铁路信号设备的雷电综合防护体系

2022-11-02

随着我国经济的快速发展和科学技术的进步, 人们在享有优越性物质生活的同时, 也对交通出行提出了更高的要求, 特别是在铁路运输的发展方面, 随着人们对铁路运输重视程度的不断提高, 传统的绿皮车如今已经发展成为了高铁和动车, 从铁路机车的升级来看无论是机车速度和技术手段都具有划时代的意义。所以, 铁路运输的发展就是铁路信号设备的更新和发展, 铁路信号是铁路系统安全运行的保证, 如果铁路信号设备无法运行那么铁路运输就会中断, 所以, 制定切实有效的防雷电措施, 确保铁路信号设备在铁路运输当中的安全运行对于整个铁路运输系统来讲意义重大。

1 雷电环境下对信号设备的危害分析

1.1 直击雷带来的危害

由于雷电是通过带电云层将携带电量直击到地面某个放电点的, 所以钢轨、信号传输线等相关设备很容易会成为雷电的直击目标。然而, 在自然环境下铁路信号设备受到雷电攻击的几率是很小的, 受到雷电攻击影响最大的主要是铁路信号设备当中的微电子设备, 由于微电子设备抵御雷电的能力很差, 当微电子设备连续受到雷电攻击后其内部构件很容易就会失效或者坏掉导致铁路运行中断或者瘫痪其后果不堪设想。

1.2 感应雷带来的危害

感应雷的放电方式不同于直击雷, 在自然环境下带电云层之间的放电过程就会产生感应雷, 但是感应雷的放电方式并不是直接作用在地面的某个点上, 而是通过在设备电源和设备的相关数据线当中先产生感应过压点电, 设备电源和数据线在过压点的作用下会形成电子感应, 然后通过埋设在地下的电缆或是信号传输线路侵入到相关信号设备当中对终端电子设备造成破坏。

1.3 雷电浪涌带来的危害

微电子设备在雷击作用下有可能会失效或损坏, 给铁路信号设备的正常通讯造成严重的影响。其中雷电浪涌就是破坏微电子设备的雷击形式之一, 也是一种较为常见的雷击形式。

1.4 雷电冲击波带来的危害

在自然界当中雷电冲击波产生的电压要远远高出铁路信号设备所能承受的范围。铁路信号相关设备一旦遭到雷电冲击波的入侵其后果不堪设想。所以, 雷电冲击波的破坏力对于信号设备是致命的。

2 铁路信号设备防雷的必要性以及防雷的基本要求

2.1 铁路信号设备防雷的必要性

在铁路运行当中相关铁路设备的加设也逐渐增多。目前我国铁路相关设备的拥有量是非常庞大的, 这些相关设备大都与机车轨道相连, 并且在铁路运行当中发挥着非常重要的作用, 由于这些相关设备大都设置在自然环境下, 所以受到雷电攻击也就在所难免。在自然环境下雷电会以各种方式对相关设备进行攻击, 造成铁路信号系统的中断或者瘫痪, 给铁路运行造成巨大的生命财产损失。所以在铁路运行当中相关设备加设的越多在自然环境下相关设备遭到雷电攻击的几率就越高, 给铁路运行造成的损失也就越大, 所以在铁路运行当中制定一个安全可靠的防雷措施和对相关设备进行防雷处理避免或降低信号设备受到雷电攻击的破坏, 对于铁路安全运行的长远发展意义重大。

2.2 铁路信号设备对防雷保护的基本要求

信号设备在铁路系统的运营当中有着非常重要的意义, 关系着整个铁路系统运行的安全与稳定。所以要想确保信号设备防雷效果的可靠性, 就必须要严格控制信号设备防雷保护的质量。避免信号设备在防雷保护当中受到干扰影响信号设备的正常运行, 应在信号设备连续传输的基础上对原有信号设备进行防雷保护。这不仅是防雷保护措施最基本的要求同时也是铁路信号设备运行的要求。另外, 选择什么性能的防雷设备对于防雷设备能否在铁路信号设备的防雷保护当中发挥作用非常关键, 因此, 在选择防雷设备时, 一定要保证防雷设备的放电特性和信号设备的绝缘耐压能力能够真正的互相配合。

3 关于铁路信号设备的雷电综合防护措施

通过雷电对铁路信号设备造成危害的论述, 我们粗略的了解到了在自然环境下雷电对铁路信号设备的危害是多种多样的, 特别是雷电对于铁路信号灯的影响, 我们不仅要给予充分的重视更要采取一定的预防措施, 避免在自然环境下信号灯受到雷电的攻击和破坏影响铁路信号设备的正常使用。

3.1 前期准备工作

铁路系统在制定雷电综合防护体系时应严格按照以“预防工作为主, 防治结合、安全第一”的政策为导向, 不断加强和完善铁路信号设备的综合防护体系, 并做好对铁路信号设备在雷电环境的评价工作。

(1) 做好对铁路信号设备所处环境的气候变化、地质环境以及雷电活动范围的排查工作, 通过对信号设备所处环境的了解制定出切实有效的雷电防护措施。

(2) 在设计铁路信号设备综合防护体系时, 首先应按照综合防护体系在前期当中的统筹规划, 中期的综合治理以及后期当中的多重保护措施, 来对设计方案和技术的应用进行优化和更新, 通过铁路信号设备预防直击雷与间接雷的综合防护技术, 来制定完善有效的铁路信号设备综合防护体系。

(3) 在制定铁路信号设备雷电脉冲抗干扰防护措施时, 应充分考虑信号系统在该地区的接收能力和雷电的等级要求。并按照当地条件要求有针对性的选择和使用防雷材料。

3.2 安装防雷设备

防雷保护措施是否完善对于设备的正常运行非常重要。因此为了确保设备的运行安全在设备当中通常会设置避雷针、避雷网和避雷线等防雷设备。以此来避免直击雷或间接雷对设备造成破坏。在防雷设备当中避雷针是一种使用非常广泛的防雷设备, 避雷针不仅具有安装方便、价格低廉的优势而且还具有很好的防雷电攻击效果, 保证了建筑物的安全。在防雷设备当中避雷针和避雷线有所不同, 避雷针的防雷范围要远远大于避雷线的防雷范围, 避雷线只是一种类似于天线的防雷装置并且只能设置在对特定建筑物的防雷保护上。

3.3 加强室内防雷

由于铁路信号设备大都是架设在自然环境下, 并且数量越多技术就越先进, 所以在对铁路信号设备进行防雷保护时应重点以室外防雷为主。但是如果要想铁路信号设备防雷体系全面发挥出功能, 则还要对建筑物内的铁路信号设备进行充分的考虑。做好对变压器在室外部分的保护措施和确保防雷设备能够在室内轨道电路当中有效的发挥出作用。与此同时, 还要对室内相关设备进行接地处理。给电缆、数据线等连接线安装上电压保护装置, 并将电压保护装置与室内电路的接地装置连接在一起, 形成安全的电气连接。

3.4 室外信号设备直击雷防护和屏蔽

防雷设施是铁路信号设备安全运行的保障, 防雷设备的安放环境是否安全可靠对于铁路信号设备能否有效运行至关重要。所以, 防雷设施一定要安放在具有很好防雷效果的外围建筑物当中。如果外围建筑物不能对防雷设施起到保护作用, 雷电电流就会入侵到防雷设施当中从而对防雷设施造成破坏。因此, 切记不能将防雷设施安放在雷电电磁波很强的位置。

3.5 加强对感应雷的防护

弱电设备是铁路信号设备当中是比较常见的设备, 当电磁场在铁路信号设备当中发生变化时这些弱电设备会在电磁场的作用下发生明显的反映, 给信号系统造成严重的破坏, 因此, 制定出切实有效的预防感应雷的措施, 对于铁路信号设备雷电综合防护体系的建立和完善有着非常重要的意义。对此, 在制定铁路信号设备感应雷防护措施时应严格按照铁路信号脉冲的等级要求对方案进行设计, 从而最大限度的降低感应雷对铁路信号设备的影响和破坏。

3.6 接地系统

在接地系统当中信号设备应设置安全地线、屏蔽线和防雷线, 且安全线、屏蔽线和防雷线皆应从接地系统的地网当中引出, 而在对室内信号接地装置进行布置时应将室内接地装置布置成网络状, 不对接地导线设置开关、熔断器以及断路器, 地网则由建筑周围的环形接地装置和各个接地体连接构成。环形接地体是接地系统重要的组成部分由水平接地体和垂直接地体组合而成, 在对环形接地体进行布置时应将环形接地体环绕在建筑物的外墙并闭合成环, 如果有条件限制可以将环形接地装置按照“U形”或“L形”两种形状进行设置, 另外, 由于机械室两侧还有其他建筑存在所以机械室并不是独立的个体建筑, 对于这种情况, 在机械室信号楼的前后方可以按照“一”字的形状沿着建筑物的外围来设置接地装置, 确保地网能够与其他引线就近的连接在一起。而在垂直接地体的连接当中可以选择使用石墨电极、铜包钢材料或者其他新型接地材料, 电力牵引区段最适宜使用的是石墨接地体。

3.7 线路的铺设和布局要合理

第一, 在铁路运行当中做好对铁路信号设备的防雷保护非常重要。铁路信号防雷设备在开启工作模式前, 会和埋在地下的电缆连接在一起, 这样防雷设备在雷电攻击下就会把接收到的电磁波传导到地下进而避免信号设备受到破坏, 由于在防雷线路铺设和布局设计当中电缆所能承受的电磁冲击是有一定限度的, 所以为了避免电缆接受到较大的电磁冲击, 在使用防雷设备时一定要对转换电压这一问题给予充分的重视。

第二, 在铁路信号防雷设备当中大大小小的变压器不仅能够对电缆起到保护作用, 避免电缆在自然环境下受到较大电压的冲击, 而且变压器还能够把雷电当中的电压转换成弱小分支并把电压分散出去, 但是如果防雷设备内部线路铺设的不合理, 防雷设备接收到的电流就会产生错乱现象, 进而对防雷设备造成损坏, 使铁路信号防雷设备失去防雷的作用。

第三, 在防雷设备线路铺设时一定要对线路做好分配, 并对线路进行定期的维护检修, 还有就是要提高雷电设备的灵敏度, 确保其能够有效的接收到雷电电磁波, 并能够有效的把接收到的雷电电磁波传导到地下。

第四, 由于地理环境的原因某些区域雷电发生的概率是非常高的, 为了避免雷电对铁路信号设备造成破坏, 在这些区域会架设很多的防雷设施, 所以为了提高防雷设备架设的科学性, 设计人员会在这些防雷设备当中配备信号接收器, 以此来引导防雷电设备能够有效的接收到雷电电磁波, 因为, 在雷电环境下即使是很细微的碰撞都有可能会引起雷电击中目标, 给供电设备造成严重的破坏。所以, 工作人员在对防雷线路进行铺设时一定要把电源设置在非雷暴区, 并使用标准的绝缘体材料做好对电源的绝缘防护, 绝缘防护过程当中防雷设备内部线路的铺设要做到合理有序, 不能乱搭乱放, 一定不要干扰到信号设备的灵敏度和损坏到信号设备。

第五, 在自然环境下如果铁路信号设备灵敏度受到雷电电磁波的破坏, 雷电电磁波就会侵入到信号设备当中, 给铁路信号设备造成严重的威胁和破坏。所以, 为了避免信号设备引入其他电流和电磁波, 在架设信号设备前一定要确保信号设备的质量。这样即使信号设备受到强电压的冲击也能保证铁路列车的安全运行。

4 结语

综上所述, 在铁路运输当中只有做好对铁路信号设备的防雷措施, 才能确保铁路运输安全可靠的运行。由于铁路信号设备大都加设在自然环境下, 所以在雷电的高发地区, 除了要合理设置防雷设施外, 还要做好对防雷设施外部建筑物的保护工作。以此来提升防雷设施的安全性与可靠性。另外, 为了确保铁路信号设备雷电综合防护体系能够安全高效的运行, 在对相关设备进行铺设当中应做好对设备电源和设备相关数据线, 信号电缆等的精确铺设, 避免雷电冲击波通过设备电源、设备相关数据线产生感应过压形成电子感应, 通过埋设在地下的电缆或是信号传输线路侵入到相关信号设备当中对终端电子设备造成破坏。

摘要：铁路信号设备的安全可靠对于铁路运行的影响非常重要, 随着我国铁路运行的不断发展, 铁路系统当中加设的与铁路信号相关设备的数量非常多, 这些相关设备为我国铁路的安全运行提供了保障, 所以这些相关设备在铁路运行当中的重要性不言而喻。近年来随着我国铁路运行的速度的不断提升, 铁路信号设备在铁路运行当中所起到的作用功不可没, 虽然在铁路运行当中铁路信号设备的增加提升了铁路运行的效率, 但是这也给雷电破坏相关设备创造了条件, 给铁路运行安全带来的巨大的安全隐患。基于此, 文章就信号设备防雷措施在铁路运行当中的重要性和制定预防雷电措施的基本要求以及就如何提高铁路信号设备的防雷综合能力进行了全面的阐述, 以期为铁路运行更好的预防雷电破坏和为我国铁路系统全面建立雷电综合防护体系提供切实有效的参考。

关键词：铁路信号设备,雷电,综合防护体系