雷击对铁路信号系统的影响分析

刘银梅

摘要：近年来，我国经济飞速发展、技术不断创新，作为我国交通运输主要组成部分的铁路系统，也逐渐实现了信息化、智能化。其中，铁路信号系统是整个铁路系统的核心，是保证列车运行安全、提高铁路运输效率的重要设备。那么，分析雷击对铁路信号系统的影响，研究铁路信号系统的雷电防护措施，具有重要的实践性意义。

关键词：雷击；铁路信号系统；影响

一、雷击与铁路信号系统的基本概况

（一）雷击的分类和影响铁路信号系统因素

总体来说，雷击主要分为直击雷和感应雷。直击雷是指带电积云接近地面时与地面的凸出物之间形成电场强度，并达到空气的击穿强度，之间发生十分剧烈的放电现象，随而产生电效应、热效应或机械力。静电感应雷是指地面凸出物的顶部受到带电积云的影响，使得大量异性电荷的感应强烈，失去束缚的电荷造成的冲击波具有雷电的特征。二者都会对铁路信号系统带来不良的影响，会造成铁路信号设备的故障或损坏。一般的，保障铁路信号系统需要综合分析影响铁路信号系统的因素，设备系统、电气化条件和电缆电源等外部因素会在过程控制和管理方面对铁路信号产生影响，像雷击这样天气因素对铁路信号系统影响具有多样性，综合考虑影响铁路信号系统因素和了解雷击分类有利于探寻更加科学防雷措施，从而保证铁路信号系统安全。

（二）雷电影响铁路信号系统主要途径

雷电直击以路的方式对信号系统产生影响。当雷电直击到信号塔、接触网等，一半雷电能量会从引线释放给大地，百分之四十能量会通过电缆进入供电系统、信号系统等，其中只有百分之五的能量会通过信号楼的信号系统、通信系统等进行分流。雷电分配比例会随着铁路系统分布情况和线路结构发生变化。当雷电直击信号设备，如信号塔、轨道电路设备、信号发射和接收设备，电流随设备外壳或金属管入侵设备内部，对信号设备造成危害。严重时，雷电直接烧坏设备的内部结果，严重威胁铁路正常运行。通常来说，雷电直击信号设备的概率较小，雷电感应对信号设备的影响更加频繁，危害也比较大。当雷击发生时，会产生强大的电流，电流周围会形成强大的电磁场，此时，在通讯导体内部会感应出过电压和过电流，从而形成雷电感应电击。

（三）雷击对铁路信号影响的类型

（1）电磁脉冲。当地面高耸物、装有信号装备的场所附近的建筑物，以及装置有信号设备的建筑物被雷电直击，那么雷电电磁脉冲、过电流以及过电压就会在信号系统内产生。（2）电磁感应。所谓的感应雷指的是：雷云在放电之时或者说雷电在雷云之间，在临近的户外传输信号线路埋地电力线、信号电缆线、以及设备间连接，都会有电磁感应同时侵入设备，这样的话串联在线路或终端的电子设备都会受到一定程度损害。（3）冲击波。主要指的是侵入高压线传至变压器之内，侵入到信号设备供电的电源系统，没有安装防雷装备或者防雷装备失效，雷电的波幅数值又偏大，那么变压器次级、初级绕组间绝缘就会被击穿。如此说来，数百千伏的雷电压，就会直接侵入到交流低压电源。同时这将会及其严重的破坏低压侧的信号设备。如果冲击波电压幅度不高，或者不足以击穿变压器绝缘侵入回路，以及不足以动作高压避雷器，那么雷电冲击波，还会通过绕组间分布电容耦合的形式，侵入信号低压回路，这就会使得信号电源设备，产生过电流以及过电压。

二、铁路信号系统的雷电防护措施

（一）加强室内防雷

在安装防雷设备同时，应注重优化室内和室外环境，及时地对铁路信号系统外部电缆和设备机型进行覆盖屏蔽处理，增加雷电流通的阻力，有利于保证铁路信号系统和周围环境的安全和稳定；树立一定安全意识，加大对工作人员的安全培训力度，加强对室内电源的保护力度，及时修补线路的漏洞；将防雷重点转移到室内环境中，做好检查和维护工作，确保计算机系统和室内外之间线路连接的安全；增强屏蔽性能的同时，扩大防范雷电措施的应用平台和空间。雷击对铁路信号系统的影响有很多的方面，只有从根本上将雷电和铁路信号系统整体上联系起来并详细分析，提出应对措施，才能更好的做好防范工作。

（二）防感应雷设计

铁路信号系统逐渐集中化，使得信号楼内的设备逐渐增多，较为敏感的弱电设备对于周围的电磁场的变化有着不同程度的感应，那么，信号楼内设备的雷电防护是防感应雷的关键。信号楼内部的设备的防雷措施主要包括信号线外线防护、信号机室内防雷和轨道电路室内防雷。发生雷电入侵的时候，防雷单元迅速相应，有效地保护室内设备，进入室内的电源线和信号线均实施了雷电防护，信号的传输线路都装置了信号防雷保护器，可靠的保证了室内和室外的信号设备安全。

（三）防直击雷设计

铁路信号系统在遭遇雷电现象时，大约有一半左右的电流通过避雷装置导入地面中，防止雷电直击对铁路信号系统的影响需要注重接闪器的选择和引流、散流系统的设置。（1）接闪器的选择。需要根据铁路信号系统的具体情况进行考量，一般的信号楼防直击雷防护会选择避雷线或避雷网作为接闪器，能直接拦截雷击，接引雷电流，通过引下线和接地装置引入大地中泄放，保护系统中设备免受雷害；信号楼外的铁路信号设备直击雷防护一般采用避雷针实现接闪。（2）引流系统设置。主要由引下线构成，用于连接接闪器和接地装置，作为雷电直击泄放通道，与深埋地下的接地装置紧密连接，实现接闪器的接地。信号楼通常利用其墙体内部钢筋结构作为避雷针的引下线，而铁路信号楼内的信号系统应该设置专门的引下线。引下线应保证与接闪器可靠焊接，并符合热稳定要求。（3）散流装置设置。由接地体和接地线组成，埋入大地并直接与土壤接触的金属道题称为接地体，设备的接地部分同接地体相连的金属导体称为接地线。防雷接地包括室内浪涌保护器的接地和屋顶避雷针的接地，为了避免雷电的危害，金属杆塔、避雷针和避雷器等防雷设备都必须配以相应的接地装置，以便将强大的雷电流导入大地。

三、結束语：

铁路信号系统是保证列车安全、高速运行的重要因素，所以分析、研究影响铁路信号系统的各种因素意义重大。雷击是影响铁路信号系统的一大外部自然因素，虽然无法完全规避雷击的影响，但是采取各种合理的措施可以有效降低雷击的影响、减少信号设备故障的发生。目前各个国家都加大了对铁路的投资力度，我国近几年铁路事业蓬勃发展，加强对铁路信号系统的研究势在必行。

参考文献：

[1]试析雷击对铁路信号系统的影响[J].董跃林.中国新通信.2014（11）