关于铁路信号设备防雷设备的研究

关于铁路信号设备防雷设备的研究
摘要：随着科学技术的进步，电子设备更加广泛地应用于铁路信号设施中。

而铁路信号系统中的电子设备几乎都是弱电设备，雷电对它们造成的破坏是灾难性的。

2011年7月23日，正是由于雷电击中信号设备，使行车信息传达错误，才有甬温线事故的发生。

所以在快速发展铁路的时候，更应该以安全运行为前提。

展开铁路信号设备防雷研究就成了必然之举。

关键词：安全；信号设备；防雷
1绪论
铁路信号设备是组织指挥列车正常运行，保证交通安全，提高运输效率，传递信息，改善值班人员工作环境的重要设施[1]。

在铁路信号发展的进程中，信号基础设备从最初的人为控制发展到现在的计算机智能掌控，保证了在准确度、实时性上的提高，但是抗雷害的性能缺降低了。

[2]信号设备遭受雷电侵袭，会造成设备的破坏或者传输信息的错误，所以信号设备必须根据不同环境情况来制定防雷计划。

雷电主要从轨道电路、交流电源线、电缆等处侵入信号系统设备，与外线连接的信号设备应该配备防雷装置[3]。

2综合防雷措施
根据铁路信号设备雷电电磁脉冲的防护需要，配置设备时可以采取屏蔽、接地、等电位连接、安装浪涌保护器等[4]，这些防护措施统称为综合防雷。

2.1避雷针的设置
避雷针的设置应多在雷害严重的车站以及电子设备集中的机房等区域，可在距离电子设备和机房20～35米的地方设置一个甚至多个避雷针。

2.2引入信号室的电力线防雷设置
对引入信号室的电力线进行雷电防护，需要单独设置电源防雷箱[4]。

为了符合防火要求，电源防雷箱的连接线必须采用阻燃塑料保护外套外加多股铜线[5]。

电源配电盘的电源防护须设有雷电状态和计数显示、故障报警器。

电源屏电源引入侧的连接线横截面积不小于6mm2，微电子设备连接线的横截面积不小于
2.5mm2。

2.3信号机械室进出信号电缆的屏蔽
机械室外部有环形接地装置，这一般可以连接信号电缆来达到屏蔽雷电的作用。

在设置贯通地线时，室外将箱盒的主干线的电缆金属保护套顺序连接，或者分别接上箱盒接地端子后连接贯通地线[6]。

如果电气化区段或接地系统受外部因素干扰较大，则只能在机械室界面一端接地。

自动闭塞区段与半自动闭塞区段，必须设置贯通地线，室外的始终端也需要设置良好的接地装置。

2.4 机房电磁环境保护
由于信号设备机房有明文规定不准安装避雷针，所以设备机房的建筑物只能采用法拉第笼来电磁屏蔽
（1）法拉第笼
法拉第笼是由屋顶避雷网、接地系统、引下线、机房屏蔽和避雷带组成，可以防御直雷和降低电磁干扰。

在铁路信号的机房中，采用法拉第笼法来电磁屏蔽可以达到理想效果[7]。

①避雷网
避雷网由正方形的金属网组成，每隔3m就要与避雷带相焊接连通。

金属方
格都是选用热镀锌扁钢交叉焊接构成[8]。

热镀锌钢材需要镀上50μm左右的特殊
保护层。

②避雷带
避雷网需要采用热镀锌圆钢沿屋顶周围设罩一圈，距离墙体高度大约1.5m左右[8]。

热镀锌圆钢作为避雷带的支撑柱，支撑柱之间相隔的距离不能超过1m。

③引下线
避雷带和接地装置之间的连接线统称为引下线，引下线需要在机房周围均匀
铺设4～6根。

引下线与电气线路之间的间距不能太短，应大于1m为宜。

固定卡钉必须安装牢固，间距不能大于2m。

引下线也是采用热镀锌扁钢和热镀锌圆钢，在扁钢和圆钢的焊接处不能出现急转弯，弯角不能小于90°。

法拉第笼可以利用建筑物的钢筋混凝土结构或者框架结构建筑物来实现引下
线和大空间的屏蔽网作用，这样做大大节省了投资，也充分利用了资源。

当引下
线在利用建筑物内的主钢筋时，主钢筋应该与接地装置以及避雷带焊接起来。

（2）安装电子设备的机房法拉第笼屏蔽
安装电子设备的机房应采用室内法拉第笼屏蔽，且要符合以下标准：
①屏蔽层必须在引下线和地连接处应该采用直径不小于5mm的软铜线连接。

②屏蔽层应选用铝板或者铁板等屏蔽材料，材料厚度不可小于0.6mm。

③门窗屏蔽应采用横截面积超过4mm、网孔直径小于75mm的铝合金网，
并连接横截面积大于18mm的软铜线与地网或屏蔽层。

④相互连接的金属直接或者网格铜箔带最好采用10mm2的铜带。

⑤金属板每相隔500mm，就必须焊接不小于2mm2的软铜线。

⑥机房地面需要采用防静电地板，地板下的金属支架应该相互可靠连接[3]。

2.5 引入信号机械室的信号、通信电缆的防雷
浪涌保护器主要的功能就是保护室外引入信号机械室的信号、通信等其他线缆。

浪涌保护器设置的位置主要集中在室内防雷柜或分线柜上。

浪涌保护器的连接线应该采用阻燃塑料保护套，横截面积须超过1.5mm2，如果采用的是并联的方式，连接线的长度不能超过0.5m。

若条件不允许的情况下，超过1.5m的部分则需要用凯文接线法；浪涌保护器接地线长度不能超过1m。

3结论
本文首先掌握雷电侵入信号设备的方式，通过对过程的研究，得出多种途径
来预防雷电的侵入。

设置避雷针、避雷带、法拉第笼屏蔽等都是很好的预防雷击
的措施。

法拉第笼屏蔽法虽然材料较多，要求也较为苛刻，但是防雷的效果却是
最好的。

在重要的铁路枢纽站中，建议最好采取法拉第笼屏蔽法。

参考文献：
[1] 钟宏波．包神铁路公司TDCS网络子系统的设计与实现[D]．沈阳：东北大学．2009
[2] 张维宝．基于多Agent的电务故障诊断决策管理系统的开发与应用[D]．成都：电子科
技大学．2012
[3] 祁杰生．铁路信号维护规则[J]．铁道通信信号．2008．3（03）：30-33
[4] 时良仁．站内轨道电路分路不良计轴检查设备设计与实现[D]．上海：上海交通大学．2011
[5] 姚炳东．铁路信号综合防雷系统质量可靠性剖析[J]．城市建设理论研究．2013．21（06）
[6] 吴松．浅谈桂林市新一代天气雷达防雷措施[J]．气象研究与应用．2010．4（04）：
96-99
[7] 王红军．浅谈铁路信号设备综合防雷接地装置的运用[J]．黑龙江科技信息2013．14
（02）：28-30
[8] 安杰．法拉第笼在铁路站房雷电防护中的应用[J]．建筑施工．2015．8（08）：964-966。