鐵路信號(hào)防雷設(shè)備技術(shù)論文

　　鐵路信號(hào)防雷設(shè)備技術(shù)論文【1】

　　引言：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，鐵路提速技術(shù)的不斷提高，鐵路信號(hào)系統(tǒng)趨向復(fù)雜化、電子化發(fā)展。

　　由于雷電事故時(shí)常發(fā)生，長(zhǎng)給鐵路信號(hào)之間的設(shè)備造成故障，進(jìn)一步影響鐵路信號(hào)系統(tǒng)的安全使用，造成很多的設(shè)備隱患。

　　因此，如何做好設(shè)備防雷技術(shù)是鐵路信號(hào)系統(tǒng)維護(hù)的重要課題，在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的時(shí)代，加強(qiáng)鐵路信號(hào)設(shè)備的防護(hù)，對(duì)提高鐵路信號(hào)系統(tǒng)的穩(wěn)定性具有很重要的意義。

　　鐵路信號(hào)系統(tǒng)是由多種機(jī)電設(shè)備組成的復(fù)雜控制系統(tǒng)，對(duì)鐵路運(yùn)行的安全、高效、快捷起著至關(guān)重要作用。

　　雷電是發(fā)生在大氣中的一種瞬時(shí)高電壓、大電流、強(qiáng)電磁輻射災(zāi)害性天氣現(xiàn)象，雷電災(zāi)害是“聯(lián)合國(guó)國(guó)際減災(zāi)十年”公布的最嚴(yán)重的十種自然災(zāi)害之一，雷電感應(yīng)是雷電放電的強(qiáng)大電磁場(chǎng)在鄰近鐵路信號(hào)系統(tǒng)導(dǎo)線或系統(tǒng)設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生的電磁感應(yīng)脈沖，該電磁感應(yīng)脈沖產(chǎn)生的過(guò)電壓和過(guò)電流幅值并不太高，但由于現(xiàn)代鐵路信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備采用了大量微電子設(shè)備，微電子設(shè)備耐過(guò)電壓和過(guò)電流的能力很低，雷電感應(yīng)引起的電磁感應(yīng)脈沖可以造成雷害。

　　信號(hào)設(shè)備是鐵路運(yùn)輸?shù)亩�目，�?duì)行車安全關(guān)系很大。

　　為了更好的確保鐵路信號(hào)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保障鐵路安全、高效運(yùn)行，因此加強(qiáng)對(duì)于鐵路信號(hào)系統(tǒng)防雷技術(shù)的研究是十分必要的。

　　一、鐵路信號(hào)防雷設(shè)備的重要性。

　　(一)雷電事故影響鐵路信號(hào)較大

　　近年來(lái)我國(guó)雷電事故越來(lái)越多。

　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，信號(hào)系統(tǒng)已普遍被應(yīng)用，但由于其防雷設(shè)備的不完善，造成的雷電事故逐漸增多。

　　每年的6-8月份是雷電的高峰期，雷電事故明顯增多，由雷電造成的設(shè)備故障影響鐵路運(yùn)輸安全現(xiàn)象較多，直接影響鐵路正常運(yùn)輸，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。

　　僅6月份，全路因雷擊造成信號(hào)設(shè)備故障147件，故障延時(shí)117個(gè)小時(shí)。

　　由以往事故案例總結(jié)，發(fā)生雷電事故的原因主要是因?yàn)槿鄙贅?biāo)準(zhǔn)的避雷措施和設(shè)備，工作人員缺乏專業(yè)的避雷知識(shí)。

　　因此，鐵路部門(mén)應(yīng)建立工作責(zé)任，提高防雷措施，整治鐵路信號(hào)防雷設(shè)備，積極處理問(wèn)題，盡可能保證鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩�性�?/p>

　　(二)鐵路信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備多為微電子構(gòu)成

　　目前，鐵路上的安防監(jiān)控設(shè)備都是電子產(chǎn)品，這些安防監(jiān)控設(shè)備主要具有高密度、高速度、低電壓和低能耗的優(yōu)點(diǎn)，但其對(duì)雷電的過(guò)電壓、電力系統(tǒng)操作過(guò)電壓、靜電放電、電磁輻射等電磁干擾非常敏感，因此，安防監(jiān)控設(shè)備非常容易受到雷電的損害，結(jié)果會(huì)給整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)帶來(lái)?yè)p害，導(dǎo)致系統(tǒng)失靈，造成難以估摸的經(jīng)濟(jì)損失和安全方面的危險(xiǎn)。

　　因此，提高鐵路信號(hào)防雷設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)性，是減少災(zāi)害發(fā)生的根本。

　　鐵道部在原有鐵路防雷標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，發(fā)布了《鐵路信號(hào)設(shè)備電磁兼容及雷電電磁脈沖防護(hù)實(shí)施意見(jiàn)》。

　　其實(shí)施意見(jiàn)吸取了我國(guó)鐵路信號(hào)多年的防雷經(jīng)驗(yàn)，并借鑒國(guó)外成熟的防雷措施，包括地網(wǎng)設(shè)置、屏蔽設(shè)置等諸多綜合防護(hù)措施，大大提高了鐵路信號(hào)設(shè)備的防雷標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步增強(qiáng)了設(shè)備防雷的可操作性。

　　同時(shí)實(shí)施意見(jiàn)還防雷設(shè)計(jì)、管理、驗(yàn)收、質(zhì)量責(zé)任、雷害處理、設(shè)備的采購(gòu)等細(xì)節(jié)內(nèi)容，基本形成了信號(hào)設(shè)備雷電防護(hù)的綜合框架。

　　目前，鐵道部已經(jīng)發(fā)布了《信號(hào)設(shè)計(jì)規(guī)范》，正在抓緊制定《鐵路防雷、電磁兼容及接地工程技術(shù)規(guī)范》，努力提高信號(hào)設(shè)備防雷的設(shè)計(jì)和建設(shè)水平，進(jìn)一步減少雷害發(fā)生。

　　二、鐵路信號(hào)設(shè)備雷電防護(hù)分析。

　　(一)鐵路信號(hào)設(shè)備遭受雷電的原因

　　(1)鐵路信號(hào)設(shè)備的占地面積較大，并且很多信號(hào)設(shè)備分布在較高的山區(qū)上，還有的是在曠野中，構(gòu)成易遭受雷電的特點(diǎn)。

　　(2)鐵路的鋼軌是雷電流的良好導(dǎo)體，與鋼軌連接的信號(hào)設(shè)備就較容易受到雷電的襲擊。

　　(3)自動(dòng)閉塞和半自動(dòng)閉塞的諸多信號(hào)線、控制線都是使用架空線，均架設(shè)在信號(hào)線路中，暴露在曠野中，在雷雨天氣，保護(hù)措施較弱，極易受到雷電的威脅，線路中的大電流會(huì)串入信號(hào)機(jī)房，從而引起對(duì)內(nèi)部設(shè)備的損害。

　　(4)信號(hào)機(jī)房存在較多的接地系統(tǒng)，其沖擊接地電阻不均勻，在雷電襲擊時(shí)，雷電流引起地電位差，也容易造成“地電位反擊”，形成“不等電位”，威脅到機(jī)房人員和設(shè)備的安全。

　　從上述原因不難看出，為了提高鐵路信號(hào)設(shè)備的防雷標(biāo)準(zhǔn)，一定要有良好的避雷設(shè)施、接地網(wǎng)等，采取完善的直擊雷、感應(yīng)雷防護(hù)措施。

　　同時(shí)在信號(hào)機(jī)房、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、信號(hào)傳輸系統(tǒng)、機(jī)房接地系統(tǒng)等采取有效的防護(hù)措施，在攔截、分流、均衡、接地、布線、布局等方面做好完善的綜合防護(hù)。

　　(二)針對(duì)以上原因，應(yīng)采取相應(yīng)的防雷措施

　　(1)在各地的鐵路信號(hào)設(shè)備加強(qiáng)防雷措施，在各地的機(jī)房上盡量安裝防雷設(shè)備，尤其是暴露在曠野中的機(jī)房、鐵路建筑物一定要做好防雷設(shè)施。

　　有關(guān)企業(yè)單位要嚴(yán)格按照防雷法規(guī)，通過(guò)正規(guī)的機(jī)構(gòu)檢測(cè)、完善本單位的防雷設(shè)施，避免貪圖便宜，或者為了省事，請(qǐng)不正規(guī)的機(jī)構(gòu)檢測(cè)和完善防雷設(shè)施。

　　(2)通過(guò)有效途徑加強(qiáng)防雷宣傳，組織人員參加防雷有關(guān)知識(shí)培訓(xùn)，提高工作人員的專業(yè)知識(shí)和能力。

　　在雷雨天氣，工作人員不要在開(kāi)闊地工作，不能再金屬旁避雨，避免遭受雷電的襲擊;雷雨天氣盡量少使用電器設(shè)備。

　　(3)信號(hào)機(jī)房或機(jī)械師建筑物要采取電磁屏蔽，安裝避雷網(wǎng);室外信號(hào)設(shè)備直擊雷防護(hù)和屏蔽，機(jī)房信號(hào)設(shè)備安裝好接地線。

　　三、綜合防雷整治施工中應(yīng)注意的問(wèn)題。

　　(一)注意隱蔽工程的施工質(zhì)量

　　施工和監(jiān)管單位一定要保證隱蔽工程的施工質(zhì)量，如果地網(wǎng)的某個(gè)地方一旦斷開(kāi)，就會(huì)形成“不等電位”，因此，地網(wǎng)的連接處一定要處理好，可采取焊接，并進(jìn)行防腐處理。

　　(二)各級(jí)防雷器的參數(shù)要匹配

　　防雷器的通流量在分區(qū)分級(jí)的配置中要實(shí)現(xiàn)匹配，若出現(xiàn)不匹配現(xiàn)象，就容易出現(xiàn)在雷電流侵入時(shí)，后一級(jí)斷路器先于前一級(jí)斷路器脫扣掉下，造成系統(tǒng)停電的嚴(yán)重問(wèn)題。

　　所以，要按以下原則進(jìn)行配置：室外0區(qū)大于機(jī)械實(shí)1區(qū)，機(jī)械實(shí)1區(qū)大與機(jī)房2區(qū)，以電源防雷為例，信號(hào)樓引入之前為40KA以上，電源屏室前為20KA以上，微機(jī)房電源柜前為10KA以上。

　　為了參數(shù)的一致，防雷箱內(nèi)防護(hù)斷路器與電源的斷路器最好選用同一個(gè)廠家的產(chǎn)品。

　　(三)組合架的連接

　　機(jī)械室同一排組合架之間的等電位連接一般采用大于10mm 的多股銅導(dǎo)線串聯(lián)栓接，這種連接方式存在一定的缺點(diǎn)：如果某一個(gè)組合架的連接點(diǎn)接觸不良就會(huì)導(dǎo)致所有組合架失去等電位連接。

　　如果采用與同一排組合架等長(zhǎng)的30mm×3mm紫銅排與每個(gè)組合架并聯(lián)連接，就能解決此問(wèn)題。

　　參考文獻(xiàn)

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　　鐵路信號(hào)設(shè)備的雷電防護(hù)【2】

　　【摘要】 隨著鐵路信號(hào)設(shè)備向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和綜合化方向發(fā)展，大規(guī)模集成電路和低耐壓器件在信號(hào)設(shè)備中大量使用，雷電所帶來(lái)的危害越來(lái)越大，對(duì)雷電的防護(hù)已成為保證鐵路安全運(yùn)輸?shù)闹匾獑?wèn)題。

　　綜合雷電防護(hù)方法是在全面考慮雷電損壞信號(hào)設(shè)備的各種可能途徑的基礎(chǔ)上，綜合采用外部防護(hù)、屏蔽、等電位連接、接地、合理布線、使用浪涌保護(hù)器等多種方法解決這個(gè)問(wèn)題的有效措施。

　　【關(guān)鍵詞】 雷電綜合防護(hù) 鐵路信號(hào)設(shè)備 防雷

　　列車是在兩條鋼軌上飛速行駛的，并鋪設(shè)在復(fù)雜的地質(zhì)自然環(huán)境中，而信號(hào)設(shè)備則與鋼軌相連，鋼軌是由鋼鐵鑄造的，是電和磁的良導(dǎo)體，所以在雷雨天氣時(shí)，帶電的低云層就可在鋼軌中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或直接對(duì)鋼軌放電，影響甚至擊毀信號(hào)設(shè)備。

　　通常云團(tuán)的帶電量是很大的，能對(duì)地形成幾十萬(wàn)伏的超高電壓。

　　當(dāng)這種云團(tuán)在氣流的推動(dòng)下，掠過(guò)接近地面時(shí)，就可在附近的金屬體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，形成感應(yīng)電流。

　　倘若云團(tuán)接觸到高于地面的物體時(shí)，就可能對(duì)地放電，形成直擊雷，放電電流能達(dá)到幾十萬(wàn)安培，這種能量是超級(jí)巨大的，毀壞性也是很嚴(yán)重的。

　　但在自然界中，大部分的帶電云團(tuán)離地面是很高的，不能對(duì)地直接放電，而且僅在帶電云團(tuán)間放電，這也就形成對(duì)信號(hào)設(shè)備產(chǎn)生次級(jí)雷害――感應(yīng)雷災(zāi)害。

　　由于鋼軌是金屬導(dǎo)體，長(zhǎng)而易于導(dǎo)電;信號(hào)設(shè)備的傳輸導(dǎo)線也都是金屬線，所以感應(yīng)雷產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)極易在鄰近的鋼軌和信號(hào)設(shè)備中產(chǎn)生并傳導(dǎo)電磁感應(yīng)脈沖電流。

　　由于現(xiàn)代鐵路信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備采用了大量微電子設(shè)備，微電子設(shè)備耐過(guò)電壓和過(guò)電流的能力很低，雷電感應(yīng)引起的電磁感應(yīng)脈沖很容易造成雷害。

　　雷電造成的危害主要有兩種：

　　(1)直擊雷

　　帶電的云層對(duì)大地上的某一點(diǎn)直接放電，稱為直擊雷。

　　它的破壞力是很大的，若不能將其迅速瀉放入大地，將導(dǎo)致放電通道內(nèi)的物體、建筑物、設(shè)施、人畜遭受嚴(yán)重的破壞，以及火災(zāi)和電子電氣系統(tǒng)摧毀。

　　在克服直擊雷的危害中，信號(hào)機(jī)械室的建筑物采用法拉第籠進(jìn)行電磁屏蔽。

　　(法拉第籠由屋頂避雷網(wǎng)、避雷帶、引下線和接地系統(tǒng)構(gòu)成。)

　　信號(hào)設(shè)備設(shè)安全地線、屏蔽地線和防雷地線，這些地線均由共用接地系統(tǒng)的地網(wǎng)引出;室內(nèi)信號(hào)設(shè)備的接地裝置構(gòu)成網(wǎng)狀;接地導(dǎo)線上不設(shè)開(kāi)關(guān)、熔斷器或斷路器。

　　室外信號(hào)設(shè)備的金屬箱、盒殼體必須接地，屏蔽電纜的金屬屏蔽層也接地。

　　這樣就可以有效、及時(shí)地把雷電迅速的釋放到大地中，保護(hù)信號(hào)設(shè)備少受損害。

　　(2)感應(yīng)雷

　　感應(yīng)雷則是在云層與云層之間發(fā)生放電釋放電荷，不直接對(duì)地放電，在電源和數(shù)據(jù)傳輸線路及金屬管道金屬支架上產(chǎn)生感應(yīng)過(guò)電壓。

　　過(guò)電壓以電氣浪涌的方式危及電子設(shè)備，包括破壞印刷電路印制線、元件和絕緣過(guò)早老化壽命縮短、破壞數(shù)據(jù)庫(kù)或使軟件誤操作，使一些控制元件失控。

　　根據(jù)雷電感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在信號(hào)設(shè)備形成的機(jī)理，我們采用了很多方式方法，例如：信號(hào)電源輸入端設(shè)有電源防雷箱;控制臺(tái)、繼電器架、分線盤(pán)、機(jī)房設(shè)置接地匯集線。

　　接地匯集線采用大于30 mm×3mm紫銅排，并相互連接成條形、環(huán)形或網(wǎng)格形，環(huán)形設(shè)置時(shí)不構(gòu)成閉合回路。

　　鐵路車站設(shè)置的信號(hào)機(jī)外電線路包括進(jìn)站信號(hào)機(jī)、預(yù)告信號(hào)機(jī)、出站信號(hào)機(jī)、通過(guò)信號(hào)機(jī)、進(jìn)路信號(hào)機(jī)外電線路，每線應(yīng)加裝防雷保安器，作為縱向防護(hù)。

　　軌道電路的室內(nèi)防雷，在軌道電路室內(nèi)送、受電端的分線盤(pán)對(duì)應(yīng)端子上分別安裝防雷保安設(shè)備進(jìn)行橫、縱向防護(hù)。

　　軌道電路的室外防雷，在軌道電路室外送、受電端變壓器軌道側(cè)也分別在安裝了防雷保安設(shè)備，對(duì)軌道電路進(jìn)行橫、縱向防護(hù)。

　　在電碼化電路區(qū)段，在發(fā)送通道分線盤(pán)對(duì)應(yīng)端子上，每個(gè)發(fā)送通道也分別安裝防雷保安設(shè)備，對(duì)電碼化設(shè)備進(jìn)行橫、縱向防護(hù)。

　　通過(guò)對(duì)設(shè)備的橫向、縱向防雷措施，對(duì)雷電感應(yīng)電流及時(shí)進(jìn)行疏導(dǎo)，使之盡快中和、釋放或引入大地，并充分利用法拉第籠進(jìn)行隔離，從而有效地防止了雷電感應(yīng)脈沖電壓的危害。

　　近幾年來(lái)，隨著信號(hào)設(shè)備技術(shù)的發(fā)展，逐步實(shí)現(xiàn)由繼電聯(lián)鎖向微機(jī)聯(lián)鎖的自動(dòng)化控制轉(zhuǎn)換，對(duì)雷電干擾提出了更高的要求，為更有效地防止雷電干擾，不僅對(duì)信號(hào)機(jī)械室所在建筑物進(jìn)行了天網(wǎng)、地網(wǎng)的防護(hù)，又特別對(duì)微機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備的專用機(jī)房進(jìn)行了又一次法拉第籠式屏蔽，更有效地解決了雷電感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)對(duì)微電子設(shè)備的干擾。

　　但鐵路信號(hào)的雷電防護(hù)是一個(gè)復(fù)雜、永久的課題，如何做到有效的防護(hù)，還需進(jìn)一步的研究、探討和實(shí)踐。

　　參 考 文 獻(xiàn)

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　　[2] 陳愛(ài)全. 鐵路信號(hào)設(shè)備的雷電防護(hù)[J]. 河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào). 2009(02)

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