铁路信号设备的防雷方案分析

王坚

中国铁路北京局集团有限公司天津电务段 天津 300140

铁路具有承载量大的特点，是跨地区出行的重要方式。铁路信号设备对线路的正常运营具有重要影响，日常使用中容易受雷电的袭击而发生故障，轻则阻碍铁路网络的正常运行，重则危害到人员的安全。对此，有必要准确认识雷电极端环境下对铁路信号设备所造成的危害情况，根据实际情况提出防雷整治技术。

1 铁路信号设备组成

现代铁路信号设备主要分为信号机、转辙机和轨道电路三个部分。信号机通过某一固定的信号形式向人们传递信息，铁路的建设和运营过程会穿梭众多不同的城市或区域，有很多街道交叉点，铁路运营需要建立对应不同区域的防护区，信号设备的使用能有效强化对每个区域的管理，充分发挥防护区的防护作用，进而减少事故的发生。转辙机设备的位置通常都在道岔处，在运营过程中会根据实际情况进行转换，转换到定位处或者相反位置，目的在于准确地反映当下道岔所处的实际位置，这样才方便有关技术人员在出现道岔故障时快速找准故障点展开维修工作。现代铁路信号设备正常运行的基础设备之一就是轨道电路，其能随时检测到列车运行状态正常与否以及某个时间段内列车所在的位置，所有通过检测收集而来的信息都将传送到信号机，再通过对应的信号设备分类将信息传达给铁路工作人员，让工作人员参考这些信息对火车的正常运行进行控制。

2 雷电分析

2.1 直击雷

直击雷的意思较为简单，一般雷电直接击中信号设备，导致设备内部产生过电压、过电流的都称之为直击雷。直击雷的危害较大，基本上在一瞬间就完成了对设备的损害，因为电压和电流过高导致设备内部无法承载，造成了破坏性极大的损伤，甚至还有可能导致爆炸情况的发生，但是目前信号设备内部都设定了对应开关，可以在短时间内完成断电，对周围的影响还是较小的。

2.2 感应雷

感应雷与直击雷不同，感应雷的损害过程主要是通过静电场实现的，在天气即将要打雷的时候会在天空中形成雷云，雷云本身具有强大的电场，在这种静电场内，即使雷电没有击中信号设备，但是依然可以通过电线、磁场、大地以及任何导电物体传输进入信号设备，这种电流就是感应雷。但是感应雷的实现条件比较困难，对于传输介质的电阻要求以及高度、长度等因素都有关系，影响范围也较大，如果相关工作人员在调查是那种介质传输导致信号设备受到损害时，这个工程量也是非常大的。

3 铁路信号设备防雷措施的探讨

3.1 配置接闪装置

建筑领域为实现防雷目的通常在楼顶配备避雷针，铁路建设中也采用了类似的方式，以避雷网与避雷线为基础构成稳定的接闪装置，可形成安全通道，在接收到巨大电流时可在较短时间内将其释放至大地，严格约束了闪电的释放通道，实现对铁路信号设备的防护。

3.2 采取均压措施

产生雷电后，接闪装置在接收的时刻将发生明显的状态变化，即传导上线和传导下线两部分的电位相差异常悬殊，波及到对地零电位的系统，导致其出现闪络效应，使该处也出现明显电位差，不利于电路设备的稳定使用，甚至会威胁到周边人员的安全。对此，均压环是较为合适的解决途径，将其与对地电位的导体对接后再进一步连接至接地装置，以削弱闪络现象。此方法对室内的金属设备而言具有适用性，若与接闪装置间距不合理（未满足规定的安全距离要求），此时可在粗导线等电位的作用下实现与接闪系统的连接。在遇到雷电时室内各设备的状态保持一致（相同电位），由此构成了等电位岛。在协调好室内各部件的电位后，则消除了彼此间电位差的问题。并且等电位岛有助于控制逆电位差。若要从根本上消除电位差，必须充分贯彻等电位岛的理念，确定各部件的实际状况后再对其采取等电位串联措施。例如，对于电源、关键的机柜等可为之配置过压保护装置，以达到等电位改造的效果。设备间形成的结合面也是重点考虑对象，对其采取等电位处理措施。形成各串联线路后需将其与母线连接。

3.3 屏蔽

雷电屏蔽系统的重要组成在于金属网罩，有效隔离被保护对象，使其可以完全处于静电屏蔽区域空间内。此条件下借助内外电场等效叠加的方式即可屏蔽不良电场。在设置金属网罩时必须对其采取接地处理措施。从防雷电的成本角度来看，静电屏蔽系统的经济效益最为显著，有助于保证电子设备的正常运转。

3.4 接地

正确的接地方式至关重要，防雷系统形成的高电流可以被有效导入地表，增强了信号设备释放闪电能量的能力，有助于协调好上下线电位，在使其达到均衡状态的同时避免逆电位差反击。根据IEC和ITU的相关标准得知，接地的方式有所讲究，尽可能避免单独接地的情况。而根据美国相关规范不可单独设置接地点，即设备与大地所形成的各连接点应具备某种关联。需重点分析接地方式的可行性，否则将对防雷系统整体的运行造成不良影响，且不宜采用钢轨替代地线。

4 结语

综上所述，随着铁路事业的不断发展，信号设备的保护工作也将会越来越得到重视，信号设备在保障铁路安全和财产安全方面具有重要作用。目前我国的相关技术已经发展的较为成熟，需要着重注意的就是雷电对信号设备的影响，因此一定要加强防雷工作的实施，保证铁路事业可以不受雷电的影响，为铁路事业的发展做出贡献。