用同一个厂家的产品。
(三)组合架的连接
机械室同一排组合架之间的等电位连接一般采用大于10mm 的多股铜导线串联栓接，这种连接方式存在一定的缺点：如果某一个组合架的连接点接触不良就会导致所有组合架失去等电位连接。
如果采用与同一排组合架等长的30mm×3mm紫铜排与每个组合架并联连接，就能解决此问题。
参考文献
[1]高国志.雷击区信号设备防雷整治的探索[J].经济研究导刊，2010(13).
[2]刘勇杰，黄东升.关于青藏线接触网建成后防雷措施探讨[J].电气化铁道，2008(01).
[3]杨帆.铁路信号微机联锁系统整体防雷技术分析[J].西安石油学院学报(自然科学版)，2003(03).
[4]隋延民.青藏铁路格拉段电气化后接触网防雷措施探讨[J].西铁科技，2007(01).
铁路信号设备的雷电防护【2】
【摘要】 随着铁路信号设备向数字化、网络化、智能化和综合化方向发展，大规模集成电路和低耐压器件在信号设备中大量使用，雷电所带来的危害越来越大，对雷电的防护已成为保证铁路安全运输的重要问题。
综合雷电防护方法是在全面考虑雷电损坏信号设备的各种可能途径的基础上，综合采用外部防护、屏蔽、等电位连接、接地、合理布线、使用浪涌保护器等多种方法解决这个问题的有效措施。
【关键词】 雷电综合防护 铁路信号设备 防雷
列车是在两条钢轨上飞速行驶的，并铺设在复杂的地质自然环境中，而信号设备则与钢轨相连，钢轨是由钢铁铸造的，是电和磁的良导体，所以在雷雨天气时，带电的低云层就可在钢轨中产生感应电动势或直接对钢轨放电，影响甚至击毁信号设备。
通常云团的带电量是很大的，能对地形成几十万伏的超高电压。
当这种云团在气流的推动下，掠过接近地面时，就可在附近的金属体中产生感应电动势，形成感应电流。
倘若云团接触到高于地面的物体时，就可能对地放电，形成直击雷，放电电流能达到几十万安培，这种能量是超级巨大的，毁坏性也是很严重的。
但在自然界中，大部分的带电云团离地面是很高的，不能对地直接放电，而且仅在带电云团间放电，这也就形成对信号设备产生次级雷害――感应雷灾害。
由于钢轨是金属导体，长而易于导电;信号设备的传输导线也都是金属线，所以感应雷产生的电动势极易在邻近的钢轨和信号设备中产生并传导电磁感应脉冲电流。
由于现代铁路信号系统设备采用了大量微电子设备，微电子设备耐过电压和过电流的能力很低，雷电感应引起的电磁感应脉冲很容易造成雷害。
雷电造成的危害主要有两种：
(1)直击雷
带电的云层对大地上的某一点直接放电，称为直击雷。
它的破坏力是很大的，若不能将其迅速泻放入大地，将导致放电通道内的物体、建筑物、设施、人畜遭受严重的破坏，以及火灾和电子电气系统摧毁。
在克服直击雷的危害中，信号机械室的建筑物采用法拉第笼进行电磁屏蔽。
(法拉第笼由屋顶避雷网、避雷带、引下线和接地系统构成。)
信号设备设安全地线、屏蔽地线和防雷地线，这些地线均由共用接地系统的地网引出;室内信号设备的接地装置构成网状;接地导线上不设开关、熔断器或断路器。
室外信号设备的金属箱、盒壳体必须接地，屏蔽电缆的金属屏蔽层也接地。
这样就可以有效、及时地把雷电迅速的释放到大地中，保护信号设备少受损害。
(2)感应雷
感应雷则是在云层与云层之间发生放电释放电荷，不直接对地放电，在电源和数据传输线路及金属管道金属支架上产生感应过电压。
过电压以电气浪涌的方式危及电子设备，包括破坏印刷电路印制线、元件和绝缘过早老化寿命缩短、破坏数据库或使软件误操作，使一些控制元件失控。
根据雷电感应电动势在信号设备形成的机理，我们采用了很多方式方法，例如：信号电源输入端设有电源防雷箱;控制台、继电器架、分线盘、机房设置接地汇集线。
接地汇集线采用大于30 mm×3mm紫铜排，并相互连接成条形、环形或网格形，环形设置时不构成闭合回路。
铁路车站设置的信号机外电线路包括进站信号机、预告信号机、出站信号机、通过信号机、进路信号机外电线路，每线应加装防雷保安器，作为纵向防护。
轨道电路的室内防雷，在轨道电路室内送、受电端的分线盘对应端子上分别安装防雷保安设备进行横、纵向防护。
轨道电路的室外防雷，在轨道电路室外送、受电端变压器轨道侧也分别在安装了防雷保安设备，对轨道电路进行横、纵向防护。
在电码化电路区段，在发送通道分线盘对应端子上，每个发送通道也分别安装防雷保安设备，对电码化设备进行横、纵向防护。
通过对设备的横向、纵向防雷措施，对雷电感应电流及时进行疏导，使之尽快中和、释放或引入大地，并充分利用法拉第笼进行隔离，从而有效地防止了雷电感应脉冲电压的危害。
近几年来，随着信号设备技术的发展，逐步实现由继电联锁向微机联锁的自动化控制转换，对雷电干扰提出了更高的要求，为更有效地防止雷电干扰，不仅对信号机械室所在建筑物进行了天网、地网的防护，又特别对微机联锁设备的专用机房进行了又一次法拉第笼式屏蔽，更有效地解决了雷电感应电动势对微电子设备的干扰。
但铁路信号的雷电防护是一个复杂、永久的课题，如何做到有效的防护，还需进一步的研究、探讨和实践。
参 考 文 献
[1] 李景春. 浅谈铁路信号防雷施工[J]. 铁道通信信号. 2007(10)
[2] 陈爱全. 铁路信号设备的雷电防护[J]. 河北能源职业技术学院学报. 2009(02)
[3] 解志军. 浅谈信号产品雷电防护[J]. 铁路通信信号工程技术. 2006(06)
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