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摘要：本文首先向大家分析汽车遭受雷击的几种情况，并通过实例说明。然后告诉大家在雷雨天气，如何降低汽车遭受雷击的风险。
关键字：汽车；电磁脉冲；雷击风险；防护
中图分类号：F407.471 文献标识码：A文章编号：
Abstract: This paper first analyzes the shock to everyone of several circumstances, and by example. Then it tells everyone in thunderstorms weather how to reduce the risk of automobile shock.
Key Word: car; electromagnetic pulse; lightning risk; protection
引言：如今我们的日常生活已经基本离不开汽车，汽车的安全也成了我们关注的焦点。笔者所在的惠州属于雷雨多发的地带，年雷暴日达到87天。因此我们不得不考虑，在雷雨天气驾车出行时，我们是否完全安全？现实中出现过什么样的危险。我们该如何保障人生和财产安全。出于这些想法我做出以下阐述。
1、汽车遭受雷击的几种情况
1.1一般汽车的外壳都是由金属制成，因为轮胎普遍采用的是绝缘橡胶材料，在干燥环境下车身对地绝缘。但是更多情况，汽车是处在雷雨天气环境下，我们还要考虑雨水的影响。
1.1.1我们先分析汽车对地电阻较大的情况下，受雷击的影响。也就是干燥环境下。
首先简单模拟一个场景。车辆停放在简易的露天停车场，仅有简单的挡雨设施。当现场发生常见的负雷云对地放电时，雷云及下行先导通道中的电荷为负，而在车顶感应出的电荷为正。这些感应正电荷在车顶聚集速度取决于先导发展的速度，因为先导发展的速度约比回击速度小100倍，所以在先导发展阶段，车顶有足够的时间聚集大量正电荷。这些正电荷受到先导通道中负电荷的束缚，不能自由运动。当先导发展到附近地面时，回击过程开始，先导通道中携带的负电荷被地面上的正电荷自上而下迅速中和，伴随着负电荷的消失，车顶上的正电荷将失去束缚，变为自由电荷。但车体与地之间的电荷散流路径上存在着很大的电阻，这些被释放的正电荷以回击发展同样的速度来消散。所以在回击后的短时间内，车体上存在的大量正电荷，使车与地之间构成一个电容，对地形成一个高电位,我们假设其最大值为U0 (U0 = Q——车身上的电荷；C——车身对地电容) 。我们假设车对地散流路径的电阻位R，这种电荷散流可模拟为一个一阶RC电路的零输入响应过程。那么车身对地的电压u=U0 e，在对地绝缘的情况下，车身可能会对周围的接地物体造成火花放电。同时车内的电子设备，在这种突变的电磁场中，也会因感应到的电磁脉冲受到损害。
1.1.2 当车辆直接暴露在雷雨当中时，除了类似1.1.1中所述因电磁场造成损害，还会直接遭受雷击。分别叙述如下
在此环境下，雨水的电阻率大于100，同时雨水也会降低路面的电阻率，这将一定程度减少车对地散流路径的电阻位R，同时对Q和C也有一定程度的衰减。但是这些变化对于短时间内产生的电压u并不会有明显的改善。所以车身还是会对周围的接地物体造成火花放电。
汽车在市区遭受直接雷击的概率并不大，但是当车行驶在空旷路段以及山区的时候，情况就会发生变化。首先，在空旷地带移动的汽车对周围的空气流动有一定的影响，当雷击在附近发生时，很容易成为雷击的目标。其次丘陵山区对中尺度雷暴系统有动力抬升作用，同时受地形的影响，白天丘陵山区地带太阳热量散逸的程度也低于平原。在动力和热力的共同作用下，雷暴发生的概率也非常高。
当汽车遭受雷击后，因为汽车车身基本是封闭金属结构，虽然汽车接地电阻较大，但是我们可以将它近似看做是一个“法拉第笼”，而且闪电属于高频电流，放电时间又极短。那么由于高频电流的集肤效应，在雷电流经过车身时，大部分雷电流是从汽车表面流入大地。而且瞬间就可以入地。因此车内的人基本不会因雷击而直接受伤（在法拉第笼包裹的空间叫做自由活动区域（field-free zone）在一定条件下是相对安全的）。但是强大的雷电流泄入大地时，它的热效应，电效应和冲击波对车还是会造成严重的影响。
1.2文字记载中也有很多车身因雷电损坏的例子：
1.2.1案例一：2007年6月23日14时30分许，浙江上三高速公路上虞路段雷雨交加，一辆苏州至台州温岭的大客车突遭雷击，车载电视机爆炸，导致大客车起火。上虞消防大队官兵接警后迅速赶到现场，经过消防官兵15分钟的奋力扑救，15时左右大火终于被扑灭。据司机说，客车在途经上三高速公路上虞路段时，天气突然转阴，而后雷电交加。伴随着一声炸雷声，客车的车载电视机突然爆炸起火，火势迅速蔓延。司机一边疏散乘客，一边想用灭火器把火灭掉。无奈火势太大，于是赶紧向119报了警。
（上图为案例一现场，摘自人民网）
案例二：2005年08月27日，京承高速一辆卡车在一声雷响后，一个篮球一般大小的火球就在车挡板上燃了起来，很快消失掉（应为球形闪电），此次雷击造成该车9个轮胎爆裂。目击者称车的后门上还有一条闪电留下的约两米长的焊线似的痕迹。案例三：美国公园护林员罗伊·C·苏利文一生中竟被雷电击中7次，而且次次大难不死。其中一次就是在车内被雷击。1969年，苏利文驾车行驶在盘山公路上，被雷击中。他被雷击得昏死过去，眉毛全被烧掉。
1.2.2案例一是因为雷电产生的过电压，造成设备电路起火；案例二是雷电流产生的高热量引起轮胎爆裂；案例三则是雷电流对人身造成直接伤害。现实生活中，上述事故也许并不是非常多，但是有一种现象我们经常能够看到的。就是雷雨天气，雷暴发生后汽车的报警系统经常会误操作甚至损害。这就是雷电在线路上引起的脉冲电流，对设备造成的影响。
2、如何规避汽车遭受雷击的风险
2.1分析了汽车受到雷击的几种情况，我们该如何规避这种风险呢？汽车不能像飞机一样做到完全对地绝缘。因此，为了将汽车遭受雷击产生的损失降到最低，汽车设备的等电位连接和线路屏蔽自然成了重点。
汽车外壳本身是一个良好的屏蔽体，可以基本保障内部的人员免受直击雷的危害。但是因为汽车接地电阻R较大，面临雷电脉冲以及雷电引起的感应高电位时，对于汽车内部的设备和线路，就需要专门的保护。我们可以对线路和设备安装两级保护模块式信号避雷器，当电路遇到暂态高电位时，可以瞬间连通，形成等电位。避雷器的参数应该选择得当。对于普通汽车，可参考以下避雷器参数。标称放电电流In=5KA、额定工作电压Un=5V，额定工作电流Is≤500mA。两级保护有很大的优点：一级保护采用的高通流容量元件可以对较大的雷电脉冲流进行泄放，二级保护使用的高灵敏元件可以对精密设备进行保护。但是，雷电的种类有很多，例如比较特殊的球形闪电。而且针对每一件个案，车体所处的环境和车本身的结构和质量也大相径庭，我们旨在尽量降低损害的后果。
所以我们除了应尽量使用质量好的车辆，还要定期请专人对车辆及其内部线路进行保养和维护。使车身的屏蔽和等电位保持在最佳状态。
2.2除了注意車辆本身的安全系数，我们也应避免车辆在雷暴高发时段，过多在空旷地区、湖边以及山区等雷暴高发地带逗留，尽可能找建筑物密集的地区躲避。如果车身顶部带有收音天线等设备，应收起天线，以免造成引雷效果。同时关闭收音机、导航等电子设备，减少因电磁脉冲损害的可能性。如果户外活动或旷野作业突然遭遇雷电天气，应迅速采取措施避险。就室外防雷而言，汽车往往是最理想的防护设施。野外作业一旦遇到雷电天气应躲在汽车里，但切记汽车不要开动，也不要把肢体伸出车外，身体应远离车门等金属，避免遭受雷电流伤害。如果车身难以避免的长期处在雷暴高发区域，应尽量使车辆远离水洼，等待雷暴减弱后，再继续行走。
参考文献：1、肖稳安，张小青. 2006《雷电与防护技术基础》北京：气象出版社
2、1983 中华人民共和国国家标准《电子设备雷击实验导则》 GB3483-83
3、2002 《等电位连接安装》02D501-2中国建筑标准设计研究所出版
4、陈渭民. 2003. 雷电学原理》. 北京：北京气象出版社
5、傅正财，叶蜚誉译.2005《低压系统防雷保护》
6、1995 《雷电电磁脉冲的防护 第一部分通则》IEC 61612-1:1995
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键字：汽车；电磁脉冲；雷击风险；防护
中图分类号：F407.471 文献标识码：A文章编号：
Abstract: This paper first analyzes the shock to everyone of several circumstances, and by example. Then it tells everyone in thunderstorms weather how to reduce the risk of automobile shock.
Key Word: car; electromagnetic pulse; lightning risk; protection
引言：如今我们的日常生活已经基本离不开汽车，汽车的安全也成了我们关注的焦点。笔者所在的惠州属于雷雨多发的地带，年雷暴日达到87天。因此我们不得不考虑，在雷雨天气驾车出行时，我们是否完全安全？现实中出现过什么样的危险。我们该如何保障人生和财产安全。出于这些想法我做出以下阐述。
1、汽车遭受雷击的几种情况
1.1一般汽车的外壳都是由金属制成，因为轮胎普遍采用的是绝缘橡胶材料，在干燥环境下车身对地绝缘。但是更多情况，汽车是处在雷雨天气环境下，我们还要考虑雨水的影响。
1.1.1我们先分析汽车对地电阻较大的情况下，受雷击的影响。也就是干燥环境下。
首先简单模拟一个场景。车辆停放在简易的露天停车场，仅有简单的挡雨设施。当现场发生常见的负雷云对地放电时，雷云及下行先导通道中的电荷为负，而在车顶感应出的电荷为正。这些感应正电荷在车顶聚集速度取决于先导发展的速度，因为先导发展的速度约比回击速度小100倍，所以在先导发展阶段，车顶有足够的时间聚集大量正电荷。这些正电荷受到先导通道中负电荷的束缚，不能自由运动。当先导发展到附近地面时，回击过程开始，先导通道中携带的负电荷被地面上的正电荷自上而下迅速中和，伴随着负电荷的消失，车顶上的正电荷将失去束缚，变为自由电荷。但车体与地之间的电荷散流路径上存在着很大的电阻，这些被释放的正电荷以回击发展同样的速度来消散。所以在回击后的短时间内，车体上存在的大量正电荷，使车与地之间构成一个电容，对地形成一个高电位,我们假设其最大值为U0 (U0 = Q——车身上的电荷；C——车身对地电容) 。我们假设车对地散流路径的电阻位R，这种电荷散流可模拟为一个一阶RC电路的零输入响应过程。那么车身对地的电压u=U0 e，在对地绝缘的情况下，车身可能会对周围的接地物体造成火花放电。同时车内的电子设备，在这种突变的电磁场中，也会因感应到的电磁脉冲受到损害。
1.1.2 当车辆直接暴露在雷雨当中时，除了类似1.1.1中所述因电磁场造成损害，还会直接遭受雷击。分别叙述如下
在此环境下，雨水的电阻率大于100，同时雨水也会降低路面的电阻率，这将一定程度减少车对地散流路径的电阻位R，同时对Q和C也有一定程度的衰减。但是这些变化对于短时间内产生的电压u并不会有明显的改善。所以车身还是会对周围的接地物体造成火花放电。
汽车在市区遭受直接雷击的概率并不大，但是当车行驶在空旷路段以及山区的时候，情况就会发生变化。首先，在空旷地带移动的汽车对周围的空气流动有一定的影响，当雷击在附近发生时，很容易成为雷击的目标。其次丘陵山区对中尺度雷暴系统有动力抬升作用，同时受地形的影响，白天丘陵山区地带太阳热量散逸的程度也低于平原。在动力和热力的共同作用下，雷暴发生的概率也非常高。
当汽车遭受雷击后，因为汽车车身基本是封闭金属结构，虽然汽车接地电阻较大，但是我们可以将它近似看做是一个“法拉第笼”，而且闪电属于高频电流，放电时间又极短。那么由于高频电流的集肤效应，在雷电流经过车身时，大部分雷电流是从汽车表面流入大地。而且瞬间就可以入地。因此车内的人基本不会因雷击而直接受伤（在法拉第笼包裹的空间叫做自由活动区域（field-free zone）在一定条件下是相对安全的）。但是强大的雷电流泄入大地时，它的热效应，电效应和冲击波对车还是会造成严重的影响。
1.2文字记载中也有很多车身因雷电损坏的例子：
1.2.1案例一：2007年6月23日14时30分许，浙江上三高速公路上虞路段雷雨交加，一辆苏州至台州温岭的大客车突遭雷击，车载电视机爆炸，导致大客车起火。上虞消防大队官兵接警后迅速赶到现场，经过消防官兵15分钟的奋力扑救，15时左右大火终于被扑灭。据司机说，客车在途经上三高速公路上虞路段时，天气突然转阴，而后雷电交加。伴随着一声炸雷声，客车的车载电视机突然爆炸起火，火势迅速蔓延。司机一边疏散乘客，一边想用灭火器把火灭掉。无奈火势太大，于是赶紧向119报了警。
（上图为案例一现场，摘自人民网）
案例二：2005年08月27日，京承高速一辆卡车在一声雷响后，一个篮球一般大小的火球就在车挡板上燃了起来，很快消失掉（应为球形闪电），此次雷击造成该车9个轮胎爆裂。目击者称车的后门上还有一条闪电留下的约两米长的焊线似的痕迹。案例三：美国公园护林员罗伊·C·苏利文一生中竟被雷电击中7次，而且次次大难不死。其中一次就是在车内被雷击。1969年，苏利文驾车行驶在盘山公路上，被雷击中。他被雷击得昏死过去，眉毛全被烧掉。
1.2.2案例一是因为雷电产生的过电压，造成设备电路起火；案例二是雷电流产生的高热量引起轮胎爆裂；案例三则是雷电流对人身造成直接伤害。现实生活中，上述事故也许并不是非常多，但是有一种现象我们经常能够看到的。就是雷雨天气，雷暴发生后汽车的报警系统经常会误操作甚至损害。这就是雷电在线路上引起的脉冲电流，对设备造成的影响。
2、如何规避汽车遭受雷击的风险
2.1分析了汽车受到雷击的几种情况，我们该如何规避这种风险呢？汽车不能像飞机一样做到完全对地绝缘。因此，为了将汽车遭受雷击产生的损失降到最低，汽车设备的等电位连接和线路屏蔽自然成了重点。
汽车外壳本身是一个良好的屏蔽体，可以基本保障内部的人员免受直击雷的危害。但是因为汽车接地电阻R较大，面临雷电脉冲以及雷电引起的感应高电位时，对于汽车内部的设备和线路，就需要专门的保护。我们可以对线路和设备安装两级保护模块式信号避雷器，当电路遇到暂态高电位时，可以瞬间连通，形成等电位。避雷器的参数应该选择得当。对于普通汽车，可参考以下避雷器参数。标称放电电流In=5KA、额定工作电压Un=5V，额定工作电流Is≤500mA。两级保护有很大的优点：一级保护采用的高通流容量元件可以对较大的雷电脉冲流进行泄放，二级保护使用的高灵敏元件可以对精密设备进行保护。但是，雷电的种类有很多，例如比较特殊的球形闪电。而且针对每一件个案，车体所处的环境和车本身的结构和质量也大相径庭，我们旨在尽量降低损害的后果。
所以我们除了应尽量使用质量好的车辆，还要定期请专人对车辆及其内部线路进行保养和维护。使车身的屏蔽和等电位保持在最佳状态。
2.2除了注意車辆本身的安全系数，我们也应避免车辆在雷暴高发时段，过多在空旷地区、湖边以及山区等雷暴高发地带逗留，尽可能找建筑物密集的地区躲避。如果车身顶部带有收音天线等设备，应收起天线，以免造成引雷效果。同时关闭收音机、导航等电子设备，减少因电磁脉冲损害的可能性。如果户外活动或旷野作业突然遭遇雷电天气，应迅速采取措施避险。就室外防雷而言，汽车往往是最理想的防护设施。野外作业一旦遇到雷电天气应躲在汽车里，但切记汽车不要开动，也不要把肢体伸出车外，身体应远离车门等金属，避免遭受雷电流伤害。如果车身难以避免的长期处在雷暴高发区域，应尽量使车辆远离水洼，等待雷暴减弱后，再继续行走。
参考文献：1、肖稳安，张小青. 2006《雷电与防护技术基础》北京：气象出版社
2、1983 中华人民共和国国家标准《电子设备雷击实验导则》 GB3483-83
3、2002 《等电位连接安装》02D501-2中国建筑标准设计研究所出版
4、陈渭民. 2003. 雷电学原理》. 北京：北京气象出版社
5、傅正财，叶蜚誉译.2005《低压系统防雷保护》
6、1995 《雷电电磁脉冲的防护 第一部分通则》IEC 61612-1:1995
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。