关于铁路通信设备防火防雷安全防护探讨

社会的不断进步带动了经济的高速发展，经济的飞速发展在很大程度上促进了人们生活水平的大幅提高，而人们生活水平的提高又在不同程度上促使人们外出探亲访友或者旅游，这也就促进了旅游业和运输业的发展。在运输业中，铁路运输成为了人们生活中重要的交通运输工具。铁路管理是铁路运输能够健康发展的保障，而铁路通信设备是铁路日常运营的重要工具，铁路通信设备的防火防雷安全问题必须引起我们的高度重视，下面笔者就铁路通信设备防火防雷安全问题进行探讨。

一　铁路通信设备防火安全防护

铁路运输的神经枢纽就是铁路通信系统，如果一旦发生火灾，不仅是一些房屋、设备的损坏，更重要的是会影响到铁路的正常运输，甚至会波及整个铁路运输枢纽或整条运输线的正常运转，直接危害人民生命安全和国家财产安全。因此，对于铁路通信设备的防火在铁路日常工作是十分重要的。

(一)铁路通信设备防火安全防护之合理配置灭火装备

铁路通信系统不同于其他通信系统，具有一定的特殊性。火灾对该系统造成的损害一般出现在电子检测设备、电子监控设备上，出现事故后很难补救，造成的损失也难以进行弥补。基于电子设备火灾不同于其他火灾，不能直接采用水流灭或者沙土灭火法，因此，一般都会采用气体灭火装备。最为常见的是二氧化碳灭火器。这种灭火器存放方便，火灾发生的时候也便于应用，对电子设备灭火起到重要作用。

(二)铁路通信设备防火安全防护之合理安排光缆路径

对于通信设备的数据传输、供电等均需通过电缆完成，该类光缆往往比较多，光缆通过预留孔道进行安装。光缆如果失火将会引起电子设备等失火。因此，光缆的绝缘指标是十分重要的，尤其是在潮湿的地区，绝缘性能较好的光缆可以在一定程度上减小火灾隐患。电缆应采用防火包带包扎，电缆柜材料要采用耐火时限不低于1h的非燃烧体，而不应采用普通木质材料。

(三)铁路通信设备防火安全防护之合理使用耐火材料

不同的建筑对防火等级的要求也不尽相同。于铁路通信建筑而言，是大量的重要电源、电子网络设备的存储地。铁路通信网络能否正常运行关系信息能否正常接收、输出及铁路运输系统能承载业务量的大小，是铁路线路能否正常运转的关键因素之一。因此，做好铁路通信设备防火安全的工作中，务必要注意通信材料建筑的选择，满足外部建筑材料防火需要的同时也要注重内部装饰材料的防火性能。使得耐火材料在铁路通信建筑中有效地发挥自身的防火墙功能，为铁路通信提供更多的安全防火保障。

二　铁路通信设备防雷安全防护

近年来铁路通信大量采用了高可靠性的先进设备，这些先进设备具有电路电压低，集成度增高的特点。这就导致了铁路通信设备对雷电较敏感，其抗雷能力随之减弱。这样雷害问题就日益突显出来，加强铁路通信设备的雷电防护，已经成为了摆在我们面前的一项艰巨任务。由于雷电在信号线、天馈线、电源线等方面感应的瞬间过电压造成的危害时常发生，因此我们必须采取适当的保护措施以避免因过电压及其所产生的过电流对人员、传输线路和通信设备造成的危害。从电磁兼容的观点来看，铁路通信设备防雷保护应由外到内划分为多级保护区。最外层为0级，是直接雷击区域。铁路通信设备最外层是直接与自然雷电接触的部分，因而其遭受雷击的可能性也最大，发生危险的系数也最高。虽然通信设备的保护系统由外及里保护级别越来越高，危险系数越来越低，但是必须通过分层多级进行，让通信设备能够承受即将通过的电压。就通常情况来说，雷电现象产生的电流在经过避雷设备或者装置之后有一半的将会被大地收入，还有一半则会被信号电缆、钢轨、电线等电气管道吸收。

(一)雷电的物理特性

据天文科学有关数据统计，闪电雷击这种自然现象在地球以每秒100次的频率出现。不管在雷电现象被人们当做神话的远古时代，还是在可循高度发展的当今，人们对这一大自然现象仍然心存畏惧。巨大的雷电现象往往会给人们的财产和生命带来不可估算的损失和伤害。特别是在季节交换时期，冷暖空气受自然因素的影响活动较为频繁，冷暖气流相遇之处会出现冰晶现象或者凝结成有重力的水滴下落。水滴在自身的重量作用下以高速度下降进而和上升的气流产生一定的摩擦，形成带有不同大小电荷的水滴。上升的气流将带有正电荷的小冰晶处于云层上部，下降速度较大的带有负电荷的冰晶则处于云层下部。对流运动持续不断会让电荷越聚越多，最终形成具有强大电场的雷暴云。铁路通信设备的高低和遭受雷电也存在莫大的联系。铁路通信设备假设的天线一旦到达能够与云层产生感应电荷的高度，就会形成雷电与大地之间客观存在的直流电路，土地将累积下来的电荷受融，这样可以避免放电现象的发生，不至于周围设备或建筑遭受累计伤害。

(二)雷电入侵的主要途径

雷击铁路通信设备的途径主要有：一是雷电冲击波通过户外传输线路侵入通信设备。由于闪电脉冲放电峰值电流大，电流强，电流随时间变化率大，且放电过程所形成的频谱范围宽(1～100Hz)。因此，对架空通信光缆、电缆等通信线路都会产生强大的感应过电压和感应过电流。一旦感应过电压和过电流被引入通信设备的内部，将产生严重干扰甚至毁坏通信设备。另一种是雷击大地或接地体，引起地电位上升，对通信设备产生反击，损害通信设备。

(三)通信设备的防雷途径

一般来说，建筑物的避免雷击的途径大致有四条：①疏导，雷云中产生的电荷积累到一定的程度才会引发雷电击现象，如果将其利用有效避雷设施引入到大地中，让大地将雷电电流吸收，就会避免建筑物和设备等遭受雷击。②隔离，就是将被保护的设备、物品与雷电信号进行隔离，以免遭受雷击。③等位，就是将处于工作地段的建筑物、通信塔等归放到同一电位上。④消散，这是根据自然放电规律将不同性质的电荷与带电云中的电荷进行中和，从而起到组织雷电形成这一目的。

(1)疏导。疏导是用避雷针控制雷击点，将雷电流引入安全地区，以达到保护建筑物和通信设备免受雷击的目的。它的主要原理是：在雷击时，通过避雷针(避雷线)顶部形成的局部电场强度畸变来影响雷电导入的方向，再通过避雷针上的接地线等接地装置将雷电流引入大地，从而避免保护物被雷击。需要注意的是，雷电防护系统一定要有优质的避雷针、下引线和统一的接地网，要有完善的直击雷电防护措施。此外，在避雷针的选择上，不仅要质量优良而且还要有比较大的保护范围，并且无无言，且不会对造成通信干扰。目前市场上可供选择的避雷针有传统的被动式避雷针和主动式的球体避雷针。

(2)隔离。必须对车站进行全方位多层次的防护。保证车站的供电系统、天

馈系统、信号采集传输系统、程控交换系统、计算机网络系统、机房接地系统都在可靠地防护之下。另外在车站保护网的构件上要求在拦截、分流、均衡、接地、布线、布局做完整的多层次的综合防护。另外，要将室外信号设备置于金属箱、金属盒(最好是铁质的)内，并且保证金属箱、金属盒良好接地，使得信号系统处于雷电电磁脉冲屏蔽中。

(3)等位。在机房中，应当保持各个设备之间的等位连接。因为机房中存在多类接触系统，他们冲击接地电阻不均衡，因而在雷击时，雷电流一起的电位差会造成“地电位反击”，是人员和设备受到损害。所以需要用连接导线或者电压保护器将防雷装置、建筑物的金属构架、金属装置、外来导体物、电气设备和电源装置等连接起来，使他们处于同一电位之上。

(4)消散。对应重要的通信工程来说，可以考虑安装放射性避雷装置。他的主要原理是：通过放射源连续自行发射A粒子，使周围的空气电离产生大量的电子。当发生雷击时，这些电子会在雷击下不断加速，对空气产生连锁的对空气产生连锁的多极电离或雪崩电离，形成与电场强度成正比的电子流。这时，由放射源指向雷云的会产生一种电离通导，不断地中和雷云产生的空间电荷，消除地电场，把可能形成的高电场变成地电场，从而起到了消雷的作用。

(四)铁路通信设备防雷安全防护之防雷措施

根据以上的四种避雷途径，具体到铁路通信的防雷设计来说，其主要的防雷措施有以下几种方法。

(1)通信站的接地电阻越小，过电压值越低，耐雷水平越高

如果接地电阻大就会导致耐雷水平低，从而使铁路通信设备容易遭受雷击，进而损坏了铁路通信设备。所以通信站以及大楼建筑的接地装置电阻值必须引起我们的高度重视，这就要求我们每年必须在雷雨季节前测量铁路通信站和大楼建筑的接地装置电阻值一次。接地电阻值必须在标准范围内，一般地区电阻值小于5Ω，高土壤电阻率地区接地电阻值一般小于10Ω。在这里，笔者建议，进行测量工作时最好要请专业测量工作人员来进行测量，因为接地电阻值测量工作人员必须有一定的专业知识。如果在测量过程中发现接地电阻值高，超过原本的电阻值标准，那么就应该认真分析研究造成电阻值高的原因，如果确实是因为电阻值高，那么就应该研究采取降低接地电阻这一措施。

(2)通信机械室法拉第笼式接地系统

在规程中要求大楼及通信机械室接地引下线可利用建筑物主体钢筋，钢筋本身上、下连接点应采用搭焊接，且其上端应与房顶避雷装置、下端应与接地网、中间应与各层均压网或环形接地母线焊接成电气上连通的法拉第笼式接地系统。

(3)设备的金属外壳、金属框架以及各种电缆的金属外皮等的接地螺栓应使用含银环氧树脂导电胶粘合

如果铁路通信设备接地系统做得很好，但设备外壳、金属框等没有很好与接地系统连接，接触不好，当过电压引进时，设备不处于绝对零电位的保护下，就有可能把设备击坏。因此一定要保证设备的良好接地，用螺栓接地的一定要用含银环氧树脂粘合。

(4)入户处加装合适的避雷器，使高电压脉冲分流入地

外部雷电电磁电荷想要对室内的设备造成伤害首先就要有一定的通道进入室内。在机械室中除了利用法拉第笼屏蔽防雷，室外能够引起雷电击的电流线、电缆和其他能够进入室内的通电管线都要安装防雷屏蔽系统。我们通常采取的就是在入室的地方加装适宜的避雷针或者避雷器，让流经至此的高电压电荷经避雷器分导如地下，从而起到保护室内设备的作用。

(5)引入机房的电缆空线对接地问题

雷电对设备的损害是各种各样的，在开路导线的末端一旦出现雷电反击现象，设备必受其损害。要想解决这一问题就要根据科学依据选择有效地方法。只要把空线对线端进行连接，然后再用一条导线和配线架的接地部分连接就完成对接工作了。

结语

本文中，笔者首先从铁路通信设备防火安全防护之合理配置灭火装备、铁路通信设备防火安全防护之合理使用耐火材料以及铁路通信设备防火安全防护之合理安排光缆路径这三个方面对铁路通信设备防火安全防护进行了探讨。接着从雷电的物理特性、雷电入侵的主要途径、通信设备的防雷途径以及铁路通信设备防雷安全防护之防雷措施这几个方面对铁路通信设备防雷安全防护进行探讨。在这里，笔者认为，想要做好铁路通信设备防雷安全防护，就要注意通信站的接地电阻越小，过电压值越低，耐雷水平越高、通信机械室法拉第笼式接地系统、设备的金属外壳、金属框架以及各种电缆的金属外皮等的按地螺栓应使用含银环氧树脂导电胶粘合、入户处加装合适的避雷器，使高电压脉冲分流入地、引入机房的电缆空线对接地问题这几个问题。在这里，笔者对铁路通信设备防火安全防护问题进行了简要的分析，着重探讨了铁路通信设备防雷安全防护问题，并不是铁路通信设备防火安全防护问题不如防雷安全防护问题重要，铁路通信设备防火防雷安全防护问题是一体的，都需要我们的高度重视。