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铁路系统论文:雷击对铁路信号系统的影响分析

作者:论文发表网 更新时间:2018-11-19 10:28:40
19.1K 1 引言
铁路是国内重要的基础运输设施,为国民经济发展、工程建设等做出了巨大贡献。铁路信号对铁路系统的作用类似于人的中枢神经,在铁路运输过程中对铁路的实时状态、调度指令等信息起着监控与传递作用,对铁路的安全运行、提高运输效率起着决定性作用。雷击是一种无法避免的自然灾害,只有铁路工作人员做好预防工作,才能保证铁路系统信号的正常传输。
2 2 雷击与铁路信号系统的基本概况
2.1 雷击的分类和影响铁路信号系统的因素
总体上来说,雷击主要分为直击雷和感应雷,当带电积云接近地面时与地面的凸出物之间形成电场强度达到空气的击穿强度的过程中,十分激烈的放电现象是直击雷,使得电位迅速提高的同时,出现反击事故。雷击造成的电流流经电器设备会带来极高的热量,累积过后形成火灾和爆炸。地面凸出物的顶部受到带电积云的影响,使得大量异性电荷的感应强烈,失去束缚的电荷造成的冲击波具有雷电的特征,被称为静电感应雷,二者都会对铁路的信号系统带来不良的影响。一般的,保障铁路信号系统需要综合分析影响铁路信号系统的因素,设备系统、电气化条件和电缆电源等外部因素会在过程控制和管理方面对铁路信号产生影响,像雷击这样的天气因素对铁路的信号系统具有多样性,综合考虑影响铁路信号系统的因素和了解雷击的分类有利于专业的研究人员探寻更加科学的防雷措施,保证铁路信号系统的良好和全面发展。
2.2 雷击对铁路信号系统的影响分类
雷击对铁路信号系统的影响主要从不同雷电形式进行分类的,直击雷电对铁路信号系统有三方面的影响,第一:高温热效应,当铁路信号的外部设备遭受雷电的直接击中后会产生极高的电流,虽然作用时间较短,但是雷电直击产生的热效应是巨大的,同时,其产生的热量在引起电子设备某个部分骤然升温的同时,被烧毁和融化,高温热效应很可能引发火灾,十分不利于铁路信号系统的正常运行。第二:机械力作用,电流产生的磁场会受到周围电磁力的影响,导致外部的电子设备器件发生变形,当强大的感应电流流经设备后,较短的放电时间使得较高的热量不能及时地散出,铁路设备内的温度急剧增加,形成极具破坏性的爆炸力。第三:过电压作用,雷电直击到铁路信号系统中的金属管道时,会对其中的电子设备造成一定程度上的破坏,长距离的金属管道会使得电压增强,过电压的危害十分大。
2.3 雷电影响铁路信号系统的主要途径
一般的,直击雷电会直接影响铁路信号和位于外部的信号设备,感应系统会通过电磁感应影响信号系统。雷电直击的入侵途径是通过路的方式来侵入铁路信号系统的,分流是由雷电直击带来的,对减少电流对信号系统的严重影响,我国铁路信号系统设备的设计方案存在一定的缺陷,电路分布方面具有不可逆性,电流的分流比例的不合理性导致信号系统不能有效地抵抗雷电的暴击。直击雷电带来的一半的能量能够通过外部的避雷设备释放到不危害人类的位置中,由于剩余的能量会通过金属管道和电缆进行有效的分流,因此不同区域的管线分布不一致,不合理的电流分配会严重损害铁路的信号系统。雷电直击下的电子设备属于场入侵分析,过电流形成的雷击很大程度上影响着附近的信号流,雷电通过铁路信号系统中的线路入侵是较为常见的方式,具有差异性的铁路系统电力设备遭受雷电入侵会对设备造成不可挽回的伤害。
3 3 雷击对铁路信号系统的影响
3.1 雷电直击对铁路信号系统的影响
雷电直接对铁路信号系统的影响主要包括下述几方面。高温热效应。当信号楼的外部设备被雷电直接击中,此时设备中会产生过高的电流,而作用时间又很短,因此雷直击产生的热效应非常大,同时由于雷直击产生的热量能够引起电子设备局部骤然升温,从而使的电子设备局部被烧毁或者融化。例如:当雷击中电缆线或者信号线时,就会造成这两种线路的绝缘材料迅速老化,若局部温度超过着火点,还可能造成火灾。机械力作用。根据电磁感应理论可知,电流会产生磁场,若载流体周围存在磁场,载流体就会受到磁场力的作用。在磁场力的作用下,很容易导致电子设备内部的器件出现变形,从而造成电子设备被损坏。
3.2 雷电感应对铁路信号系统的影响
静电感应过电压影响。当出现雷云时,由于其底部存在大量的电荷,因此会导致其覆盖范围内的导体感应出与其极性相反的感应电荷,这些感应电荷会出现较高的电压,从而产生放电现象。与雷击能量相比,放电能量虽然略小一点,但是若这些能量传输到信号设备内,很可能击穿电子设备;若这些能量传输到信号楼内,很容易造成金属构架和其他金属导体之间发生火花,若设备电阻较大很容易导致设备被击穿或者烧毁。同时,由于放电电压与大地之间存在跨步电压,若此时正好有人在附近工作,则会对人身安全造成严重威胁。电磁脉冲过电压影响。在发生雷电现象时,很容易产生电磁感应,虽然电磁感应没有雷击那么猛烈,但是其发生的概率远远高出雷击。由于雷电感应的电磁场呈现指数函数特性,因此会导致信号楼内部电子设备产生感应电动势,若感应电动势过高,就会对电子设备造成严重损害。
4 4 铁路信号系统雷电防护措施探究
4.1 防直击雷设计
在正常情况下,当发生雷击现象时,只有 50%左右的电流通过防雷装置流向大地,其余 50%的电流会流向电源线,信号线等各种通道在铁路信号系统中。当进行直接雷击时,焦点包括雷电接收器,排水和排水。就铁路信号系统而言,必须根据受保护物体的高度和面积等具体情况考虑选择哪种类型的空气终端装置。由于铁路信号系统的楼层通常不高,而且其他类型的铁路设备经常出现在现场附近,因此在这种情况下安装避雷针会增加雷电的可能性。因此通常安装防雷线或防雷网,不仅可以有效避免雷击。 ,还可以导致雷电流,可以有效保护电子设备免受雷击损坏。排水系统设置。排水系统的功能是通过使用引下线将空气接口装置和接地装置连接起来。雷击发生时,雷电流可以通过引下线有效地传输到地下装置,实现雷电接地器的接地。但是,对于铁路信号系统,必须提供专用的下导线。如果仅使用一个引下线来清除电流,当发生雷击时,引线电阻很小。为了最大限度地降低风险,最好使用多个下导体。同时,为每个相同的距离提供均匀的压力环。安装的下导体等电位连接,直到它们最终到达接地装置。在安装过程中,应该注意的是,引线和避雷器与地下装置之间的连接必须牢固。在安装过程中,偏转器应对称布置,以尽量减少雷电电磁场矢量并保持系统有效绝缘。
4.2 防感应雷设计
由于铁路系统信号楼内部电力设备比较多,信号系统十分集中,这些弱电设备对于周围电磁场变化十分敏感,因此要实现对感应雷的防护关键在于对于系统内部电力设备的防护。对于信号楼内部电力设备的防雷措施,通常包括下述几种。信号线外线防护。对于系统内部电力设备的连接可在连接的双绞线上串连信息线路保护器,一旦发生雷电人侵,这些信息保护器能够迅速反应从而有效保护电力设备。信号机室内端防雷。肃宁北站信号机械室所有与外线的信号设备均应进行雷电防护,所有进人室内的电源线和信号设备均进行了雷电防护,所有进入室内的电源线线和信号传输线都装设了信号专用的 SPD(信号防雷保护器),以保护室内、外信号设备安全。信号机是信号系统的重要组成之一,整个系统的线路都要通过信号机传输到信号点,这些传输电缆线通常都比较长,因此要做好相应的防雷措施。
5 5 结语
综上所述,为了能保证铁路信号系统的稳定,建立完善的防雷机制是非常有必要的。为一种应用范围较广的交通运输形式,铁路具有与其他运输方式不同的优势,载客量大和方便快捷的特点使得铁路信号系统的防雷措施的应用势在必行,突出的问题探析会有效全面地阻断雷电与系统之间的联系,最大程度地降低雷电对铁路信号系统的影响。
参考文献
[1]卢剑锋.雷击对铁路信号系统的影响研究[J].电子技术与软件工程,2015,08:57.
[2]杨玉娜.雷击对铁路信号系统的影响及解决措施探究[J].科技资讯,2015,14:55+57.
[3]卢萍,沈怀密,王建福.雷击对铁路信号系统的影响分析[J].城市道桥与防洪,2015,10:210~212+25. 铁路系统论文:雷击对铁路信号系统的影响分析
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