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【摘 要】 随着我国铁路建设的飞速发展，铁路设备所使用的电子元器件越来越多，越来越先进，要求对雷电的防护等级也越来越高。根据铁道部的相关文件要求，通信、信号、电力、牵引供电及其他附属设施、沿线金属构筑物等均需要进行防雷保护，因此，必须严格做好防雷系统。本文分析了铁路信号设备受到的雷电影响，阐述了铁路信号设备的雷电综合防护设计。
【关键词】 铁路信号设备的雷电综合防护体系
随着现代化科技飞速发展，铁路信号设备电子化程度大幅提高，先进的设备在雷雨季节能否安全稳定的运用，是摆在我们面前的一个新课题。雷击放电诱发电磁脉冲过电压和过电流会经电源系统、信号传输通道等途径损坏信号设备，直接威胁铁路正常的安全生产。所以，加强信号设备防雷工作尤为重要。
一、关于铁路信号设备受到的雷电影响
自然界中所有的脉冲放电过程雷电放电是最为强大的，它对铁路信号设备所造成的危害有很多种形式，常见的有直接雷击和感应雷击形式，也有雷电反击的形式。因雷电所产生的电磁能量高达几十万伏特，雷电的这一特点是造成铁路信号干扰的直接因素。由于雷电在瞬间释放的电磁能量极高，电流甚至能达到二十万安，并且持续时间很长，而铁路上的钢轨对于这个极大的脉冲有很大的阻抗功能，使雷电放电的电流大部分流入土地。但是，在接地电阻的影响下，雷电放电的电流就容易在入地点的周围形成另一种强大的电流。因雷电而引起的铁路信号设备危害很常见，其中最为常见的危害有：一是信号设备很多属于地面突出物，而雷电脉冲将在信号设备上产生过电压和过电流，进而损害信号设备。二是室外信号设备等存在很多接地系统，如果接地的电阻出现不均衡的分布时，在遭遇雷击过后就会出现很大的电位差，这就极易造成信号设备的损害甚至是人员伤亡。三是室外信号设备在遇到雷电时，尤其是严重的雷击过后，产生的巨大电流会沿着钢轨或电缆线路传递，很容易使室内设备严重受损。
二、关于铁路信号设备的雷电综合防护设计
1.机房建筑物直击雷防护和屏蔽信号机械室的建筑物采用法拉第笼进行电磁屏蔽，法拉第笼由屋顶避雷网、避雷带、引下线和接地系统构成。计算机联锁机房采用室内法拉第笼屏蔽。
2.室外信号设备直击雷防护和屏蔽，包含信号设备的箱、盒、柜等壳体应具有良好的电气贯通和电磁屏蔽性能，壳体内设专用接地端子（板）。室外信号设备的金属箱、盒壳体必须接地，屏蔽电缆的金属屏蔽层应接地。
3.接地系统，信号设备应设安全地线、屏蔽地线和防雷地线，上述地线均由共用接地系统的地网引出；室内信号设备的接地装置应构成网状（地网）；接地导线上严禁设置开关、熔断器或断路器。地网由各接地体、建筑物四周的环形接地装置相互连接构成。环形接地装置由水平接地体和垂直接地体组成，应环绕建筑物外墙闭合成环，受条件限制时可敷设成“U形”或“L形”，机械室不是独立建筑、两侧有其他建筑时，在信号楼前后设“一字形”接地装置，但应尽可能沿建筑物周围设置，以便与地网连接的各种引线就近连接。垂直接地体可采用石墨电极、铜包钢、铜材、热镀锌钢材（钢管、圆钢、角钢、扁钢）或其它新型接地材料，电力牵引区段宜采用石墨接地体。贯通地线在信号机房建筑物一侧每隔2-3m用50mm2裸铜线与环形接地装置连接，两端各连接两次，设置贯通地线的区段，站内的各种室外信号设备的各种地线均应就近与贯通地线连接。
4.接地汇集线及等电位连接
（1）控制台室、继电器室、防雷分线室（或分线盘）、机房和电源室（电源引入处）应设置接地汇集线。接地汇集线宜采用大于30mm×3mm紫铜排，可相互连接成条形、环形或网格形，环形设置时不得构成闭合回路。
（2）电源室（电源引入处）防雷箱处、防雷分线室（或分线盘）处的接地汇集线应单独设置，并分别与环形接地装置单点冗余连接。
（3）室内走线架、组合架、电源屏、控制台、机架、机柜等所有室内设备必须与墙体绝缘，其安全地线、防雷地线、工作地线等必须以最短距离分别就近与接地汇集线连接。同一排不同的金属机架、柜之间用铜导线栓接后再就近与接地汇集线连接。
（4）走线架不得布置成环型，已构成闭合回路的可加装绝缘。在不构成闭合回路的前提下，必须保持走线架在电气上的连续性，接地汇集线栓接，连接螺栓采用Φ8mm铜质，并不得少于3枚，组合架侧螺栓不少于2枚。
（5）机房面积较大时，可以设置与地网单点冗余连接的总接地汇集线。控制台室、继电器室、计算机房的接地汇集线可分别与总接地汇接线单点连接，也可相互连接后与总接地汇接线单点连接。
（6）机房分布在几个楼层时，各楼层可设置总接地汇集线，总接地汇集线间应采用50—95mm2的有绝缘外护套的多股铜导线加线鼻栓接。
（7）建筑物内所有不带电的自来水管、暖气管道等金属物体都必须与环形接地装置（或与建筑物钢筋、机房屏蔽层）做等电位连接。
5.设置信号设备专用防雷模块
（1）信号电源系统防护，在电务综合开关箱的输入端设置I级电源防雷箱；在电源屏电源输入端设II级防雷箱。既有模块电源屏已有防雷，不再增加。
（2）信号机，信号机包括进站信号机、预告信号机、出站信号机、通过信号机、进路信号机外线需采取防雷措施，信号机的所有去线、回线，在分线盘的相应端子上，每线加装防雷模块，作为纵向防护。
（3）灯丝报警、站间或场间联系电路、半自动闭塞电路、方向电源电路灯丝报警外线、站间或场间联系电路外线、半自动闭塞电路外线、自动闭塞区段的方向电路外线，在分线盘处对应的端子上，每线加装防雷模块，作为纵向防护。防雷模块型号按照电源参数不同选用。
（4）480轨道电路，轨道电源：轨道送电电源在分线盘处相应的端子上，每束（对线）加装防雷模块，进行横纵向防护。轨道电路室内受电端：轨道电路室内受电端，在分线盘处对应的端子上，每个受电端（对线）分别安装防雷模块，进行横纵向防护。二线制电码化电路区段，该防雷模块也对电码化设备进行防护，防雷模块选型要考虑由于移频信号叠加，使信号电压升高的因素。四线制电码化电路区段，轨道电路受电端防雷模块型号不变。电码化发送通道在分线盘处对应端子上，每个发送通道（对线）分别安装防雷模块，对电码化设备进行横纵向防护。轨道电路室内送电端：无电码化电路区段，不设轨道电路室内送电端防雷。二线制电码化电路区段，轨道电路室内送电端，在分线盘处对应端子上，每个送电端（对线）分别安装防雷模块，对电码化设备进行横纵向防护。四线制电码化区段，不设轨道电路室内送电端防雷。电码化发送通道在分线盘处对应端子上，每个发送通道（对线）分别安装防雷模块，对电码化设备进行横纵向防护。轨道电路室外送、受电端：分别在室外送、受电端变压器轨道侧安装防雷模块，对轨道电路设备进行横向防护。
（5）计算机联锁视频信号线防护，计算机联锁系统的上位机位于微机房，而远端控制台显示器位于行车室，它们的图像输入信号端口由于线路很长，雷击时很容易造成雷电感应，一旦显示器遭到雷击损坏，将给铁路的安全运行造成很大的威胁，可在A、B上位机显示卡输出口前，分别串接一只视频口信号防雷模块，相应地在远端显示器视频口前也串接一只同规格的视频口信号防雷模块。
铁路建设中的信号设备防雷工作的要求越来越严格。它已经是铁路部门集中注意的综合性问题，要完善信号设备的防雷系统必须从接地网路结构设计以及设备材质的选择等方面进行同步实施。并在此基础上做好防雷设计以及防雷施工工作，才会实现铁路中信号设备的高效防雷效果。
参考文献：
[1]涂序跃、刘敏军，铁路信号设备的雷害分析及防雷措施[J].电气化铁道，2006（01）.
[2]葛建平，铁路信号设备防雷方案[J].铁路通信信号工程技术，2010，7（03）.
[3]骆丽、李哲英、李晓光，铁路信号设备现场总线系统的防雷研究[J].工业控制计算机，1999，12（05）.
[4]张雷奎，铁路信号设备综合防雷分析[J].煤矿机械，2006，（10）.
[5]葛建平，铁路信号设备防雷方案[J].铁路通信信号工程技术，2010，7（03）.
【关键词】 铁路信号设备的雷电综合防护体系
随着现代化科技飞速发展，铁路信号设备电子化程度大幅提高，先进的设备在雷雨季节能否安全稳定的运用，是摆在我们面前的一个新课题。雷击放电诱发电磁脉冲过电压和过电流会经电源系统、信号传输通道等途径损坏信号设备，直接威胁铁路正常的安全生产。所以，加强信号设备防雷工作尤为重要。
一、关于铁路信号设备受到的雷电影响
自然界中所有的脉冲放电过程雷电放电是最为强大的，它对铁路信号设备所造成的危害有很多种形式，常见的有直接雷击和感应雷击形式，也有雷电反击的形式。因雷电所产生的电磁能量高达几十万伏特，雷电的这一特点是造成铁路信号干扰的直接因素。由于雷电在瞬间释放的电磁能量极高，电流甚至能达到二十万安，并且持续时间很长，而铁路上的钢轨对于这个极大的脉冲有很大的阻抗功能，使雷电放电的电流大部分流入土地。但是，在接地电阻的影响下，雷电放电的电流就容易在入地点的周围形成另一种强大的电流。因雷电而引起的铁路信号设备危害很常见，其中最为常见的危害有：一是信号设备很多属于地面突出物，而雷电脉冲将在信号设备上产生过电压和过电流，进而损害信号设备。二是室外信号设备等存在很多接地系统，如果接地的电阻出现不均衡的分布时，在遭遇雷击过后就会出现很大的电位差，这就极易造成信号设备的损害甚至是人员伤亡。三是室外信号设备在遇到雷电时，尤其是严重的雷击过后，产生的巨大电流会沿着钢轨或电缆线路传递，很容易使室内设备严重受损。
二、关于铁路信号设备的雷电综合防护设计
1.机房建筑物直击雷防护和屏蔽信号机械室的建筑物采用法拉第笼进行电磁屏蔽，法拉第笼由屋顶避雷网、避雷带、引下线和接地系统构成。计算机联锁机房采用室内法拉第笼屏蔽。
2.室外信号设备直击雷防护和屏蔽，包含信号设备的箱、盒、柜等壳体应具有良好的电气贯通和电磁屏蔽性能，壳体内设专用接地端子（板）。室外信号设备的金属箱、盒壳体必须接地，屏蔽电缆的金属屏蔽层应接地。
3.接地系统，信号设备应设安全地线、屏蔽地线和防雷地线，上述地线均由共用接地系统的地网引出；室内信号设备的接地装置应构成网状（地网）；接地导线上严禁设置开关、熔断器或断路器。地网由各接地体、建筑物四周的环形接地装置相互连接构成。环形接地装置由水平接地体和垂直接地体组成，应环绕建筑物外墙闭合成环，受条件限制时可敷设成“U形”或“L形”，机械室不是独立建筑、两侧有其他建筑时，在信号楼前后设“一字形”接地装置，但应尽可能沿建筑物周围设置，以便与地网连接的各种引线就近连接。垂直接地体可采用石墨电极、铜包钢、铜材、热镀锌钢材（钢管、圆钢、角钢、扁钢）或其它新型接地材料，电力牵引区段宜采用石墨接地体。贯通地线在信号机房建筑物一侧每隔2-3m用50mm2裸铜线与环形接地装置连接，两端各连接两次，设置贯通地线的区段，站内的各种室外信号设备的各种地线均应就近与贯通地线连接。
4.接地汇集线及等电位连接
（1）控制台室、继电器室、防雷分线室（或分线盘）、机房和电源室（电源引入处）应设置接地汇集线。接地汇集线宜采用大于30mm×3mm紫铜排，可相互连接成条形、环形或网格形，环形设置时不得构成闭合回路。
（2）电源室（电源引入处）防雷箱处、防雷分线室（或分线盘）处的接地汇集线应单独设置，并分别与环形接地装置单点冗余连接。
（3）室内走线架、组合架、电源屏、控制台、机架、机柜等所有室内设备必须与墙体绝缘，其安全地线、防雷地线、工作地线等必须以最短距离分别就近与接地汇集线连接。同一排不同的金属机架、柜之间用铜导线栓接后再就近与接地汇集线连接。
（4）走线架不得布置成环型，已构成闭合回路的可加装绝缘。在不构成闭合回路的前提下，必须保持走线架在电气上的连续性，接地汇集线栓接，连接螺栓采用Φ8mm铜质，并不得少于3枚，组合架侧螺栓不少于2枚。
（5）机房面积较大时，可以设置与地网单点冗余连接的总接地汇集线。控制台室、继电器室、计算机房的接地汇集线可分别与总接地汇接线单点连接，也可相互连接后与总接地汇接线单点连接。
（6）机房分布在几个楼层时，各楼层可设置总接地汇集线，总接地汇集线间应采用50—95mm2的有绝缘外护套的多股铜导线加线鼻栓接。
（7）建筑物内所有不带电的自来水管、暖气管道等金属物体都必须与环形接地装置（或与建筑物钢筋、机房屏蔽层）做等电位连接。
5.设置信号设备专用防雷模块
（1）信号电源系统防护，在电务综合开关箱的输入端设置I级电源防雷箱；在电源屏电源输入端设II级防雷箱。既有模块电源屏已有防雷，不再增加。
（2）信号机，信号机包括进站信号机、预告信号机、出站信号机、通过信号机、进路信号机外线需采取防雷措施，信号机的所有去线、回线，在分线盘的相应端子上，每线加装防雷模块，作为纵向防护。
（3）灯丝报警、站间或场间联系电路、半自动闭塞电路、方向电源电路灯丝报警外线、站间或场间联系电路外线、半自动闭塞电路外线、自动闭塞区段的方向电路外线，在分线盘处对应的端子上，每线加装防雷模块，作为纵向防护。防雷模块型号按照电源参数不同选用。
（4）480轨道电路，轨道电源：轨道送电电源在分线盘处相应的端子上，每束（对线）加装防雷模块，进行横纵向防护。轨道电路室内受电端：轨道电路室内受电端，在分线盘处对应的端子上，每个受电端（对线）分别安装防雷模块，进行横纵向防护。二线制电码化电路区段，该防雷模块也对电码化设备进行防护，防雷模块选型要考虑由于移频信号叠加，使信号电压升高的因素。四线制电码化电路区段，轨道电路受电端防雷模块型号不变。电码化发送通道在分线盘处对应端子上，每个发送通道（对线）分别安装防雷模块，对电码化设备进行横纵向防护。轨道电路室内送电端：无电码化电路区段，不设轨道电路室内送电端防雷。二线制电码化电路区段，轨道电路室内送电端，在分线盘处对应端子上，每个送电端（对线）分别安装防雷模块，对电码化设备进行横纵向防护。四线制电码化区段，不设轨道电路室内送电端防雷。电码化发送通道在分线盘处对应端子上，每个发送通道（对线）分别安装防雷模块，对电码化设备进行横纵向防护。轨道电路室外送、受电端：分别在室外送、受电端变压器轨道侧安装防雷模块，对轨道电路设备进行横向防护。
（5）计算机联锁视频信号线防护，计算机联锁系统的上位机位于微机房，而远端控制台显示器位于行车室，它们的图像输入信号端口由于线路很长，雷击时很容易造成雷电感应，一旦显示器遭到雷击损坏，将给铁路的安全运行造成很大的威胁，可在A、B上位机显示卡输出口前，分别串接一只视频口信号防雷模块，相应地在远端显示器视频口前也串接一只同规格的视频口信号防雷模块。
铁路建设中的信号设备防雷工作的要求越来越严格。它已经是铁路部门集中注意的综合性问题，要完善信号设备的防雷系统必须从接地网路结构设计以及设备材质的选择等方面进行同步实施。并在此基础上做好防雷设计以及防雷施工工作，才会实现铁路中信号设备的高效防雷效果。
参考文献：
[1]涂序跃、刘敏军，铁路信号设备的雷害分析及防雷措施[J].电气化铁道，2006（01）.
[2]葛建平，铁路信号设备防雷方案[J].铁路通信信号工程技术，2010，7（03）.
[3]骆丽、李哲英、李晓光，铁路信号设备现场总线系统的防雷研究[J].工业控制计算机，1999，12（05）.
[4]张雷奎，铁路信号设备综合防雷分析[J].煤矿机械，2006，（10）.
[5]葛建平，铁路信号设备防雷方案[J].铁路通信信号工程技术，2010，7（03）.