許錦江

（中國鐵路北京局集團(tuán)有限公司天津電務(wù)段，天津 300143）

目前，在電子信息技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，鐵路信號設(shè)備也日趨信息化與現(xiàn)代化。鐵路信號設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用過程中容易受到雷電等自然條件的影響，容易發(fā)生信號故障，影響鐵路的安全運(yùn)行。因此，加強(qiáng)對鐵路信號設(shè)備的維護(hù)與管理，強(qiáng)化防雷與接地的研究，不斷完善防雷與接地系統(tǒng)，使得鐵路信號設(shè)備使用的可靠性與穩(wěn)定性更強(qiáng)，使得鐵路的運(yùn)行更加高效與安全，為人們的日常出行提供更加便利且安全的條件，對于社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到積極的促進(jìn)作用。

1 鐵路信號設(shè)備防雷概述

1.1 鐵路信號設(shè)備的概念及內(nèi)涵

鐵路信號設(shè)備主要指的是以儀表、燈具、標(biāo)志物或者音響等設(shè)備，其向鐵路行車人員傳送鐵路車輛的相關(guān)指標(biāo)、運(yùn)行狀態(tài)和條件等。鐵路信號設(shè)備的作用主要對鐵路行車或者調(diào)車作業(yè)提供安全的條件。早期的鐵路信號相對較為簡陋，而當(dāng)前的鐵路信號則以電子設(shè)備為主，通過調(diào)度集中控制、集中聯(lián)鎖、自動閉塞等設(shè)備的配備，能夠更好地提升鐵路信號設(shè)備應(yīng)用的可靠性與安全性。

鐵路信號設(shè)備作為鐵路有序、安全運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，如果其出現(xiàn)故障，就容易造成非常大的傷害，嚴(yán)重時(shí)會對人們的生命、財(cái)產(chǎn)、安全帶來威脅。而影響鐵路信號設(shè)備性能的自然因素主要就是雷電，強(qiáng)化鐵路信號設(shè)備的防雷與接地，能夠保障鐵路信號的穩(wěn)定性，提升鐵路的行車安全。圖1 為鐵路信號設(shè)備。

圖1 鐵路信號設(shè)備

1.2 常見的雷害類型分析

常見的雷害類型有直接雷與感應(yīng)雷之分，了解與掌握兩種雷害類型及其內(nèi)容，能夠?qū)﹁F路信號設(shè)備防雷與接地研究提供必要的參考與依據(jù)。表1 為雷害的類型。

表1

1.3 雷電侵入信號設(shè)備的途徑分析

雷電侵入信號設(shè)備的途徑大體分為3 種：第一種是交流電源；第二種是軌道電路；第三種是電纜。這3 種途徑會導(dǎo)致雷電的侵入，也都會對信號設(shè)備產(chǎn)生不同程度的影響。表2 為雷電侵入信號設(shè)備的途徑分析。

表2

1.4 信號設(shè)備防雷要求分析

雷電活動的地區(qū)，有電子設(shè)備、交流電源外線、遙信遙控設(shè)備、軌道檢查裝置等與外線連接的信號設(shè)備都必須要安裝防雷設(shè)備，且由于雷電活動的區(qū)域不同，其安裝的防雷設(shè)備以及防雷措施也不盡相同。在防護(hù)信號設(shè)備時(shí)，被防護(hù)設(shè)備與防雷設(shè)備之間要保證絕緣匹配，保證雷電感應(yīng)電壓約束和保持在被保護(hù)的信號設(shè)備的沖擊耐壓水平之下。通常情況下，防雷裝置不能對鐵路信號設(shè)備的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。當(dāng)受到雷電干擾時(shí)，其信號設(shè)備也不應(yīng)該發(fā)出錯(cuò)誤信號、做出錯(cuò)誤動作。如果應(yīng)用多級防護(hù)時(shí)，每一級防護(hù)的元件都要得到合理、科學(xué)的配置與安排。與此同時(shí)，防雷元件用于外部防護(hù)時(shí)，要在線路的終端安裝防雷元件，且安裝時(shí)要保證可靠、牢固、安全，便于集中安裝和檢測。除此之外，在鐵路信號設(shè)備的外部防雷體系中，防雷保護(hù)不僅是外部保護(hù)，也有內(nèi)部保護(hù)，外部保護(hù)主要是保護(hù)建筑物，防止雷電擊中引起人身安全和火災(zāi)事故，內(nèi)部防護(hù)則是防止雷擊感應(yīng)以及雷電侵入對內(nèi)部設(shè)備產(chǎn)生損害，這是外部防雷系統(tǒng)無法給予的保護(hù)。因此，在鐵路信號設(shè)備防雷保護(hù)，運(yùn)用防雷接地技術(shù)來對信號設(shè)備的內(nèi)外部予以防護(hù)，最大化地提升防雷與接地防護(hù)效果。

2 分析鐵路信號設(shè)備防雷與接地的重要意義

鐵路是人們重要的交通出行方式，也是我國交通運(yùn)行的重要內(nèi)容與組成部分。鐵路行車的安全直接關(guān)系著人們出行的安全，因此，全面優(yōu)化和保障鐵路的行車安全非常重要。在鐵路行車時(shí)，如遇到雷電等惡劣天氣時(shí)，鐵路信號設(shè)備的防雷接地系統(tǒng)受到雷擊，其會產(chǎn)生雷電放電、電磁脈沖以及雷電過壓，當(dāng)雷電過壓、電磁脈沖等通過金屬管道或者電纜時(shí)就容易產(chǎn)生電磁，而這種電磁會對各類弱點(diǎn)設(shè)備產(chǎn)生較為嚴(yán)重的干擾，使得整個(gè)鐵路運(yùn)行系統(tǒng)受到影響。一般情況下，防雷接地系統(tǒng)受到雷電電擊，產(chǎn)生一定數(shù)量的沖擊電壓和局部放電的情況，這會對設(shè)備的絕緣產(chǎn)生影響。與此同時(shí)，雷電流會通過避雷針引下線入地時(shí)，會有暫態(tài)電磁場產(chǎn)生，其會導(dǎo)致鐵路信號設(shè)備產(chǎn)生暫態(tài)電壓，會對設(shè)備的運(yùn)行產(chǎn)生影響。面對雷擊對鐵路信號設(shè)備產(chǎn)生的影響和損害，加強(qiáng)對鐵路信號設(shè)備的防雷與接地研究，幫助鐵路信號設(shè)備有效的發(fā)揮信號指示作用，為鐵路的安全運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。

不僅如此，加強(qiáng)對鐵路信號設(shè)備防雷與接地研究，優(yōu)化鐵路防雷接地系統(tǒng)，強(qiáng)化對鐵路運(yùn)行電磁環(huán)境的改善、優(yōu)化外部防護(hù)措施、合理配置避雷針等，能夠保障鐵路信號設(shè)備作用與價(jià)值的發(fā)揮，對鐵路行車與調(diào)度的安全提供更加堅(jiān)實(shí)的保障。

3 鐵路信號設(shè)備防雷與接地的方略探究

由于鐵路信號設(shè)備容易受到雷電等自然環(huán)境的影響，如果防雷與接地系統(tǒng)不進(jìn)行優(yōu)化，勢必會對鐵路信號設(shè)備的有效運(yùn)行與作用發(fā)揮產(chǎn)生影響。因此，重視并優(yōu)化防雷與接地策略與方法的優(yōu)化，從多方面和角度來改善防雷接地系統(tǒng)，增強(qiáng)信號設(shè)備防御雷電擊的效果，防止信號設(shè)備受到雷電擊，對設(shè)備的信號、性能產(chǎn)生不良影響。下面對鐵路信號設(shè)備防雷與接地的實(shí)際優(yōu)化策略與方法展開具體的探討和研究。

3.1 重視電磁環(huán)境的改善與優(yōu)化

由于鐵路信號設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用過程中對于電磁環(huán)境的要求相對較高，特別是鐵路運(yùn)行系統(tǒng)中的弱電設(shè)備，其靈敏度非常高，一些微小的電流都會對弱電設(shè)備產(chǎn)生影響。同時(shí)，雷電的電磁波磁場很大，為了能夠提升防雷體系的穩(wěn)定性，優(yōu)化弱電設(shè)備的感應(yīng)非常必要。為了防止弱電電磁感應(yīng)不受到雷電的干擾和影響，從防雷設(shè)備自身的工作原理來分析，其內(nèi)部原理比較簡單，但是其在運(yùn)行和工作中的情況是多變且復(fù)雜的，需要對信號的接收情況以及地形情況進(jìn)行全盤考慮，最大化地規(guī)避防雷設(shè)備受到雷電擊的影響。在優(yōu)化與改善電磁環(huán)境時(shí)，為了能夠順利地將雷電引至地下，提升對防雷設(shè)備的電磁波接收能力，且工作人員優(yōu)化調(diào)度工作，能夠有效提升鐵路信號設(shè)備的防雷接地效果。為了保障各類弱電設(shè)備不受干擾，可以采用多種方式來進(jìn)行規(guī)避。

（1）運(yùn)用較多的分支接地引下線來減小引下線通過的電流，使得電流的磁場影響降低，保障鐵路信號設(shè)備的信號免受電磁干擾；（2）重視電源與電源、信號與信號之間的屏蔽，通過改善材質(zhì)、增加距離的方式來改善平布方式，使得信號間、電源間的干擾程度降低，并通過適當(dāng)增加電源線、設(shè)備信號線的間距來減少電磁波的影響；同時(shí)，也可以運(yùn)用雙層屏蔽的材料來進(jìn)行電磁屏蔽，以此來達(dá)到很好的屏蔽效果；（3）將控制室進(jìn)出的所有電纜均換成屏蔽電纜，且與屏蔽層共用一個(gè)接地網(wǎng)，進(jìn)而有效地減少電磁對鐵路信號設(shè)備的影響。

3.2 重視防雷設(shè)備線路的合理布局與外部的科學(xué)防護(hù)

為了能夠保障鐵路信號設(shè)備的正常運(yùn)行，防雷設(shè)備的安裝與防護(hù)非常重要。防雷設(shè)備主要通過防雷技術(shù)及現(xiàn)代電學(xué)技術(shù)綜合應(yīng)用，以此來防止雷電擊中的設(shè)備。防雷設(shè)備在連接電纜的過程中會通過傳導(dǎo)的形式將電磁轉(zhuǎn)移，使得信號設(shè)備免受干擾?？梢姺览自O(shè)備的線路是重要媒介和轉(zhuǎn)移電磁的載體。由于電纜自身并不能夠承受較高的電磁沖擊，防雷設(shè)備可以通過變壓器將雷電的電壓予以轉(zhuǎn)換，而在轉(zhuǎn)換雷電電壓時(shí)，需要對線路進(jìn)行科學(xué)布局與合理敷設(shè)。防雷設(shè)備的線纜需要定期的檢修，在敷設(shè)線纜時(shí)也要進(jìn)行科學(xué)分配，使其靈敏度得到最大化地保障，使得電磁波能夠通過防雷設(shè)備完全傳導(dǎo)到地下。與此同時(shí)，在配備防雷設(shè)備時(shí)，信號接收器是必須安裝和配備的，其能夠推動電磁波接收有效性的提升，對于一些山區(qū)等雷電易發(fā)區(qū)，使用信號接收器要注意安全，保護(hù)好防雷設(shè)備，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對鐵路信號設(shè)備的防護(hù)。

此外，由于雷電會嚴(yán)重干擾鐵路信號設(shè)備，如果電流進(jìn)入防雷設(shè)備后沒有進(jìn)行有效且及時(shí)的處理，一方面會對防雷設(shè)備產(chǎn)生損壞，另一方面，也會對鐵路信號設(shè)備產(chǎn)生威脅，因此，在防雷設(shè)備的外部做好防護(hù)工作也是非常必要的。防雷與接地的工作人員在安裝防雷設(shè)施時(shí)，要科學(xué)選擇區(qū)域和建筑物，防止雷電干擾，這樣能夠更好地規(guī)避雷電干擾問題，使其抗雷電能力得到大大提升。

3.3 重視防雷接地技術(shù)的科學(xué)選擇與應(yīng)用

在鐵路信號設(shè)備的防雷與接地上，國際上常用的技術(shù)有很多，結(jié)合鐵路實(shí)際運(yùn)行情況來進(jìn)行防雷接地技術(shù)的科學(xué)選擇，對于提升設(shè)備的防雷效果非常有利。由于當(dāng)代的鐵路信號設(shè)備愈發(fā)數(shù)字化與信息化，很多鐵路信號設(shè)備的功率地線、信號地線、模擬地線、數(shù)字地線以及機(jī)柜內(nèi)的設(shè)備數(shù)量較多。因此，在應(yīng)用防雷接地技術(shù)時(shí)，要注重信號數(shù)字設(shè)備防雷接地規(guī)范性的提升，采用合理科學(xué)的方法和措施來優(yōu)化各類地線以及設(shè)備的防雷措施，做好防雷的控制與處理工作。與此同時(shí)，在應(yīng)用防雷接地技術(shù)時(shí)，可以運(yùn)用接地線、接地體等技術(shù)。接地體技術(shù)主要就是通過人工接地體來實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)接地電阻的連接，防止外界因素對其產(chǎn)生影響和干擾。而接地線技術(shù)就是接地體的外引線技術(shù)，其是一種連接屏蔽設(shè)施或者被保護(hù)設(shè)備的連線。在應(yīng)用接地線技術(shù)時(shí)，可以設(shè)置主、分接地線和等電位連接板，主接地線的材質(zhì)一般都是多股銅芯的線纜，而分接地線一般都是多股銅芯的軟線，通過防雷接地技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，能夠起到很好的防干擾、防靜電保護(hù)的作用。

3.4 避雷針的合理配置

避雷針也叫防雷針，其主要是用來保護(hù)高大樹木、建筑物等免受雷擊傷害的一種裝置或者設(shè)備。避雷針是防止雷擊的主要方式和途徑，當(dāng)雷云放電時(shí)，使用避雷針能夠使地面電場發(fā)生改變，引導(dǎo)雷電向避雷針放電，通過接地裝置和引下線將雷電引入大地，以此來保障被保護(hù)物免受雷電的電擊。在鐵路信號設(shè)備防雷與接地方面，重視避雷針的合理配置，能夠嚴(yán)防雷擊的直接性危害，使得變電所內(nèi)的設(shè)備、高壓線路等免受雷電直接擊中，實(shí)現(xiàn)對鐵路信號設(shè)備的保護(hù)。與此同時(shí)，在配置與安裝避雷針時(shí)，必須要注意智能化的設(shè)備或者線纜要與避雷針保持必要的安全距離，防止避雷針電磁對設(shè)備或者電纜產(chǎn)生干擾，從多個(gè)角度和方面來保護(hù)鐵路信號設(shè)備，提升其運(yùn)行效率與安全性能。

4 結(jié)語

總而言之，鐵路是人們交通出行的重要方式，也是貨物運(yùn)輸?shù)闹饕緩街?。鐵路運(yùn)行的可靠性與安全性直接關(guān)系著人們的生命、財(cái)產(chǎn)、安全。鐵路信號設(shè)備是鐵路車輛運(yùn)行安全的重要保障，如果鐵路信號設(shè)備受到雷電襲擊，容易對信號設(shè)備的正常運(yùn)行產(chǎn)生不良影響。因此，重視對鐵路信號設(shè)備防雷與接地的研究與應(yīng)用顯得非常重要。由于鐵路信號設(shè)備的防雷與接地系統(tǒng)相對較為復(fù)雜，需要從多個(gè)方面和角度來對電磁環(huán)境、防雷設(shè)備等進(jìn)行優(yōu)化。通過線路的科學(xué)布局與合理敷設(shè)、避雷針的合理配置、防雷接地技術(shù)的有效選擇與科學(xué)應(yīng)用等等，從內(nèi)部與外部做好鐵路信號設(shè)備的防雷工作，為鐵路信號設(shè)備的正常運(yùn)行提供有效支撐與保障。