铁路信号防雷设备研究

铁路信号防雷设备研究（精选8篇）

铁路信号防雷设备研究 篇1

铁路信号设备故障诊断专家系统研究

摘 要： 铁路运输是当前社会交通运输当中一种重要的交通方式，在我国经济建设中发挥了十分重要的作用，铁路运输是否正常，在很大程度上取决于铁路系统的安全性和稳定性。信号故障设备是铁路运输基础设备之一，担负各类行车设备状况的信息传输与调度指令控制的作用。信号设备故障在铁路运输系统中是一个十分严重的隐患，如果对信号故障处理不到位，则很可能会带来严重的安全后果。铁路信号设备故障诊断专家系统可以实现对信号设备的故障进行实时诊断分析，从而提高铁路运行的安全性。本文对铁路信号设备故障诊断专家系统的设计进行分析和探讨。

关键词：铁路信号设备 故障诊断 专家系统

中图分类号：U284 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2017）05-0233-02

引言

随着我国经济水平不断提升，我国铁路行业近几年来得到了飞速的发展，尤其是列车的不断提速、高铁不断建设，铁路运行水平有了很大程度的提升，但铁路运行过程中的安全问题也越来越明显。安全问题一直是各国铁路运输行业关注的重点，在铁路运行过程中会产生很多信号，信号设备是对这些信号进行传输、接收、执行的基础设施设备，通过信号的产生、传输与执行，可以控制铁路车辆的正常安全运转。信号设备在运行过程中也可能会出现各种故障，对于信号设备故障要及时处理，以防对整个铁路运输系统带来影响。铁路信号设备越来越复杂，复杂程度也越来越高，传统的铁路信号设备管理通常都是通过技术人员将信号设备的故障信息收集起来，并且对这些信息进行分析，以得到信号设备的运行状况，对信号设备的维修工作进行指导。单纯地依靠人工检测并不能及?r检测发现到的问题，很有可能会导致铁路信号设备故障不能被及时发现而酿成大祸。铁路信号设备故障诊断专家系统是专门针对铁路信号设备故障提出的一个系统，能够实现对铁路信号设备故障的及时诊断、分析、处理，可以为铁路信号设备维护人员的维修工作提供帮助，提高信号设备维修效率。

一、铁路信号设备故障分类和成因

1.铁路信号设备故障分类

一般将铁路信号设备的故障划分为几种类型，例如电器元件故障、各种逻辑关系错误导致的故障、数据信息错误导致的故障等。在铁路信号设备故障的分类过程中，按照不同的角度进行分类会产生不同的故障类型。例如按照故障的显示形式可以将故障分为显性故障和隐性故障，隐性故障是难于发现的故障类型，这种故障往往需要通过很多检测以及技术人员丰富的检测经验才能发现，而显性故障则一般都表现得比较明显，能够明显地显示出来，有助于技术人员及时对故障进行维修。例如根据故障的产生原因可以将其分为人为故障、非人为故障，人为故障指的是由于操作人员的误操作和不尽工作义务产生的一些故障类型，而非人为故障则一般是指由于电气设备老化或者隐性故障没有检测出来而产生的故障类型。按照故障产生的性质可以将其分为机械设备故障和电气故障，机械设备故障主要是指各种硬件设备故障，例如由于维修不及时、材质老化等原因造成的各种机械设备不能正常运转，螺丝松动、继电器不能自动开关等都属于机械故障。电气故障指的是各种电气设备故障，很多电气元件都具有一定期限的使用寿命，超过使用寿命之后就会导致各种设备不能使用。

2.铁路信号设备故障的原因

在铁路信号设备管理过程中，找到故障原因才能对症下药，对故障进行及时解决。当前铁路信号设备故障产生原因主要有几个方面：

2.1铁路信号设备的质量差。构成基本电路的铁路信号设备质量不过关，使用一段时间之后就出现严重的老化、磨损等现象，会导致信号设备故障。

2.2维修不当。对铁路信号设备进行定期维修是提高信号设备工作效率的重要途径，但是当前铁路系统中有的现场维护的工作人员业务素质不够高，技术水平较低，误操作导致故障，而且对各种故障也没有及时维修处理，因此导致信号设备的故障越来越严重，最终酿成严重的安全后果。

2.3违章操作。在铁路系统中有规范的操作要求，很多技术人员在进行工作的时候没有按照相应的规章制度进行操作，因此导致各种故障问题出现。

2.4其他外界因素。铁路信号设备大多是暴露在室外的，因此外界环境条件对铁路信号设备的运行也产生很大影响。例如雷击事故就可能导致铁路信号设备烧毁，进而对整个铁路系统的运行造成安全隐患。

在铁路运行过程中，信号设备是一个十分重要的基础设施，随着铁路运输安全性要求越来越高，信号设备也必须要满足一定的要求，信号设备在发生故障时，应该要具备完善的应急措施，能够启用备用设备，确保列车稳定、安全运行。当前关于铁路信号设备故障的检测一般都是利用计算机实时检测，构成一个网络系统，但是这种系统对于铁路信号设备运行过程中的很多异常情况都不能及时发现，因此难以监测得到准确的数据。

二、铁路信号设备故障诊断专家系统结构的概况

专家系统是上世纪六十年代产生的一个系统性很强的学科，结合了人工智能、计算机程序设计、数据库、计算机网络等相关技术，也是人工智能在各个领域实践产生的系统。通常认为专家系统主要包括五个部分，第一，知识库，第二，推理机，第三，人机接口，第四，解释器，第五，事实获取系统。专家系统与铁路信号设备故障诊断的结合，是提高铁路信号设备故障诊断和处理水平的重要途径，可以及时发现各种信号设备故障，为技术人员的维修提供支持和帮助。

在铁路信号设备故障诊断专家系统设计过程中，其基础是信号微机监测系统数据，专家系统结构可以分为三个部分，分别是数据预处理、故障诊断专家系统、检修管理模块。其系统结构如下图所示：

如上图所示，该系统采用B/S结构作为系统设计基础，B/S结构具有独特的优势，为系统设计开发提供了很多便利，B/S结构是在 Internet 技术不断发展的基础上诞生的，能够帮助不同的人、用不同的介入方式来对共有的数据库进行访问和操作。例如利用B/S结构对就业规划测评系统进行开发，只需要从服务器方面着手即可，不需要考虑到客户端方面的因素，因此从某种程度来讲，降低了开发成本，也降低了开发人员的工作量。B/S结构最大的好处是运行维护过程都比较简单，但同时也具有一定的缺点，例如对外网环境依赖性太强，但是由于各种原因，可能会引起外网中断，从而导致系统出现瘫痪。该系统需在服务器上存放应用程序数据库与相应部件库存，而且统一选取浏览器用客户端访问服务器，系统操作系统比较简单，不需要额外安装其他软件。基于B/S结构故障诊断专家系统，可以对多个信号设备进行远程诊断，极大地提高了诊断效率。当诊断系统中想要开发新功能的时候，只需要对服务端进行开发或部署即可，不需要对客户端进行改变，因此极大地提高了系统的扩展能力。

从上图的结构系统图可以看出，在铁路信号设备故障诊断专家系统中有三个重要模块：

第一，数据预处理模块。数据预处理模块主要是为故障初始数据服务的，能够将各种故障数据信息传递给故障诊断模块，由铁路有关服务器对数据进行实时采集，并且将各种信号设备的故障初始数据转换成统一格式，将编码数据转换为可读表数据，并且在相应地数据库中添加新的故障信息。

第二，故障诊断模块。故障诊断模块是铁路信号设备故障诊断专家系统的核心，主要是对各种故障进行诊断，在故障诊断模块中会根据输入的故障症状信息体现出具体的症状，并且可以对知识库、数据库进行适当调用，将数据库中的信息与实际产生的故障信息进行匹配，利用和用户交互的过程取得更多完整的故障信息，对故障的种类以及具体的原因进行诊断分析。

第三，维修管理模块。维修管理模块也是铁路信号设备故障诊断专家系统中的重要组成部分，当分析故障成因之后要及时对故障进行解决，维修模块是铁路信号设备故障决策支持系统的组成部分，可以派发检修任务，及时对故障进行解除。

三、铁路信号设备故障诊断专家系统设计

1.系统结构总体框架设计

通过对信号设备故障诊断专家系统的构成进行分析，并且结合铁路信号设备故障诊断特征、要求等，可以将故障诊断专家系统结构总体框架设计出来。其中知识库、人机接口是专家系统的重点设计部分，例如知识获取子系统设计，主要是对各种信号信息进行获取，例如设备故障机理、故障记录等。知识库的设计也是一个关键内容，知识库被称为规则库，在设计知识库的过程中应该要根据相应格式、原则等进行处理，将信号设备体现出来的各种信号转移成为专家系统可以识别的信息形式。信号设备微机监测系统则主要实现对铁路车站现场设备的检测，能够对设备的运行状态进行更加准确地识别，并且向检测主机传递信号设备的状态。当前信号设备微机监测系统在铁路系统中的应用十分广泛。

2.系统功能模块设计

2.1铁路现场数据采集子系统

铁路信号数据采集子系统指的是微机监测系统，通过CAN总线对铁路信号设备的运行参数进行采集，并且要将各种参数存储到数据库中。下图为铁路信号数据采集子系统示意图：

通过铁路信号微机监测系统可以对信号设备的工作状态进行获取，这些数据信息将作为信号设备故障诊断专家系统的基础数据。当前我国铁路系统中大多数车站都采用TJWX-2000型微机监测系统，该系统主要通过模拟量与开关量两种形式对采集的信号设备数据进行描述。其中，开关量为二进制的0与1，主要描述各种信号设备的状态信息。模拟量则主要包括信号设备运行过程中产生的电流、电压、时间、温度等参数。与此同时，微机监测系统还具备设备历史状态存储功能，能够将信号设备历史运行过程中产生的信号状态进行记录。在电务段设置服务器保存监测数据，并且可以通过铁路局的服务器对所有设备的运行状况进行监测。其中，监测车站设备采用CAN总线传输，车站机、电务段、铁路局三者之间可以采用TCP/IP协议进行通信，对各种信息数据进行及时传输。

2.2人机对话子模块

在专家系统中人机交互是一个十分重要的功能，为了实现良好地人机交互功能，在专家系统设计过程中要设计输入、输出部分，人机对话子模块中不能任意修改参数，人机对话和专家、知识工程师接口都能对专家、知识工程师的知识进行接收，以此对系统的工作性能进行进一步了解。与此同时，技术人员还能通过人机交互功能对系统中的各种问题进行解决。在人机对话子模块设计过程中主要采用Windows操作系统，该界面良好、清晰，通过自然语言、文字输入与输出可以实现信息数据的传递。

2.3知识库构造子模块

知识库是推理机正常运作的前提，知识库要对电气集中故障检修专家知识进行准确表达，知识库是程序的外部数据库，主要存储各种故障信息，当信号设备出现故障的时候，监测系统将采集到的信号传递给诊断模块，诊断模块就要将实际故障与知识库中的故障信息进行比对分析，从而对故障进行“确诊”。知识库通常具有专家系统知识的存储与管理功能，需要根据固定格式对子模块进行设计，并且要区分中英文格式，确保信号设备的故障能及时被诊断。

2.4诊断分析推理模块

诊断分析推理模块主要是利用推理模式对故障进行诊断的过程，推理得到的结论就等同于专家对故障进行诊断之后得到的结论。推理模块结构如下图所示：

在推理机中集成了推理与控制两个功能，这两个功能也使得专家系统与一般的资料库系统和知识库系统不相同，专家系统的智能化程度更高，能够对信号设备的故障症状进行推理和分析，注重推理分析的过程，是对故障进行详细解剖的过程。推理模块中主要包括推理机制、控制策略两个重要方面，此子模块设计技术必须确保程序能够正常运作。在信号设备故障诊断系统中，可以选取反向推理机制作为专家系统故障诊断、维修专家系统的主要方式。其推理方式是首先对结论的正确性进行假设，然后再对各种结论所对应的条件的合理性进行分析和验证，如何验证条件成立，则可以得出对应的结论。

2.5综合数据库构造子模块

该模块在主要是对执行推理环节中的各种信息进行存储的模块，其中包含的内容十分复杂，例如用户对系统提问的回答等，其主要的目的是将设备运行工作状态数据存储到信号设备故障诊断专家系统的综合数据库中。在对该模块进行设计的时候应该要确保数据能够及时更新，从而能够对信号设备的状态进行正确反映。在专家系统运行过程中，综合数据库中的内容可能会呈现持续变化的现象，在整个专家系统运行过程中，都要考虑到数据库与知识库的对接，从而确保系统的完整性。

结语

综上所述，铁路信号设备是对铁路车辆运行过程中的各种故障进行反映的基础设施，信号设备的正常运转是确保铁路安全运行的重要前提，在信号设备运行过程中可能由于多种原因会导致信号设备出现故障，对此，要积极加强对故障的分析和处理，及时解除故障，提高信号设备的工作水平。铁路信号故障诊断专家系统是对铁路信号设备故障进行诊断分析的专业系统，可以对故障进行及时发现、及时分析、及时处理，从而提高信号设备的工作性能。

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铁路信号防雷设备研究 篇2

关键词：铁路信号,防雷,安全,危害

多雨的季节总是伴随着雷声, 雷声对于铁路运输系统有着极大的影响, 会带来很多安全方面的问题, 因此, 在铁路信号系统方面, 就要及时的进行防雷设施的建立, 建立相关的防雷规章制度, 通过开展关于信号设备在防雷等工作方面的治理, 做好相关方面的工作, 来确保铁路信号系统的安全有保障。

1 铁路信号设备防雷

1.1 设备的重要性

对于铁路部门, 到了夏季多雨的时候, 特别是在雷雨汛期, 或者是雷雨季节, 为了避免雷害事件的发生, 铁路部门就要建立相关的防范雷击的责任制度, 保证防雷工作的顺利进行。因此, 铁路部门开展了信号设备、防雷专项的工作, 进行急时的处置, 确保了铁路在运输、生产的安全。防护雷害发生多的微电子设备、微电子设备集中的地段进行系统的设置。考虑到汛期的雷害, 即给信号设备带来的损坏, 而铁道部就做了相关的措施进行内部整动, 即把防雷工作作为今年的重点, 目前, 在铁路的六大干线, 即火车站、各站与各站之间的计算机进行联网布控, 主要针对雷雨多发的时候避免遭受到雷击进行防范, 在机房进行屏蔽措施, 通过地线的设置防止遭遇到雷击事情, 又通过防雷保安器的安装, 确保其安全的进行。

1.2 铁路信号设备防雷的分析

1.2.1 雷害

(1) 直接雷的形式进行攻击:这种形式的雷害能够破坏计算机系统等相关的设备的正常运行, 一些传输线也要注意受到雷电的攻击, 因此, 要提前进行预防, 防止更大事故的发生, 对于信号设备遭受到袭击的机会很小。

(2) 感应雷:在电磁感应的作用下, 能够在电气设备上感应雷电的电压, 以及感应的电流。而其有纵向、横向等两种的感应雷, 由于感应雷是发生机会较高的, 而袭击信号的次数是很多的。

1.2.2 雷电侵入信号设备的主要方法

首先, 雷电常常会进入交流电源内部, 产生的雷电冲击波, 将高压电线中的电流传输到了高压变压器上, 从而能导致设备遭受到雷电的电击, 特别是一些没有事先装上避雷器的设备, 更加受到严重的电击, 导致设备被破坏, 尤其是一些低压的设备更容易受到侵害。

其次是对于轨道电路, 轨道电路是把钢轨当作传输线来用的, 由于其高出地面, 受到雷击是很容易的。针对这样的轨道电路, 要采取必要的措施来应对雷击情况。

最后是雷电经过系统内部的电缆线进行侵入计算机系统, 如在室内和室外的电缆线处, 一旦有雷电的情况发生, 这些地方就非常容易遭受雷电的袭击。

1.2.3 注意信号设备的防雷

(1) 信号设备的防雷要求。对于雷电活动的发生区, 需要装设防雷的装置。特别是那些容易遭受雷电袭击的设备, 如电源外线、一些电子设备等, 往往都要采取的是相应的防雷的方法。

(2) 遵守信号设备雷电防护的原则。在正常的范围上, 往往防雷装置是不影响防护设备所有的过程, 在受雷电时, 为了信号设备的正常运行, 是应采用多级防护的设备, 来确保各级的防护, 以及配置元件要合理。

(3) 按照防雷设备。在一些设备外围进行安装一些防雷设备, 从而保证一些线路不受到雷电的直接袭击, 这就需要满足一定的安装要求, 安装的要求是, 牢固、可靠、方便、集中的安装, 在现代防雷保护, 尤其是外部防雷保护, 对于建筑物、设施的击雷的防护。

2 综合防雷整治措施

(1) 要综合防雷的原则进行防雷措施, 原理主要是减少其冲击接地的电阻值, 使得电阻之间是一个均衡发展的状态, 一旦发生雷击事故, 就会产生一个电流之间的电位差值, 从而能够有效地减少地电位的反击能力, 有效保证了工作人员、设备的损害, 来完善的直击雷、感应雷等防护。

(2) 针对计算机设备的机房对于雷击的防护

铁路系统有很多电脑控制铁路的信号系统, 对于这些房屋, 要进行对雷电的防护, 主要采用的方法是利用法拉第电磁笼感应原理进行对其的防护, 法拉第笼, 就是一个将避雷设备联合起来所形成的一个网络, 里面有避雷网、避雷带、引下线和接地等系统。机房内部通过这个法拉第笼进行雷电的屏蔽, 从而保证系统信号免受到雷电的袭击。

(3) 针对室外的信号设备遭受直击雷进行防范措施。对于信号设备, 即箱、盒、柜等壳体, 以电气贯通和电磁屏蔽为前提, 使得壳体内能够把专用的来接地。对于室外信号设备, 包括金属箱、盒壳体, 必须接地, 而屏蔽电缆的金属, 所屏蔽的层是接地的。

3 综合防雷整治施工中应注意的问题

3.1 隐蔽工程的质量

对于一些工程施工单位, 在施工的过程中, 也要注意地网的布设, 也要注意避免雷击, 他们采用的主要的方法就是防腐工作, 特别是在东北地区, 主要是通过安装地线测试极, 为了保证冬季地网的接地电阻的正常测试、分析, 进而保证整个铁路系统的安全稳定。

3.2 组合架的连接

在机械室、同一排的组合架, 其之间的等电位数值是大于10mm, 即多股的、铜导线来串联, 通过这种连接, 使得某一个组合架的连接点接触性能提高, 进而保证系统的防雷效果达到最好。

总而言之, 为了避免在汛期、雷雨季节的雷害事件的发生, 以及为了避免给铁路运输的带来的威胁, 在铁路部门要建立的是防雷的责任制, 多进行一些关于铁路信号设备的防雷工作进行预防, 保障铁路信号系统的安全, 进而营造一个安全的铁路运输系统, 这是我们铁路工作者都应该多关注的问题。

参考文献

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铁路信号防雷设备研究 篇3

关键词：铁路信号；知识库；产生式表示法；框架表示法；轨道电路

中图分类号：U284 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）11-0024-02

1 概述

目前铁路领域内多个厂家正在开发或完善铁路信号设备集中监测系统，该系统通过对信号设备日常运行的数据进行分析给出设备的运行状态、对将要发生故障的设备给出预警提示及对发生故障的设备给出综合的维修指导意见，能准确地判断现场设备的故障范围和故障点，加快了现场信号工人故障处理的速度，并对现场的日常检维修作业有很好的指示作用。该系统开发过程中一个核心部分即是知识库的建立，就是将日常的检修维修作业过程、事实数据及故障处理的程序采用某种（或若干）知识表示方式在计算机存储器中存储、组织、管理和使用，由于一种好的知识表示方式不但能节省存储空间，而且能使知识更易管理使用，所以本文对知识库中知识的表示方法进行了深入的研究，并提出了用产生式表示法和框架表示法相结合的表示方法来表示铁路信号设备日常的维修知识。

2 产生式表示法和框架表示法介绍

一般的一个产生式代表了一条规则，一个规则由前项和后项两部分组成，前项表示前提条件，各个条件由逻辑连接词组成各种不同的组合；后项表示当前提条件为真时应采取的的行为或结论，简单的表示为：IF﹤前提﹥THEN﹤结论﹥。

框架是一种描述对象属性的的数据结构，一个框架由若干个被称为“槽”的结构组成，每个槽又可以根据需要分为若干个“侧面”，槽用于描述对象的属性，侧面描述属性的一个方面，槽和侧面所具有的属性值分别为槽值和侧面值，具体表示格式如下：框架名：<>

3 知识表示方法说明

由于铁路信号系统是一个复杂的系统，系统中多数设备可以划分成多个功能面，且各设备间相互关联，所以构建信号知识库时，选择框架表示法表示设备的结构性知识，对于那些维修维护性的过程性知识，用产生式来表示。

现以ZPW-2000A轨道电路红光带故障处理知识为例，故障现象为：（1）本区段主轨道、小轨道均故障且有移频报警；（2）本区段主轨道、小轨道均故障，无移频报警，分线盘发送电压正常；（3）本区段主轨道、小轨道均故障，无移频报警，分线盘发送电压不正常；（4）本区段主轨道故障、小轨道正常，有移频报警；（5）本区段主轨道故障、小轨道正常，无移频报警，分线盘接收电压正常；（6）本区段主轨道故障、小轨道正常，无移频报警，分线盘接收电压不正常；（7）本区段主轨道正常、小轨道故障，小轨道输入信号不正常。

发生上述故障时，工区、车间技术人员应及时查找故障点，通过合理的分析找出故障。以下是对应故障的处理

措施：

故障处理措施：（1）如果主轨道、小轨道均故障且有移频报警，说明柜内有发送器故障，更换相应的发送器；（2）如果主轨道、小轨道均故障，没有移频报警且分线盘发送电压正常，说明故障在室外发送设备，技术人员在室外分别测量匹配变压器电压、调谐单元、等阻线；（3）如果主轨道、小轨道均故障，没有移频报警且分线盘发送电压不正常，通过测量室内衰耗盘功放输出、电缆模拟网络盘输入及输出，确定故障具体位置；（4）如果主轨道故障、小轨道正常，有移频报警，说明故障是在室内有接收器，更换相应的接收器；（5）如果主轨道故障、小轨道正常，没有移频报警，分线盘接收电压正常，说明故障在室内接收设备，测量电缆模拟网络盘输入及输出、衰耗盘信号输入及轨道继电器输出，确定故障的具体位置；（6）如果主轨道故障、小轨道正常，没有移频报警，分线盘接收电压不正常，室外接收轨面电压不正常，说明故障在接收端器材，分别测量调谐单元、匹配变压器电压进一步确定故障具体位置；（7）如果主轨道正常、小轨道故障，小轨道输入信号不正常，重点检查小轨道钢轨的状态及空心线圈等设备。

对这部分领域知识的表示，使用两个框架（故障处理和结论）。两框架间是逻辑推理关系，使用Infer槽，建立框架间的横向联系。表示如下：

框架名：<故障处理>

（1）本区段主轨道、小轨道均故障且有移频报警。

（2）本区段主轨道、小轨道均故障，没有移频报警，分线盘发送电压正常。

（3）本区段主轨道、小轨道均故障，没有移频报警，分线盘发送电压不正常。

（4）本区段主轨道故障、小轨道正常，有移频报警。

（5）本区段主轨道故障、小轨道正常，没有移频报警，分线盘接收电压正常。

（6）本区段主轨道故障、小轨道正常，没有移频报警，分线盘接收电压不正常。

（7）本区段主轨道正常、小轨道故障，小轨道输入信号不正常。

处理原则：

原则1：如果主轨道、小轨道均故障且有移频报警，更换相应的发送器。

原则2：如果主轨道、小轨道均故障，没有移频报警且分线盘发送电压正常，室外分别测量匹配变压器电压、调谐单元、等阻线），找出故障。

原则3：如果主轨道、小轨道均故障，没有移频报警且分线盘发送电压不正常，通过测量室内衰耗盘功放输出、电缆模拟网络盘输入及输出，确定故障具体位置。

原则4：如果主轨道故障、小轨道正常，有移频报警，更换相应的接收器。

原则5：如果主轨道故障、小轨道正常，没有移频报警，分线盘接收电压正常，测量电缆模拟网络盘输入及输出、衰耗盘信号输入及轨道继电器输出，确定故障的具体位置。

原则6：如果主轨道故障、小轨道正常，没有移频报警，分线盘接收电压不正常，室外接收轨面电压不正常，测量调谐单元、匹配变压器电压进确定故障具体位置。

原则7：如果主轨道正常、小轨道故障，小轨道输入信号不正常，检查小轨道钢轨的状态及空心线圈等设备。

对<结论>框架的过程性知识，用产生式表示法表示

如下：

IF 主轨道故障AND小轨道故障AND有移频报警

THEN 更换相应的发送器

IF 主轨道故障AND小轨道故障AND无移频报警AND分线盘发送电压正常

THEN 测量匹配变压器电压AND测量调谐单元电压AND等阻线电压

IF 主轨道故障AND小轨道故障AND无移频报警AND分线盘发送电压不正常

THEN 测量衰耗盘功放输出AND电缆模拟网络盘输入及输出

IF 主轨道故障AND小轨道正常AND有移频报警

THEN 更换发送器

IF 主轨道故障AND小轨道正常AND有移频报警AND分线盘发送电压正常

THEN 测量电缆模拟网络盘输入及输出AND衰耗盘信号输入AND轨道继电器输出

IF 主轨道故障AND小轨道正常AND有移频报警AND分线盘发送电压不正常AND室外接收轨面电压不正常

THEN 测量调谐单元AND匹配变压器电压

IF 主轨道正常AND小轨道故障AND小轨道输入信号不正常

THEN 检查小轨道钢轨的状态AND空心线圈

4 结语

用产生式表示法和框架表示法相结合的表示方法来表示铁路信号设备日常的维修及故障处理知识，既利用了产生式表示法的简单优点，又利用了框架表示法结构清晰的特点，能对铁路信号设备的维修及故障处理知识表达清楚，便于存储在知识库中，适合对知识的检索及使用修改。

参考文献

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作者简介：杨永才（1973—），男（蒙古族），内蒙古通辽人，内蒙古集通铁路（集团）有限责任公司安全监察室助理工程师，研究方向：铁路信号检修与运用及安全

管理。

铁路信号设备防雷的重要性1 篇4

第一章

铁路信号设备防雷的重要性

防雷与安防，是两个不同的行业，但却又有着密切的关系，同样保护着安全。在安防领域，防雷日益受到重视，甚至在许多工程验收过程中，防雷已成为必不可少的一项。此专题的开设，是为了让大家系统的了解防雷与安防的关系，了解最新的防雷在安防行业的应用。

第一节

发生的有关雷击事故案例 夏季防雷击 准备要做足

从3月份开始，我国部分地区就迎来了暴风雨天气，相关部门也发出了提醒企业、居民注意防雷击的警示。然而因雷电造成的伤亡事故依然时有发生。雷击虽是天灾，但并非无法抵御。时至7月，雷雨天气有增无减，这就要求我们更加注意安全，作足准备，避免雷击。六月雷击伤害事故不断

雷电灾害是联合国公布的10种最严重的自然灾害之一，也是目前中国十大自然灾害之一。据有关部门估计，全世界平均每分钟发生雷暴2000次，全球每年因雷击造成的人员伤亡超过1万人，所导致的火灾、爆炸等事故时有发生，严重威胁了人们的生命、财产安全，危害很大。

我国雷暴活动主要集中在每年的4月至8月。

来自中国气象局的消息，据不完全统计，每年6月份，我国都有有人遭雷击身亡，为一年中同期死亡人数较多的月份。从20个省（区）统计上报的雷击死亡人数分析，江西省遭雷击死亡人数最多。

随着气温逐渐增高，雷雨天气还将持续数月，这就要求各地必须加强防雷工作，避免发生人员伤亡事故。

分析一下6月份各省（区）遭雷击死亡人员分布情况，可以发现，西北地区少于东北、华北，江南和华南地区人数明显多于北方地区，其中，江西死亡人数最多。这是因为西北少雨，反之，东北、华北等地区多雷雨天气，在防雷击工作上更是不容怠慢。6月份发生的主要雷击事件有：

（1）海南省文昌市昌洒镇东群村委会的一处西瓜园工棚，9名民工因避雨躲进工棚时遭到雷击，其中，2人受雷击当场倒地死亡，2人手臂遭雷击伤势较重。

（2）江西萍乡市芦溪县银河镇天柱岗村，13名村民在一凉亭下避雨时遭到雷击，导致2人死亡，6人重伤，3人轻伤。6月22－27日，江西省持续出现雷击死亡灾害，共有19人死亡。

（3）湖南永州蓝山县竹市镇上丰头村发生雷击事件，12人被当场击晕，经医院及时抢救，已全部苏醒。

（4）云南昆明突下雷阵雨，盘龙区落索坡村的5位村民在盘龙江大花桥2段的大树下避雨时，被雷击中，造成1死3伤。

这些都是人员伤亡事件，雷电同样会造成很多设备设施损坏，导致停电、起火等事故。（5）重庆遭遇了一次长时间的瓢泼大雨。受雷电、大风影响，主城6个供电局中，沙坪坝、杨家坪、南岸、北碚供电局共计66条110千伏、35千伏、10千伏输电线路均不同程度出现了瓷瓶（绝缘用）被雷击穿、大风刮断电线、保险松动、损坏引发线路跳闸等情况，导致近22万市民出现6-15小时的电力中断。有的住户也出现了电视机因雷击而损坏的情况。而深圳市处于我国南方，也遭受雷电的侵袭。据统计，深圳已接到多宗雷击事故报告，造成财产损失数百万元。

据统计，仅在2004年和2005年，我国发生雷电灾害19918起，伤亡人数达3157人，直接经济损失数十亿元，是仅次于暴雨洪涝、气象地质灾害之后名列第三的气象灾害。雷电作为我国最严重的三大气象灾害之一，给人们带来的损失是不可忽视的，无论是煤矿、化工、电力、建筑，还是人们生活、森林防火，都会受到夏季雷电的侵害。要保证安全，就要从细节抓起。

近日，温家宝总理做出了“提醒各地有关部门加强防雷工作”的重要批示。

从以往的案例可以看出，雷电灾害主要原因是因为缺少避雷措施和设备以及避雷知识导致出现人员伤亡事故。所以就必须从以下两个方面入手来避免雷电灾害。

1、各地须加强防雷工作。尽可能在各类建筑物上安装相应的防雷设备，特别是野外的简易建筑物等更要安装防雷设施。各企业单位要严格执行有关防雷法规，通过正规机构来检测、完善本单位的防雷设施，切莫贪图省事和便宜请不法机构来检测和完善防雷设施。

2、加强防雷宣传。在雷雨天气里，人不宜在开阔地活动，不能到草棚、金属棚中、树下等地避雨，以免遭直接雷击和感应雷击；雷雨天不宜靠近建筑物的外墙以及使用电器设备。如果有单位或居民遭遇雷击意外后，应该及时上报气象部门，不可瞒报。而气象部门作为为大家服务的单位，也应该做到以下几点：

一、是要加强雷电灾害的监测预测工作。

二、是要加强有针对性的服务。雷电灾害多发在农村、山区等偏远地区，要将有关雷电服务信息及时、有效传递到有关人员的手中，同时加强对各级政府及有关部门的服务。

三、是要有针对性的加强防雷的管理工作。四是进一步加强雷电轨道的建设。

第二节

国家对铁路信号设备防雷的计划和方案 全国铁路开展信号设备防雷专项整治工作 针对汛期雷雨季节雷害极易发生、直接影响铁路运输安全的严峻现实，铁路部门积极建立防雷责任制，切实提高防雷工作标准，同时开展信号设备防雷专项整治，做好应急处置工作，尽最大努力确保铁路运输生产安全。

据悉，进入汛期，由雷击造成设备故障影响铁路运输安全的现象较多。仅6月份，全路因雷击造成信号设备故障147件，故障延时117个小时。

提高信号设备防雷标准，是减少雷害发生的根本。今年，铁道部在原有铁路防雷标准基础上，发布了《铁路信号设备电磁兼容及雷电电磁脉冲防护实施意见》。《意见》吸取了我国铁路信号防雷工作多年来的经验，并借鉴了国外铁路信号设备防雷方法，包含地网设置、屏蔽设置等综合防护技术措施，大大提高了信号设备防雷标准，进一步增强了设备防雷的可操作性。同时，《意见》还规定了防雷设计与施工资质管理、施工验收、质量责任、雷害处理、产品采购、检查测试等维护与管理方面的内容，基本形成了信号设备雷电综合防护框架。目前，铁道部已经发布了《信号设计规范》，正在抓紧制定《铁路防雷、电磁兼容及接地工程技术规范》，努力提高信号设备防雷的设计和建设水平，进一步减少雷害发生。

雷害发生的重点地区是微电子设备和微电子设备集中的区段。为防止汛期雷害损坏信号设备，铁道部将防雷工作列入今年专项整治内容，拨出专款用于六大干线1078个站场和其他干线上829个计算机联锁站场的防雷整治。目前，铁路六大干线所有车站和其他线路计算机联锁车站防雷整治工作正在紧张进行，内容包括雷击防护、机房屏蔽、地线整治、加装防雷保安器等。

针对《意见》中提出的因防雷设施维护或管理不当造成信号设备发生雷害必须列管理单位责任的规定，铁路部门将继续建立防雷逐级负责制和雷害应急预案，明确雷电防护装置的设计、施工、维护和管理等单位及人员的责任，做到铁路局、电务段逐级负责，尽最大限度减少雷害对铁路运输生产的影响。

第三节

信号设备防雷的重要意义

防雷与安防，是两个不同的行业，但却又有着密切的关系，同样保护着安全。在安防领域，防雷日益受到重视，甚至在许多工程验收过程中，防雷已成为必不可少的一项。此专题的开设，是为了让大家系统的了解防雷与安防的关系，了解最新的防雷在安防行业的应用。现代的安防监控产品均系微电子化产品，这些监控设备具有高密度、高速度、低电压和低功耗等特性。其对各种诸如雷电过电压、电力系统操作过电压、静电放电、电磁辐射等电磁干扰非常敏感，这就使得监控系统设备极易遭受雷击/过电压破坏，其后果可能会使整个监控系统运行失灵，并造成难以估计的经济损失和安全方面的风险。为了能够准确、有效地提供安防监控系统的防雷解决方案，我们首先应准确了解安防监控系统的系统构成，进而，准确分析安防监控系统遭受雷击损害的主要原因以及可能的雷击过电压的入侵途径。在此基础上，选用合适的防雷保护装置，研究和探讨信号、电源线路的合理布放，明确屏蔽及接地方式，方可给出准确的、系统的防雷解决方案。有效提高安防监控系统的抗雷击过电压干扰能力，优化系统的整体防雷水平。

北京某地监控系统，室外摄像机防雷工程。其闭路监控系统由前端摄像机、视频矩阵和控制键盘等终端设备及信号传输线路三部分组成。前端摄像机中设有8台室外摄像机，全部为室外一体化球形摄像机。其中4台在主楼顶层，其余4台均匀分布在外围广场的8根高杆灯柱上。灯柱分布在主体楼四周，每个灯柱均采用单独接地体就地接地。室外球机采用75欧视频同轴电缆与中控室视频矩阵相连；球机控制线采用两芯屏蔽双绞线，每 4台球机以总线方式连接。所有室外导线均通过预埋地下的PVC管路走线。灯柱采用就地接地，接地电阻1欧左右（满足单独接地小于4欧姆的规范要求）。避雷器接地端与灯柱子接地牌相连。

该系统在2006年经历了一场强雷暴天气，雷暴过后发现安装在灯柱上的4台室外球机全部被雷击损坏。检查发现连接球机的控制线绝缘层已发黑硬化，无法再使用。部分视频避雷器上有击穿痕迹。

从现场环境、避雷器的痕迹以及控制线的损坏情况看，这次雷害电流强度很大，应该是一次直击雷的破坏事故。雷害成因分析：

事故发生后某地请我公司为其原有系统进行了雷击分析并为其提出整改意见。导致多台球机被雷击损坏的根本原因是不同的信号端之间的不共地，导致雷直击时在两端产生不等的地电位而引起设备和线路的损坏。另外，原设计施工方案也有以下的一些缺陷：  避雷器与室外球机之间的距离过长导致防雷保护效果不佳； 关键的控制信号线上没有设置避雷器，导致连串的设备损坏；

 引入中控室设备处信号线没有设置避雷器，也会导致中控设备被入侵浪涌损坏。 预埋管采用非金属PVC管，导致雷击时埋地信号线路屏蔽层与外地产生形成大电位差，造成线路损坏。对雷害的整改措施：

由上可见，若采取的防雷措施不合理或考虑不严密，防雷就不能起到效果。为了完善该系统的防雷性能，应按以下措施对原防雷系统进行改进： ①

室外球机处的改进措施

室外球机应分别装设单相电源防雷器、视频防雷器，控制线防雷器。建议采用专为摄像机保护设计的专用的一体化避雷器。 室外球机端的避雷器应尽量靠近球机安装，从防雷器到球机的线路长度（包括接地线）越短越好。

 球机的金属外罩、信号线屏蔽层、金属蛇管、电源变压器金属外皮等应与灯柱金属外壳或者灯柱的接地线形成可靠电气通路，保证接地良好。②

机房处的改进措施

从外引入的视频线及控制线，在接入设备前必须安装相应的信号防雷器，防雷器的接地引线应尽量短。

 埋地进入机房的信号金属导线，金属管与带屏蔽导线的金属屏蔽层，应在引入室内处进行就地接地，与大楼的统一接地网形成良好电气通路（接地电阻必须小于1欧）。③

其他接地措施

条件允许时，室外通讯线路应考虑穿金属管埋地敷设，金属管两端应接地，全长应保持电气连接。

 当室外摄像机采用就地接地时，接地电阻值越小越好，应尽量把接地电阻降到1欧姆以下。

 条件允许时，应采用埋设截面足够大的扁铁或钢筋，将室外摄像机接地与中控室接地网连通，以实现共地。

 当室外摄像机接地条件不能满足要求时，应采用光纤通讯，以避免因金属导线跨越两个地网而引起的过电压。

防雷设备从类型上看大体可以分为：电源防雷器、电源保护插座、天馈线保护器、信号防雷器、防雷测试工具、测量和控制系统防雷器、地极保护器。

电源防雷器分为B、C、D三级。依据IEC（国际电工委员会）标准的分区防雷、多级保护的理论，B级防雷属于第一级防雷器，可应用于建筑物内的主配电柜上；C级属第二级防雷器，应用于建筑物的分路配电柜中；D级属第三级防雷器，应用于重要设备的前端，对设备进行精细保护。

通信线信号防雷器在产品的设计上，依据IEC 61644的要求，分为B、C、F三级。B级（Base protection）基本保护级（粗保护级），C级（Combination protection）综合保护级，F级（Medium&fine protection）中等/精细保护级。优点：种类型号多，防护齐全。缺点：产品价格相对较高。

在安防行业除了要选用合格的防雷产品外，系统地良好接地，和施工的合理规范也是做好防雷的必要条件。

所有防雷保护系统均应有可靠、有效的接地。接地系统亦是防雷保护的必要组成部分之一。安防监控系统前端、终端设备均应有良好的防雷接地，相应接地系统应符合规范要求。一般独立于监控机房所在建筑物的前端设备均须设有独立接地。但在此需要特别指出的是：无论前端还是终端设备的接地系统，如果距离小于20米的情况，两个接地系统之间应做等电位连接。

施工时沿墙敷设应注意的问题：

许多布线人员，因对防雷知识了解有限，或者图简单方便，习惯于将户外走线线路与建筑物避雷带、引下线相互捆绑。方便了工程施工与美观的同时，也带来了较大的防雷安全隐患。这一点是值得重视和注意的。为减小雷害风险，任何导线/金属线路均应尽可能避免与直击雷防护系统平行捆扎，而应依有关规范要求合理布线。目前安防工程防雷系统设计原则一般依据如下： 雷击破坏途径：

CCTV电视监控系统如果遭受雷击，将可能由以下几种途径对系统产生破坏。 直击雷：雷电直接击在露天的摄像机上造成设备损坏；雷电直接击在架空线缆上造成线缆熔断。

 雷电波侵入：CCTV的电源线、信号传输或进入监控室的金属管线遭到雷击或被雷电感应时，雷电波沿这些金属导线侵入设备，造成电位差使设备损坏。

雷电感应：当雷击中避雷针时，在引下线周围会产生很强的瞬变电磁场。处在电磁场中的监控设备和传输线路会感应出较大的电动势。这种现象叫电磁感应。

当有带电的雷云出现时，在雷云下面的建筑物和传输线路上都会感应出与雷云相反的电荷。这种感应电荷在低压架空线路。

第二章

雷电现象、特性及参数

现代防雷保护包括外部防雷保护(建筑物或设施的直击雷防护)和内部防雷保护(雷电电磁脉冲的防护)两部份，外部防雷系统主要是为了保护建筑物免受直接雷击引起火灾事故及人身安全事故，而内部防雷系统则是防止雷电波侵入、雷击感应过电压以及系统操作过电压侵入设备造成的毁坏，这是外部防雷系统无法保证的。

第一节

雷电的概念与对信号设备危害 雷电的产生

雷电是自然界中一种常见的放电现象。关于雷电的产生有多种解释理论，通常我们认为由于大气中热空气上升，与高空冷空气产生摩擦，从而形成了带有正负电荷的小水滴。当正负电荷累积达到一定的电荷值时，会在带有不同极性的云团之间以及云团对地之间形成强大的电场，从而产生云团对云团和云团对地的放电过程，这就是通常所说的闪电和响雷。具体来说，冰晶的摩擦、雨滴的破碎、水滴的冻结、云体的碰撞等均可使云粒子起电。一般云的顶部带正电，底部带负电，两种极性不同的电荷会使云的内部或云与地之间形成强电场，瞬间剧烈放电爆发出强大的电火花，也就是我们看到的闪电。在闪电通道中，电流极强，温度可骤升至2万摄氏度，气压突增，空气剧烈膨胀，人们便会听到爆炸似的声波振荡，这就是雷声。

而对我们生活产生影响的，主要是近地的云团对地的放电。经统计，近地云团大多是负电荷，其场强最大可达20kV/m。

雷电的危害

雷暴可以使铁路信号系统设备损坏或失效，影响列车运行的正常秩序，同时带来较大的直接和间接经济损失。由雷暴造成的自然灾害被称为雷害。导致铁路信号系统雷害的有雷电直击（或称直击雷）和雷电感应（或称感应雷）。雷电直击是雷云直接通过地面物体放电并产生电效应、热效应和信号系统设备雷害的主要原因。雷电感应是雷电放电的强大电磁场在邻近铁路信号系统导线或系统设备内产生的电磁感应脉冲，该电磁感应脉冲产生的过电压和过电流幅值并不太高，但由于现代铁路信号系统设备采用了大量微电子设备，微电子设备耐过电压和过电流的能力很低，雷电感应引起的电磁感应脉冲可以造成雷害。雷电感应发生概率较大，一般雷电直击点周围半径1km左右都会产生雷电电磁脉冲。雷电感应是铁路信号设备防护的重点，因此，铁路信号防雷设备主要用来防止雷电感应造成的雷害。雷电具有很大的破坏力和多种破坏作用。雷电对物体的危害性可归纳为直接雷击、雷电副作用、雷电波引入、反击四种形式，其破坏作用主要表现为放电时所显示的各种物理效应和作用。

(一)电效应

落地雷具有数万甚至数十万、数千万伏特的冲击电压，足以烧毁电力系统的发电机、变压器、断路器等设备及电气线路，引起绝缘击穿而发生短路，从而影响信号设备的正常使用。(二)

热效应

落地雷的电流一般为几十至几千安培，有的峰值电流高达数万安培至10万安培。当这种强大的“雷击电流”通过导体时，在极短的时间内转换为大量的热能。雷击点的热能通常为500～2000J，严重时能够击穿信号电缆，造成混线故障而影响行车。(三)

机械效应

雷电效应将使物质和各种结构缝隙里的气体剧烈膨胀，同时使水分蒸发，其他物质分解为气体，这就造成雷击物内部出现强大的机械压力，致使雷击物遭受严重破坏。(四)

静电效应

铁路信号设备防雷的重要性

雷云放电，云与大地的电场消失，但金属物上的感生电荷却不能立即逸散，产生很高的对地静电感应电压。静电感应电压往往高达几万伏特，可以击穿数十厘米的空气间隙而发生火花放电。

(五)电磁感应

具有很高电压和很大电流，发生时间极短的雷电，在它周围空间将产生强大的交变磁场。处于这一磁场中的导体感生出较大的电动势，还会在闭合回路的导体中产生感应电流，如果导体中有的地方接触电阻较大时，就会局部发热或发生火花放电。(六)

雷电波侵入

当雷击架电力线路、金属管路时，产生的冲击电压使雷电波沿着线路或管道迅速传播，当侵入建筑物内时，可造成分配电装置和电气线路绝缘击穿而产生短路。此种雷电灾害占整个雷电灾害的50%～70%以上。(七)

反击

当建筑物或构筑物防雷装置等遭受雷击时，其内外的电气线路、金属管道等可具有很高的电压，如其间距较近时，可产生火花放，电这种现象叫做反击。反击可能引起电气绝缘破坏，金属管路烧穿等。雷电的概念

在雷雨季节里，常会出现强烈的光和声，这就是人们常见的雷电。雷电是一种大气中放电的现象，虽然放电作用时间短，但放电时产生数万伏至数十万伏冲击电压，放电电流可达几十到几十万安培，电弧温度也可达几千度以上，对建筑群中高耸的建筑物及尖形物、空旷区内孤立物体以及特别潮湿的建筑物、屋顶内金属结构的建筑物及露天放置的金属设备等有很大威胁，可能引起倒塌。起火等事故。特别是在华南地区，年雷暴日常会达到80天甚至更多，频繁的雷击会造成生命和财产的巨大损失。由于暖湿空气的剧烈运动，天空中的云层可以带电。带异性电荷的雷云间会发生云间放电，天空中雷云会对大地放电，以达到中和云层中电荷的目的。带电雷云放电这一极普通的自然现象即为雷暴。雷暴的本质是电现象，因此雷暴又称雷电。中国是一个多雷暴的国家，大部分地区年平均雷暴日在40以上，广东、广西、福建、云南、海南等地平均雷暴日在80左右，有的地方雷暴日还可达100以上。雷电从发生到结束作用时间极短，一般仅若干微秒，是一种瞬态现象。人们将瞬态现象称为浪涌（surge），雷电又被称为雷浪涌。雷电的危害一般分为两类：一是雷直接击在建筑物上发生热效应作用和电动力作用；二是雷电的二次作用，即雷电流产生的静电感应和电磁感应。因此我们要作好防雷措施。

因此安装在铁路信号系统内的信号防雷设备必须保证信号系统的正常工作，在雷电电磁脉冲侵入时应能及时限制雷电压和将雷电流引导入地。

雷电引起的雷击是夏季常见的一种自然现象。雷电对于人类的危害一般分为3种：直击雷、雷电波侵入和感应雷击。直击雷是指雷电直接击中建筑、树木、大地、防雷装置或人体，直接雷击声光并发，咄咄逼人，老幼皆知；雷电波侵入是指雷电对架空线路和金属管线作用，雷电波可能沿着这些管线侵入屋内，危及人身安全或损坏设备；而感应雷击悄悄发生，不易察觉，后果严重，直接雷击与感应雷击破坏的对象不同，直击雷主要击坏放电通路上的建筑物、输电线，击死击伤人畜等，感应雷主要破坏电子设备。最近我油田近百起电脑上网用户、电视机遭受雷击事件，就是感应雷击、雷电波侵入所造成的。专家提醒，感应雷击正呈明显上升趋势，80%的雷击事故都是由它引起的，但目前人们对这种隐性雷电灾害的认识比较差，不少人没有意识到要防护，该怎么防护。特别是不少住宅小区，基本属于防雷工作的盲区。以往认为建筑物上只要安装了避雷针，就能避免雷击的传统防雷观念要改变，城镇防雷重点应在防止“感应雷击”上。

感应雷击是由于雷雨云的静电感应或放电时的电磁感应作用，使建筑物上的金属物件，如管道、钢筋、电线、反应装置等感应出与雷雨云电荷相反的电荷，造成放电所引起。一台电子设备招引感应雷击的通道主要有3条：

1、天线、馈线引入；

2、电源线路引入；

3、信号线路引入。

对于建筑物中电子设备群体来说，引入感应雷的通道主要有6条：

1、建筑物中一切电子设备的天线、馈线、电源线、信号线、接地线都是建筑物的进雷通道；

2、出入建筑物中各种电源线路及建筑物内部“长”距离信号线路；

3、具有公共接地的建筑物中的一切金属管道，在直接雷电流流经其上时，其周围产生的磁场涡流在金属表面感应出来的雷电冲击波；

4、雷电放电时，在金属表面感应出来的雷电冲击波；

5、直接雷击落雷点建筑物的雷电高位冲击；

6、直接雷击落雷点建筑物的雷电反冲电流。这种电流可通过相邻建筑物的接地线路进入其电子设备，使电子设备的机壳和机芯之间产生放电现象而损坏。

自然界每年都有几百万次闪电。雷电灾害是“联合国国际减灾十年”公布的最严重的十种自然灾害之一。最新统计资料表明，雷电造成的损失已经上升到自然灾害的第三位。全球每年因雷击造成人员伤亡、财产损失不计其数。据不完全统计，我国每年因雷击以及雷击负效应造成的人员伤亡达3000～4000人，财产损失在50亿元到100亿元人民币。雷电灾害所涉及的范围几乎遍布各行各业。现代电子技术的高速发展，带来的负效应之一就是其抗雷击浪涌能力的降低。以大规模集成电路为核心组件的测量、监控、保护、通信、计算机网络等先进电子设备广泛运用于电力、航空、国防、通信、广电、金融、交通、石化、医疗以及其它现代生活的各个领域，以大型CMOS集成元件组成的这些电子设备普遍存在着对暂态过电压、过电流耐受能力较弱的缺点，暂态过电压不仅会造成电子设备产生误操作，也会造成更大的直接经济损失和广泛的社会影响。

总

结

铁路信号防雷设备研究 篇5

井下铁路信号控制系统组态软件的应用研究

阐述了配合PROFIBUS现场总线的井下铁路信号控制系统以及井下铁路信号的`特点,该系统下位机采用PLC控制,上位机采用基于WinCC监控组态软件.介绍了上位机组态软件的微机控制画面设计,监控组态软件与STEP7编程软件的控制结合.实现了矿井下铁路信号的采集、分析,控制、记录等功能.

作 者：苗志全 MIAO Zhi-quan 作者单位：华北科技学院,电子信息工程系,北京,101601刊 名：江汉大学学报(自然科学版)英文刊名：JOURNAL OF JIANGHAN UNIVERSITY年，卷(期)：38(1)分类号：U284 TP273关键词：井下铁路信号 组态软件 WinCC

铁路信号维护规则 篇6

第一章

总

则

第1条 为满足铁路运输生产的需要,确保铁路信号设备的正常运用,加强信号设备的维护管理工作,特制定《铁路信号维护规则》。第2条 铁路信号设备是指挥列车运行,保证行车安全,提高运输效率,改善行车组织方式,实现行车指挥现代化的关键设施。电务部门必须贯彻国家有关政策,坚持以运输生产为中心,做好维护管理工作,保证信号设备处于良好运用状态（原为：正常运用）。

第3条 铁路信号维护工作是铁路运输安全生产的重要组成部分,直接涉及运输安全。信号工是铁路主要行车工种。信号维护工作必须严格执行铁路有关法规,牢固树立安全生产法制观念,认真执行标准化作业,保证行车、设备及人身安全。

第4条 铁路信号设备技术密集、科技含量高，具有点多线长、设置分散、布局成网、不间断运用、结合部多、易受外界影响等特点。其维护工作技术要求高,既相对独立,又相互联系,因此,各级电务部门必须加强对职工的政治思想教育和文化、技术业务知识培训,不断提高电务职工队伍素质。参加信号工作的新职工必须经过专业技能培训和安全纪律培训,考试合格后方能上岗工作。

铁路信号防雷设备研究 篇7

关键词：铁路,信号设备机柜,结构

铁路信号设备机柜是组织指挥列车运行、提高运输效率与保护行车人员安全的重要设备。随着铁路事业的不断发展与完善, 铁路设备机柜也向着专业化、自动化和密集化的方向发展推进。目前, 我国的铁路客运专线信号设备机柜的结构设计与研究还是处于基础阶段, 尤其对近期才开始发展的高速铁路上的应用, 其中的科学技术含量与熟练操作程度还有待提高。所以, 铁路客运专线信号设备机柜的合理设计不但对我国铁路事业的发展有着重要的作用, 同时对于人民的生命财产安全提供了有利的保障。

1 目前我国铁路客运专线信号设备机柜应用的状况

1.1 我国铁路客运专线信号设备机柜的构造

目前, 我国铁路客运专线信号设备主要有计算机连锁系统、微机检测系统、调度集中指挥系统及自动闭塞系统等。但是, 由于这些设备机柜在电磁兼容及环境安全登记技术性能方面的执行标准不统一, 所以会造成在很多时候系统采用的机柜无法满足现行电磁兼容和环境安全规定范围的现象, 影响着铁路的安全运行。此外, 我国目前所使用的设备机柜的标准化、通用化的程度并不高, 导致其外形尺寸大小的不一、颜色各异, 同时存在交换性、兼容性较差的现象, 从而使机械室内整体的布局混乱, 降低了信号设备的安全性和可靠性。

1.2 我国铁路客运专线信号设备机柜的应用

目前, 我国的高速铁路运行时速大约在200~300 km/h之间, 而此类工程对铁路客运专线信号设备机柜的要求较为严格, 需遵循高标准起点、高技术含量、高可靠性能等特点。而铁路客运专线信号设备机柜作为铁路工程安全的重要保障, 其设备性能必须要满足建设的要求。在客运专线系统中, 除了应有的机柜设备外, 还需要增加一些计算机系统及网络设备, 来补充和监督机柜设备的有效运行。在我国的铁路建设系统中, 大多都是一次建成交付使用的建设模式, 所以需对机械室内的整体布局及设备安装进行有效合理的规划, 并且要对机柜设备的电气适用性、电磁兼容性及安全环境等级等方面有着更高的要求。

2 我国铁路客运专线信号设备机柜的结构设计方案

2.1 铁路客运专线信号设备机柜的设计标准

标准系列的机柜结构设计是满足我国目前铁路专线一次性建成模式的重要前提, 需要充分考虑到机柜设计要符合一次性建成的建筑模式的特点, 并实现标准化、通用化和系列化要求。首先, 从机柜设备的工艺性上来说, 要符合目前大力倡导的简化生产过程的要求, 并在一定程度上满足加工工艺、工装精通化, 缩短制造周期, 提高生产效率, 从而降低了生产的成本, 提高机柜的经济性和交换性。其次, 从结构专业角度上来说, 标准系列机柜的结构设计要与ICE接轨, 提高机柜的科技含量, 优化设计技巧, 并使机柜设备在使用过程中有着较多的灵活性, 从而满足了未来铁路的发展要求。

2.2 铁路客运专线信号设备机柜的结构形式

铁路客运专线的室内信号系统较多, 在机柜的结构形式上一般分为铁路专用设备机柜、计算机网络设备与国外引进设备两大类。铁路专用设计机柜又称铁标机柜, 主要是考虑与现有设备的兼容性, 其尺寸一般为高度2350 mm, 宽度900 mm, 深度会根据所安装设备的具体要求来定, 主要有400 mm、500 mm、600 mm三种。计算机网络设备与国外引进设备又称国际机柜, 此类机柜因为考虑到与欧美国家机柜系统的兼容性, 所以设计尺寸定为高度2250 mm, 宽度600 mm、800 mm、900 mm不等, 深度会根据安装设备的要求主要有400 mm、500 mm、600 mm和1100 mm四种。

2.3 铁路客运专线信号设备机柜材料选用

通过根据物理强度、加工工艺等特点对国内外多种机柜的材料选用来做对比分析, 标准系列机柜的整体框架一般为铝型材拼装式, 而铝型材又具有质量轻、刚性佳、易成型、加工工艺强等特点, 所以对机柜的稳固度及承重量都形成了很好的保障。而标准系列机柜的柜门、侧板及其它构件一般采用镀锌彩钢板, 在柜门和侧板的处理上, 要进行磷化与静电粉末喷涂两道工序, 从而确保了机柜的最佳防腐性能。

3 结语

在铁路客运专线信号设备机柜的机构设计上, 并不仅仅局限于以上提出的设计要求, 而其中需要涉及到多个领域的科学知识技术。所以, 只有不断完善机柜的结构设计, 实现高效、稳定的运行效果, 才可有效的推动铁路运输事业的健康稳定发展。

参考文献

[1]刘金良.京津客运专线桥梁地段信号设备安装方法[J].铁路通信信号工程技术, 2008 (4) .

[2]朱应娟.合武铁路无砟轨道双块式轨枕设计[J].铁道工程学报, 2009 (8) .

[3]李秋义.郑西客运专线CRTSⅡ型双块式无砟轨道设计[J].铁道建筑技术, 2010 (4) .

铁路信号防雷设备研究 篇8

[关键词] 感应雷 雷电浪涌 雷电反击 抑制器件 接地网 等电位连接

1 概述

伴随着我国铁路的飞速发展，为确保行车安全、提高运输效率，铁道信号设备也有了突飞猛进的发展。十几年来，以计算机技术为代表的微电子设备大量应用，使信号设备的核心技术有了质的飞越。由于微电子设备是弱电环境工作，容易受电磁脉冲干扰，甚至被击穿损毁。一些微电子器件工作电压仅几伏，传递信息电流小至微安级，对外界的干扰极其敏感，而雷电流产生的瞬变电磁场对微电子设备的干扰和损害尤为严重。尽管电子盒在设计、生产过程有屏蔽防护，但其成品抗干扰能力依然很弱，需要对系统进行整体防护。过去为继电设备设计的防雷系统无法满足新的要求，本文尝试论述新的防雷技术在铁道信号领域的运用作一些探索。

2 雷电电磁脉冲侵入信号设备的途径

雷电直击装置有信号设备的建筑物及装置有信号设备的场所附件的构筑物、地面突出物或大地时，雷电电磁脉冲将在信号系统内产生过电压和过电流。该现象亦称空间电磁感应。

感应雷是雷电在雷云之间或雷云对地放电时，在附近的户外传输信号线路、埋地电力线、设备间连接线产生电磁感应并侵入设备，使串联在线路中间或终端的电子设备遭到损害。感应雷虽然没有直接雷猛烈，但其发生的几率比直击雷高得多。感应雷可分为静电感应雷、电磁感应雷两类。

向信号设备供电的电源系统上遭受直接雷击产生的电磁脉冲，或电源馈线附近遭受直接雷击时感应在电源线上的雷电电磁脉冲，经电源馈线传导，在信号系统电源设备上产生的过电压和过电流。

雷击信号设备场地建筑物的避雷针（或避雷带、避雷网）时，雷电流沿避雷针（或避雷带、避雷网）引下线进入接地装置引起地电位升高，这时，在信号系统接地导体和其他导体间产生的反击雷过电压。

雷电浪涌是近年来由于微电子设备的不断应用而引起人们极大重视的一种雷电危害形式，同时其防护方式也不断完善。最常见的电子设备危害不是由于直接雷击引起的，而是由于雷击发生时在电源和通讯线路中感应的电流浪涌引起的。

在雷暴活动区域内，雷电直接通过建筑物构架、信号传输线路、钢轨对地放电所产生的电击现象，即直接雷击。直击雷害发生概率很低，微电子设备抗直击雷能力也很低，防护设备又非常昂贵，一旦发生也无法完全防护，所以本文不考虑直击雷害防护，只对以上其它5种感应雷击危害实施安全防护，重点探讨浪涌和反击过电压防护。

3 总的防雷原则

铁道信号设备防雷应从单纯一维防护转为三维防护，包括：防直击雷，防感应雷电波侵入，防雷电电磁感应，防地电位反击以及操作瞬间过电压影响等多方面作系统综合考虑。

多级分级（类）保护原则：即根据电气、微电子设备的不同功能及不同受保护程序和所属保护层确定保护要点作分类保护；根据雷电和操作瞬间过电压危害的可能通道从电源线到数据通信线路都应做多级层保护。

按照防护范围可将弱电设备的防雷措施分为两类，外部防护和内部防护。外部防护是指对安装弱电设备的建筑物本体的安全防护，可采用避雷针、分流、屏蔽网、均衡电位、接地等措施，这种防护措施人们比较重视、比较常见，相对来说比较完善。内部防护是指在建筑物内部弱电设备对过电压（雷电或电源系统内部过电压）的防护，其措施有：等电位联结、屏蔽、保护隔离、合理布线和设置过电压保护器等措施，这种措施相对来说是比较新的办法，也不够完善，针对弱电设备防雷的特性机理，对雷电浪涌及地电位差的防护进行探讨。

从EMC（电磁兼容）的观点来看，防雷保护由外到内应划分为多级保护区。最外层为0级，是直接雷击区域，危险性最高，主要是由外部（建筑）防雷系统保护，越往里则危险程度越低。保护区的界面划分主要通过防雷系统、钢筋混凝土及金属管道等构成的屏蔽层而形成，从0级保护区到最内层保护区，必须实行分层多级保护，从而将过电压降到设备能承受的水平。一般而言，雷电流经传统避雷装置后约有50％是直接泄入大地，还有50％将平均流入各电气通道（如电源线，信号线和金属管道等）。

简而言之可归纳为以下三条：

（1）利用人工引雷装置直接将雷电流引入地，防止直击雷损坏建筑或设备；

（2）阻塞沿电源线或数据、信号线引入的过电压波（内部保护及过电压保护）；

（3）限制被保护设备上浪涌过压幅值（过电压保护）。

这三道防线，相互配合，各行其责，缺一不可。

4 铁道信号防雷方案

4.1 围着信号楼埋设网状接地，对地电阻必须小于1欧姆。

这是对设备的外部防护，首选是将主要的雷电流引入大地；其次是在将雷电流引入大地的时候尽量将雷电流分流，避免造成过电压危害设备；第三是建筑物各点的电位均衡，避免由于电位差危害设备；第四是保障建筑物有良好的接地，降低雷击建筑物时接点电位损坏设备。

4.2 使用良好导电的镀锌钢条在信号楼顶面和四周构成屏蔽接地栅（法拉弟笼），与接地网良好连接如图1所示。

由于信号楼内有大量低压电子逻辑系统、遥控、小功率信号电路的电器设备，需要加装专门的屏蔽网。根据国际有关防雷技术标准，应在整个屋面组成不大于5m-5m、6m-4m（铁标规定不大于3ｍ－3ｍ）的网格，所有均压环采用避雷带等电位连接；

4.3 室内设备的各类地线、窗栅、金属管线都要接在接地栅上，实行等电位连接。

这样也可利用信号楼中的金属部件以及钢筋构成不规则的法拉第笼，起到一定更好的屏蔽作用。

各个内层保护区的界面处同样要依此进行局部等电位连接，而且各个局部等电位连接棒必须相互连接，并最后与主等到电位连接棒相连。电位均衡连接，就是使导体良好的导电性连接、使它们达到电位相等，为雷电流提供低阻搞抗道，以使它迅速泄流入地。

4.4 电源线路入口（室内核心电子机柜的单元电源入口也有必要）并接过电压保护器件，抑制电源浪涌电压，防止浪涌电压窜入微电子设备造成损坏。

弱电设备的电源雷电侵害主要是通过电源线路侵入。

对380V低压线路应进行过电压保护，按国家规范有三部分：

在高压变压器后端到二次低压设备的总配电盘间的电缆内芯线两端应对地加避雷器或保护器，作一级保护（电力防雷范畴）；

在二次低压设备的总配电盘至二次低压设备的配电箱间电缆内芯线两端应对地加装避雷器保护器，作二级保护；

在所有重要的、精密的设备以及UPS的前端应对地加装避雷器或保护器，作为三级保护。

以上三级保护的目的是用分流（限幅）技术，即采用高吸收能量的分流设备（避雷器）将雷电过电压（脉冲）能量分流泄入大地，达到保护目的，所以，分流（限幅）技术中采用防护器的品质、性能的好坏是直接关系网络保护的关键，因此，选择合格优良的避雷器或保护器至关重要。

4.5 信号线路入口串接过电流保护器件，抑制信号系统浪涌电压产生的过电流，防止过电流窜入微电子设备造成损坏。

信号系统浪涌电压的主要来源是感应雷击、电磁干扰、无线电干扰和静电干扰。铁道信号设备有很多铺设在户外的缆线，容易遭受雷电干扰，必须实施可靠防护。对于信息系统，应分为粗保护和精细保护。粗保护量级根据所属保护区的级别确定，精细保护要根据电子设备的敏感度来进行确定。

4.6 数据通信和测控技术的接口电路，比各终端的供电系统电路显然要灵敏得多，所以必须对数据接口电路进行细保护，如设置在行车室的终端显示器、打印接口。

5 新的电子设备防浪涌器件选用

5.1 过电流保护器件选用

现在可选择几种技术以提供过流保护，这些技术包括传统的熔丝管（玻璃和陶瓷型）、薄膜保险丝和基于聚合物的正温度系数（PTC）器件。

（1）对数据通讯接口应选用PTC可复位型保险。

（2）其它电线路应选用具备一定延时的液体断路器。

5.2 过电压保护器件选用

在任何电子设备中都可能出现瞬态电压，它通常是由电路故障、雷击或ESD引发的。现在已开发出几种提供过电压电路保护的零配件，包括二极管、MOV、MLV、瞬态电压抑制器和ESD抑制器。

（1）在信号电压值很低的电子设备入口并接金属氧化物变阻器（MOV）；

（2）其它电压值在15－380V的信号或电源电路可采用多层变阻器（MLV）

5.3 综合浪涌保护系统的选用

对于微机联锁、数字移频闭塞或装有更多电子设备的车站，应比照自动化控制系统所需的浪涌保护设计，在系统设计中进行综合考虑。针对自动化控制装置的特性，应用于该系统的浪涌保护器基本上可以分为三级，对于自动化控制系统的供电设备来说，需要雷击电流放电器、过压放电器以及终端设备保护三级。

在不同等级的放电器之间，必须遵守导线的最小长度规定。供电系统中雷击电流放电器与过压放电器之间的距离不得小于10米，过压放电器同仪器设备保护装置之间的导线距离则不应低于5米。

按以上原则设计安装的综合防雷系统在漳龙线铁山洋站和梅坎线坎市站实施后，取得了较好的效果，07年1至8月份未发生影响微机联锁系统的雷害。

参考文献

[1] GB7450－87. 电子设备雷击保护导则

[2] GB50174－93. 电子计算机机房设计规范