车站信号设备综合防雷系统工程设计的探讨

车站信号设备综合防雷系统工程设计的探讨

发表时间：2019-04-28T16:45:34.627Z 来源：《基层建设》2019年第6期作者：皮金荣

[导读] 摘要：在车站建设与使用过程中，雷电是影响人员、设备安全的重要因素。

中铁二院昆明勘察设计研究院有限责任公司云南昆明 650020

摘要：在车站建设与使用过程中，雷电是影响人员、设备安全的重要因素。为进一步促进车站防雷工程建设，本文在分析研究车站信号设备防雷现状的基础上，提出智能防雷系统，并主要从智能防雷系统的组成单元、硬件电路设计与实际应用三个方面就信号设备综合防雷系统工程的设计与建设问题做了分析研究，以供参考。

关键词：车站信号设备；防雷系统；远程控制

车站信号设备综合防雷系统是确保行车安全，提高车站运输与管理效率的重要内容，在科学技术不断发展的背景下，结合先进网络技术、信息技术，完善车站信号设备综合防雷系统工程建设，使车站管理朝着信息化与智能化方向发展，是当代社会对车站建设提出的新要求。但目前，车站信号设备在防雷方面还存有不足，下文就车站信号设备的防雷现状做简要分析。

1车站信号设备防雷现状分析

经过长久的探索与发展，我国车站信号设备在信息化管理方面取得了一定成就，如微机联锁系统与检测系统在实际生产中的应用，有效提升了现代车站信号的信息化与智能化管理程度；但是，在大量电子化、智能化以及网络化信号设备被广泛应用于车站建设的同时，车站信号防雷系统却存在理论、技术落后等问题，陈防雷系统的各项配置难以与先进的信号设备相匹配，导致系统的防雷性下降，使人员、车辆面临巨大的安全威胁【1】。具体分析如下。

有研究表明，在车站运行、管理过程中，雷电电磁脉冲的干扰是导致信号设备损害并缩短使用寿命的主要原因。这意味着，车站必须做好防雷建设。但我国铁路大部分的车站以及编组站都是在远离城市中心雷电将暴露背景下创建且运营的，且车站信号楼附近具有大型灯光桥、无线调天线塔以及大型吊机等建筑物，这些建筑物均有较高的导电性，并且在实现设备技术改造过程中，建筑物防雷的改造大部分都是同步进行，信号系统设备都是在远距离大量的和室外信息收集对象及控制对象进行连接，其中的轨道电路都是大面积及长距离的到地面暴漏，因此轨道电路非常不平稳，容易受到瞬态过电压以及雷击的损害【2】。

此外，我国仍有部分车站使用的是传统信号设备，而传统信号设备的防雷性不强，多数是在使用信号设备的部位设置一级SPD用于防雷，且防雷材料质量不佳，防雷技术相对简单，难以取得相对理想的防雷效果【3】。同时，在设计车站信号装置时，一般需接地分开设置，但在实际环境中，往往受地形地势等客观因素影响难以满足上述设计需求，导致防雷效果不佳。

2车站信号设备综合防雷系统工程设计

车站信号设备智能防雷系统的基础为传统防雷保护技术，在对传统防雷技术进行创新与改造后，形成现代智能防雷系统。智能防雷系统由智能防护单元、传感器收集单元、数据中心以及检测平台等部分构成，其可通过相关技术创建出可追溯智能平台，利用此平台将传统、被动的防雷保护技术改造为主动、智能的防雷系统。该智能防雷系统具备参数展示、数据查询、综合预警等多项功能，具有良好的防雷性能。

在智能防雷系统中，智能防护单元主要由状态指示灯、电源浪涌保护器以及断路装置、状态指示灯等组成。与传统的防雷系统相比，智能防护单元具一种能独立输入输出的接线端子，该接线端子在箱体中与浪涌保护器串联断路器实现合理的布线，有效保证智能防护单元与被保护的电路配线充分满足铁路需求【4】。此外，在设计结构方面，智能防护单元具有能实现配电部分与防雷装置的隔离设置，该设置能为一体分室结构的设计提供可能。

智能防雷系统中的数据中心主要由数据服务器、系统服务器端软件、应用服务器等内容构成，该数据中心的功能作用是完成智能防护单元数据检测的分析、存储以及处理，并将相关告警数据及时转发给负责人，为后续工作提供便利。智能防雷系统中的数据中心具有以下功能作用：故障定位、性能分析与信息交换。因此，数据中心是智能防雷系统不可缺少的组成。

传感器收集单元主要由高精度雷电流传感器、机箱温度传感器以及非接触式接地电阻传感器等内容构成【5】。传感器收集单元的主要功能作用是对智能防护单元中的相关内容进行检测，如机箱内工作温度、通过的雷电次数、雷电流峰值等，同时其也能完成对传感器数据的收集、汇总与预处理工作，能将纷繁复杂的数据转换成统一格式上传到数据中心，供负责人员分析参考。

检测平台的主要功能作用是服务用户，让铁路局、电务段、车间用户根据自身权限灵活配置，获得准确全面的行车与雷电信息，采取有效防护措施避免出现安全问题。

3车站智能防雷系统硬件电路设计

车站智能防雷系统的硬件电路主要由以太网接口电路、防雷器信号输入电路、微处理器、外围电路以及其他电路构成。下面将几个主要电路进行分析。

3.1以太网通信接口

车站智能防雷系统中的通信功能主要是借助以太网TCO/IP协议实现。当前，以太网通信电路控制器芯片主要使用ENC28J60，其属于行业标准的串行外设接口独立的以太网控制器，能为系统的通信功能提供接技术保障。

3.2防雷器信号输入电路

防雷器信号输入电路具有两个防雷器信号输入接口，该接口使用SCSI连接器，其能在光耦隔离电路中输入防雷器电路并行信号，可有效预防雷电损坏电路。

3.3地阻仪接口

在车站智能防雷系统中，地阻仪接口是保障电路与系统安全的重要内容，尤其是在在线测量过程中，接地电阻更具有十分重要的作用。当前，在车站智能防雷系统中常用的接地电阻为非接触式接地电阻，这是一种全新的接地电阻检测装置，与传统的手动测量监测装置有很大不同，在检测过程中，通过在线测试、非接触式测量就可精准获得可用信息，工作效率极高【6】。

4车站智能防雷系统的检测及应用

通过精准化的设计，车站智能防雷系统能动态检测电厂的变化情况，如了解电厂及周围是否存在雷闪，并将检测到的雷闪信息及时发送到检测中心，提醒工作人员注意。此外，文中涉及到的一种车站智能防雷系统具备通信用功能，系统的通信模块能向主模块发送控制信