浅议铁路通信设备的雷击危害及措施

浅议铁路通信设备的雷击危害及措施

铁路工作已经进入信息化时代，通信技术尤为重要。文章根据雷电形成以及特征，分析了雷电对铁路通信设备的危害以及原因，并提出相应的防雷措施，确保铁路运输安全运行。

铁路；通信设备；雷电；防雷

1 前言

铁路运输是我国国民经济运行的大动脉，承担着巨大的客运和货运工作，而通信技术是增强铁路行业竞争实力和迎接21世纪挑战的基础和前提。通信技术实现了铁路信息的采集、传输、处理和共享，并通过高效利用与铁路运输相关的资源，较低的成本达到运输安全、提高运输效率、改善经营管理和提高服务质量等目标。

随着科学技术的不断发展，铁路企业已经进入信息现代化时代，无线通信系统的自动化装备越来越先进，设备电路的精密集成度也日益提高。雷电及雷电电磁脉冲很容易损坏相应的电子、电气设备，并且无线通信设备相应的一些设备时常裸露在室外，增加了雷击的危害。在铁路迅速发展的当前，需要更好、更严格的做好通信设施的防雷工作，从细节抓起、从源头治理、全方位着手，保障铁路运输安全稳定的进行。

2 雷电形成及对通信设备损害形式

2.1 雷电的形成

雷电是夏季经常出现的一种天气现象，雷电以其巨大的破坏力给人类社会带来了惨重的灾难，尤其是近几年来，雷电灾害频繁发生，对国民经济造成的危害日趋严重。雷电是指一带电的云层与另一带异种电荷的云层，或者是带电的云层对大地之间迅猛的放电。一般在高湿闷热的天气里，地面的气温变化不均，使带有大量水蒸气的空气强烈上升，其水珠会快速分裂成水滴，并带上电荷。云层中带正负电荷的水滴在重力和气流的等作用下，上下移动相互摩擦，致使正、负电荷不断地产生，同时也在不断地复合，使云层的电场强度逐渐加强，极化加剧。当雷云中的电荷聚积一定程度时形成极强的电场，就会发生强烈的放电现象。

雷电主要有3种形式：一种是带电的云层与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象，雷电直接击在建筑物或构筑物上，也是建筑物遭受雷击最常见的类型，叫做直击雷；其二是带电云层由于静电感应作用下，使地面某一范围带上了异种电荷，或者在放电过程中，强大的脉冲电流对周围的导线或金属物产生电磁感应形成高电压以致发生闪击的现象，叫做感应雷。一般情况下当发生了直击雷以后，形成感应雷电压的机率很高，对建筑物内的低压电子设备威胁巨大；三是球雷：是指一个由高速旋转的电子封闭的等离子球体，内部电磁处于平衡状态，对外不呈电性，当遇到一些障碍物与其剧烈反应、碰撞或能量补充过多时，其内部平衡就遭受破坏，造成放电反应。

2.2 雷电对铁路通信设备的损害

铁路信号设备是确保列车在铁轨上安全可靠运行的行车组织设备，其技术性、安全性、可靠性和监控性要求很高。要求多种铁路设备，接地系统繁多，并且数量庞大，工作条件恶劣复杂，因此它受雷电入侵的通道与方式也很多，经常导致铁路信号系统的设备遭到不同程度的破坏、受损等。目前，雷电对铁路无线通信设备的损害途径有3种：一是通过220 V交流电源供电线路入侵，在雷电时，由于电线被雷击，入侵供电设备；二是通过由计算机通信线路入侵；三是由于地电位反击电压通过接地体入侵。

在雷电入侵过程中，雷电直击装有信号设备的建筑物、附近的构筑物或地面突出物时，雷电电磁脉冲将在信号系统内产生过电压和过电流，对通信设备造成损害；感应雷主要是在户外传输的信号线路、设备间连接线上产生电磁感应并入侵信号设备，使铁路通信设备遭到损害；雷电冲击波是指在变压器未装避雷器或避雷器失效时，击穿变压器初级、次级绕组间绝缘体，使信号电源设备产生过电压和过电流，从而破信号设备。

3 铁路无线通信设备的防雷措施

当今我国铁路高速发展，而铁路信号设备时常受到大自然雷电的危胁和破坏，需要综合考虑雷击的原因作出相应的措施。

3.1 充分利用各种防雷设备

目前防雷设备主要有避雷针、避雷线、避雷网、避雷带、避雷器等。

（1）避雷针。其是一种常见的避雷工具，主要用于保护面积较小的建筑物或工程设施。能够有效地预防直击雷，避雷针一般用镀锌圆钢或钢管制成，其顶端做成圆锥形，并根据针长不同设计不同圆钢直径。

（2）避雷线。避雷线也叫架空地线，是悬挂在被保护物体上方的接地导线，其作用和避雷针一样, 将雷电引向自己并通过接地系统导入大地，达到保护电气设备的目的。

（3）避雷网、避雷带。与避雷线防雷装置相似，主要用于建筑物防雷保护。避雷网、避雷带材料可采用镀锌圆钢或扁钢。圆钢直径不小于8 mm2，扁钢截面积不小于48 mm2，厚度不小于4 mm。

（4）避雷器。主要有管型避雷器、阀型避雷器和氧化锌避雷器3种［2］，目前使用最广泛的是氧化锌避雷器，氧化锌避雷器具有优异的非线性伏安特性，残压随冲击电流波动时间的变化特性平稳，陡波响应特性好，没有间隙击穿特性和灭弧问题，其电阻片单位体积吸收能量大，还可以并联使用。

3.2 改善铁路通信设备的室外环境

规范基站建设，规范等电位连接，并保证与信号系统的链接具有一个良好的接地系统，目的是使雷电流通过低阻抗接地系统向大地泄放，从而保护建筑物、人员和设备的安全做好屏蔽，使得信号系统处于雷电电磁脉冲屏蔽中，现行铁路信号电缆一般长达几十公里，因此各电缆之间必须做好屏蔽连接，而且要适当多处接地，从而到达防雷的目的。

3.3 室内设备防雷措施

首先，是电源系统的保护，电源线路是雷电侵害主要通道之一，因此在电源线路入口、室内核心电子机柜的单元电源入口安装过电压保护装置，抑制电源浪涌电压，防止浪涌电压窜入微电子设备而造成损坏，并对低压线路进行过压保护。其次，对信号设备以及计算机系统的保护，信号楼内要形成一屏蔽网，也就是室内连接要均衡，即完善均压环，故除信号楼房建的天面要按规定做好均压环外，信号方面也要在机械室、计算机房、电源屏室、控制室通过铜条在墙角环相连接做好均压，以保护信号设备等电位连接，并与符合要求的地线可靠连接。在机械室安装法拉第笼，主要作用是机械室附近遭受雷击后，屏蔽雷电产生的强电场干扰，最大限度地减少雷电对室内信号设备的影响，保护铁路室内信号设备的安全、可靠运用。

4 结论

防雷接地对铁路通信信号设备来说是一个重要的话题，防雷工作的好坏直接关系到信号设备和人身的安全以及整个运输部的安全运输生产，因此必须高度重视：首先，应该严格遵守各项安装设计规范，形成良好的工作环境；其次，合理利用各种避雷工具，做到切实有效；最后，完善铁路信号防雷系统整体设计，将防雷工作形成有机整体。在建立防雷体系中，应从外部到内部、从天面到地线、从强电到弱电等统筹综合考虑，确保铁路通信正常工作。

1 刘永亮、闫志恒. 浅谈铁路站段信息化建设的防雷电保护技术［J］.铁道劳动安全卫生与环保，2005（2）：74～76

2 胡玉烈.铁路信号设备的防雷［J］.重庆工学院学报，2007（12）：165～168

3 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（2）：73～74

4 杜利东.如何降低雷害对铁路信号设备影响的探讨［J］.佳木斯大学学报，2006（4）：532～534

张 凯
（北京铁路局北京电务段，北京 100069）

Discusses the Railroad Communication Facility’s Thunder Stroke Harm and the Measure

Zhang Kai

The railroad work already entered the informationization time, communication especially important. The article forms as well as the characteristic according to the thunder and lightning, analyzed the thunder and lightning to the railroad communication facility’s harm as well as the reason, and proposed that the corresponding anti－radar measure, guaranteed the railway transportation safety movement.

railroad; communication facility; thunder and lightning; anti－radar

U225.2

A

1000－8136（2011）06－0022－02