铁路信号设备雷电及电磁兼容综合防护

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铁路信号设备雷电及电磁兼容综合防护

作者：吴明野

来源：《城市建设理论研究》2014年第09期

摘要：随着铁路信号设备向数字化、网络化、智能化和综合化方向发展，大规模集成电路和低耐压器件在信号设备中大量使用，电磁兼容、雷电所带来的危害越来越大，对雷电的防护已成为保证铁路安全运输的重要问题。本文主要铁路信号设备雷电及电磁兼容综合防护来进行分析。

关键词：铁路信号；信号设备；雷电防护；电磁兼容防护

中图分类号：U231 文献标识码： A

引言

标志着中国铁路高速时代到来的铁路的大规模建设正蓬勃开展，它为通信信号、列车控制、调度指挥等系统设备提出了新的更高的要求。而这些系统设备采用的大量微电子器件，对雷电和电气化干扰电压极为敏感。因此，必须研究铁路信号设备的雷电防护和电磁兼容问题，以确保信号设备全天候安全运行和列车安全正点。

1、铁路信号设备的电磁兼容

1.1、过电压对微电子设备的危害

这里所说的“过电压”是指可能对电子设备造成损害或使电子设备失效，超过电子设备所能耐受的电压。过电压是一个相对的概念，对于机电设备，几百伏甚至数千伏的电压是“过电压”，但对于微电子设备，有时十几伏就算是“过电压”了。美国IEEE工业应用学会公布的半导体故障阈值如表1所示。从中可以看出，电源二极管的破坏能量为1J，而现在的大规模集成电路芯片的破坏能量仅为10-8J，竟然相差108倍，可见大规模集成电路芯片的耐过电压能力是十分弱的。中国铁道科学研究院通信信号研究所经过大量试验发现，用8，/20μs波形测试

时，有的大规模集成电路芯片的击穿电压仅在十多伏的量级。

1.2、电磁兼容

高压电力输电线的谐波干扰、电气化铁路牵引供电系统的工作和故障干扰、无线电射频干扰、工业设备谐波干扰、雷电放电浪涌干扰、高压静电放电干扰和核磁脉冲干扰等都会造成地球上的电磁环境持续恶化。而与此同时，电子设备小型化对干扰的防卫能力降低，使从前不会对设备造成损害的较小的电磁干扰，都有可能损坏微电子设备。所以为了减小恶劣电磁环境对电子设备的危害，必须考虑电磁兼容。