铁路信号智能防雷监测系统开发的必要性分析

段爱科

兰州铁道设计院有限公司 甘肃兰州 730000

铁路信号设备是保障列车高效运行的设备之一，以信号楼为界分为室内设备和室外设备。室外设备及信号楼处于雷电防护区的LPZ0区，该区域信号设备受直击雷和雷电电磁场的威胁，易发生雷电灾害侵袭的导致信号设备故障的问题。

传统的防雷设备只能对铁路信号设备开展相应的雷电防护，不能接收到防雷设备的自身状态、接地电阻阻值相关参数监测，只能通过人工干预，对于防雷设备开展定期检查，起到确保防雷设备安全运行的作用。但同时也由于人为因素制约，维护人员个人能力参差不齐，检查结果总是受到维护人员主观影响，导致检测不及时、不准确等人工测量困难结果。因此建立一套可以实时监测故障信息、接收列车运行状态指示参数、反馈故障问题进行报警提示的智能防雷系统具有十分重要的现实意义。

1 雷击信号设备事故案例

2011年7月23日，雷击造成温州南站列控中心设备控制的区间信号机错误升级保持绿灯状态，轨道电路发码异常，在无码、检测码、绿黄码间无规律变化，致使北京南站开往福州站的D301次列车与杭州站开往福州南站的D3115次列车发生动车组列车追尾事故，造成40人死亡、172人受伤，中断行车32小时35分的特大事故[1]。

同年7月30日下午5时左右，宜万铁路宜昌长阳段至巴东段由于受雷击影响，导致双向信号灯出现故障，致使K50列车晚点1小时以上。雷击事故轻则导致列车晚点，重则导致人民生命财产损失，所以完善防雷系统功能对信号设备遭受雷击具有现实意义。

2 铁路信号综合防雷系统构成

铁路综合防雷系统包括外部防雷系统和内部防雷系统两大部分。

外部防雷系统用于防直击雷，主要为信号楼的避雷网、避雷带及环形接地网等。

内部防雷系统主要为信号机房的屏蔽工程机等电位连接、信号各设备的防雷保安器等。

其存在不能接收到防雷设备的自身状态、接地电阻阻值相关参数监测，只能通过人工干预，对于防雷设备开展定期检查，起到确保防雷设备安全运行的作用，所以有必要针对其缺点进行改进。

3 智能防雷系统实现功能

智能防雷系统将防雷系统进行智能化改造，为系统综合预警，并通过数据中心与传感器收集单元，实时测试参数，回收数据，并对这些数据进行排查，一旦检测出问题以后便开启报警功能，将防雷功能主动化，并还设有智能防护单元。通过电脑进行操作，由数据服务器进行综合性数据采集与分析，通过智能防雷箱进行实时参数收集，智能防雷箱中设有断路器、浪涌保护器、罗氏线圈、高频积分器与非接触式接地电阻测试仪，可以对于防雷系统电阻进行实地测试与信息回传。箱体中与串联断路器共同实现合理布线，并且此智能防护单元也具有防雷的隔离功能设置，有效保证安全性需求[2]。

智能保护单元也具有电源浪涌保护器与防短路装置，同时状态指示灯可以直观反映该防雷系统的安全状态，还配有电源状态收集模块、浪涌保护器状态收集模块与综合收集系统。

传感器数据收集单元实时监测箱体温度、雷电流峰值，并通过智能防护综合收集数据并进行汇总与处理，再形成统一格式回传至数据中心进行进一步的数据分析。该检测平台可以通过使用移动终端进行系统操作与实时状态监控。

智能防雷系统充分考虑了监测实时性与实际操作效果，可以监测到防雷设备整体的工作状态，雷电故障点实时定位，快速报警并进行响应，减少设备维护的时间消耗与维护难度。可以智能化精准检测到每个浪涌保护器的工作状态，检测出故障信息以后，会发出声光报警传送至数据中心，而后通知给维护人员，维修工人能够通过系统功能快速进行精准定位，直接前往问题故障发生点，开始对于损坏的浪涌保护器进行修理，提升安全度；智能防雷系统还设置了雷电采集线圈，主要可以有效地记录每次雷击或浪涌的电压次数与雷电峰值，并保留好相应的时间数据信息，以用于后续的技术分析，提供详细的数据基础；该智能防雷系统还将设置接地电阻测试仪，可以实时监测接地电阻数值，一旦接地电阻阻值超越临界值以后，智能防护单元会将此异常信息传送至数据中心，维修人员会及时前往进行故障处理，以避免遭受雷电打击时，雷电防护设备无法对于雷击电流进行正常泄放，只有接地电阻数值维持正常水准，才能有效保证铁路信号设备的正常工作；系统还配备了通信检查功能，一旦检测出智能防护单元与数据中心通信受阻碍时，系统会自动尝试重连，重连多次依然无法连通，系统中心智能防护单元将会做出通信超时判断，及时将故障信息传送给系统运维人员，并及时对于设备系统开启自检处理；该系统将会对于以上的一切功能性操作进行了历史数据存储追溯功能，及时存储工作温度信息，记录接地电阻、雷击次数与雷击电流峰值，并还会对于故障信息发生时间、故障位置点、防雷模块状态等全部进行周密记录，方便日后数据浏览与系统功能性分析，以开展更有效的设备防护方案设计时，提供更加有效的数据支撑基础[3]。

4 结语

智能防雷系统的主要设计优势就是在传统防雷装置进行单纯防雷保护的基础上，还能够对于防雷设备的安全运作状态进行监控与数据记录，便于维修人员远程监控雷电安全，直接排查故障问题点，提高维修效率，确保铁路信号设备的运行安全，并有效实现对于雷电信号的监测，智能化提升防雷系统的安全实用性。