高速公路收费站配套系统防雷设计分析

陈彦旭

摘 要：高速公路地处空旷的郊区，极易受到雷电的威胁，是防雷工程中需要重点考虑的场所之一。在高速公路雷电防护设计中，主要以收费站为考虑对象，每一站都有进车道和出车道，每一车道都有与之相应的配套系统。该文主要论述高速公路收费站配套系统防闪电电涌侵入的防护，详细分析了信号控制、视频监控和非接触式IC卡等系统采取的雷电防护措施。

关键词：高速公路 控制系统 信号SPD 收费站

中图分类号：U417 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）01（a）-0056-01

高速公路地处空旷的郊区，极易受到雷电的威胁，是防雷工程中需要重点考虑的场所之一。在高速公路雷电防护设计中，主要以收费站为考虑对象，每一站都有进车道和出车道，每一车道都有与之相应的配套系统。如雨棚信号控制系统、车道监控摄像机、车道控制器、自动栏杆、IC卡系统等，收费站有几个车道，就有几套与之相应的系统。每个行政区域还设有高速公路片区中心，对所辖路段进行监控。

对高速公路收费站的雷电防护设计，主要从防直击雷和防闪电电涌侵入两个方面进行设计分析。直击雷防护设计较为简单，利用接闪杆或接闪带进行防护。防闪电电涌侵入是雷电防护的重点，供配电部分应选择同流量相匹配的电源SPD进行分级防护，电话系统应注重接口和冗余的考虑。显然这两部分并不复杂，而对于收费站的配套系统不仅多而且较复杂，如雨棚信号控制系统，内部有4根12V信号控制线需要安装相应的信号SPD，而正反向三根电源线都需要安装单向电源SPD。因此，该作者重点对收费站配套系防雷设计进行分析。

1 收费站配套系统防雷设计

河南省属多雷区，据气象部门多年累计资料分析，年平均雷暴30天左右。防雷减灾已成为确保该省各行业正常工作的一项重要前提，尤其对高速公路这种地处空旷又易被雷电袭击的公共设施而言，为保证工作的可靠性、免受雷击带来的直接与间接的经济损失，做好雷电防护系统是非常必要的。该作者以安阳市某高速公路收费站为例，根据GB50057～2010等标准规定，对该收费站光纤传输及信号控制系统、雨棚信号灯系统、非接触性IC卡读写器、有线对讲、报警系统和闭路电视监视等配套系统分别进行了防雷设计分析。

1.1 光纤传输和信号控制系统

该收费站采用光纤传输。光纤为石英玻璃组成，不会传导雷电流，只需将光纤屏蔽外层（支架）牢靠接地即可。交换机作为以太网同外界通信的关键设施，在交换机输入端应安装信号SPD。该收费站有四路信号上传到片区中心进行信号控制，另有四路传输控制信号，故应安装8口的以太网信号SPD进行以太网防闪电电涌侵入防护。

在收费站配套系统中信号控制系统发挥着重要的作用，如控制台计算机、专用控制器、车辆检测器、自动栏杆机、通行信号灯、黄色闪光报警器、雾灯、车牌自动识别装置等都是通过信号控制的设备，也都是雷电防护中应考虑的对象。该收费站有8个车道，也就是有8套信号控制系统，因此也应安装8套相应的信号SPD。

1.2 雨棚信号灯系统

雨棚信号灯电缆连接车道控制器和雨棚信号灯的两端，受雷电影响大，因此应在此处安装信号SPD。雨棚控制线路分为正向和反向两种，正向控制为七芯，其中四芯为12伏直流控制线和三芯电源线；反向为三芯电源线。所以正向四芯控制线要选用信号SPD，正反向电源线选用单相电源SPD。因此，每套雨棚信号灯需两台单相电源SPD、一台信号SPD。该收费站共有8套雨棚信号灯系统，就需安装10台电源SPD，5台信号SPD。（如图1）

1.3 非接触性IC卡读写器

安装在收费亭内的感应卡系统，为信号控制系统。其电压很低，极易被感应雷侵袭，因此在两端接口前端应分别安装信号SPD。该收费站有6套非接触性IC卡读写系统，应安装12台信号SPD。

1.4 有线对讲、报警系统

有线对讲、报警控制电缆通过金属电缆进入，采用12芯24V直流有线对讲线路和8芯12V直流交叉报警线路，根据国标应在监控室12芯24V的有线对讲直流线路设备接入端安装相应信号SPD，在监控室8芯12V的交叉报警系统直流线路设备接入端安装相应的信号SPD。

1.5 闭路电视监视系统

该收费站闭路电视监视系统采用四画面分割器，当雷电流沿视频信号传输线引入时，该设备极易被击坏，故应在四画面分割器的视频接口处安装视频信号SPD对设备进行保护。视频监视器记录着重要的信息资料，一旦被雷电击坏其损失是不可估量的。因此，在该站7台彩色视频监视器前端需选用相应的视频监控SPD。

在该站还有电视墙，虽然电视墙并非是特别重要的设备，但电视墙作为配套的监控设备，其电源部分和信号部分也应分别考虑雷电防护。电源部分防护不再做介绍，应在电视墙前端安装视频信号SPD对设备进行保护。

2 结语

在高速公路收费站方案设计时，防闪电电涌侵入防护设计是重中之重，特别是对于收费站的信号控制、视频监控、非接触式IC卡等系统的防护。但更应在综合分析、评价的基础上，科学规范地进行防雷安全设计，并根据实际情况，灵活设计方案，合理选用相应的SPD，以达到科学防范的目的。

参考文献

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