研究与探讨
0 引言
随着我国高铁建设的蓬勃发展，高铁信号防雷、电磁兼容及接地成为信号工程施工的重要组成部分，因其涉及面广、接口多，技术理论复杂以及对运营影响较大等原因，一直以来受到各方的高度关注。近年来，铁路部门陆续发布了一系列防雷相关标准和规范性文件，编制了相关通用标准参考图，在信号防雷工程建设方面起到了很好的指导作用，并取得了显著成效。 但是，在现场工程实施监督检查工作中发现，由于高铁建设标准高、要求严，加上雷电防护涉及面广、技术复杂，在技术规范管理方面存在一些不到位的地方，施工现场依然反映出不少问题。例如，站房工程施工时未按规定预留信号专业需要的接地引接线、接地汇集线等；信号专业设计图中存在一些接地内容不详或各设计院设计方案不一致的问题；设备接管单位对信号防雷的认识也不尽相同。尤其是一些标准规定存在不具体或表述不一致的情况，使得现场不同项目的施工标准不统一。这些问题反复出现，若不从源头上加以改正，势必影响信号防雷工程质量，造成施工依据不充分或对标准规范理解上的偏差或错误。下面仅就标准规范和设计中存在的安全隐患加以分析，并提出相应的解决方案与建议。 1 存在问题及原因分析
1.1 电缆屏蔽与接地
在铁路工程建设通用参考图通号［2008］9201《铁路车站信号设备防雷、电磁兼容及接地》中，对于室外电缆引至室内接地处理的要求尚不具体，特别是未对室外电缆二次成端提出接地要求，仅将内屏蔽电缆内屏蔽层接入防雷分线柜传输通道接地汇集线上，电缆屏蔽接地汇集线及其引至环形接地装置的连接形式未在图中明确。而在铁建设［2012］29号文中又明确规定了“电缆末端铝护套及屏蔽层做成端接地”，由此可见，两者的要求不一致或不具体，使得现场实际施工中的处理方法不尽相同。主要分歧是：电缆末端铝护套及内屏蔽层接地问题，即电缆末端钢带、铝护套是否接地，内屏蔽层如何接地，甚至一些人认为应接至区间综合柜中的电缆接地汇流条（DLE）上。建议应当考虑以下因素：（1）铁建设［2007］39号文《铁路防雷、电磁兼容及接地工程技术暂行规定》第4.4条电子信息系统防雷设计中明确规定“进入建筑物的电缆金属护套、屏蔽层应在入口处单独与建筑物地网连接”，虽然规定了一
高铁信号防雷工程安全隐患及其解决方案商富咸：中国铁路总公司工程质量安全监督总站，高级工程师，北京，100844
摘 要：结合实际工作，对现场监督检查中
发现的高速铁路信号防雷工程存在的某些问
题进行深入分析，试图从源头出原因，并
提出相应改进建议。msisdn
关键词：铁路信号；防雷工程；安全隐患；
改进措施
中图分类号：U284 文献标识码：A
文章编号：1001-683X（2015）06-0039-04
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次成端接地处理，但从电缆间至设备机械室电缆仍有一段距离，并应进行二次成端接地处理，同时符合铁建设［2012］29号文对《高速铁路信号工程施工质量验收标准》作出的修改。
（2）按照雷电分类防护的原则，电缆钢带、铝护套及内屏蔽层属于屏蔽防护；传输通道接地汇集线是在不同界面处，为电缆芯线末端设置的防雷接地，二者性质不同。
（3）按照雷电分区防护的原则，应在室内外分区的界面处，对引入室内电缆的金属及屏蔽层进行雷电防护接地处理，若将不同电磁环境下的接地连为一体，则起不到分区防护之目的。
（4）即使对引入室内电缆成端接地有其他考虑，按照铁路行业标准TB 10756—2010的要求，在室外电缆屏蔽接地仍为将钢带、铝护套及内屏蔽层引出后接至方向盒接地端子；并且当引入室内电缆长度小于5 m时，按照铁建设［2012］29号文要求为同样处理方式。
1.2 电源系统防护措施
电源防雷分级防护存在不明确之处。在通号［2008］9201设计参考图中给出电源防雷箱接地与电源屏SPD0共用一个接地汇集排，但其设计说明中却指出“当电源屏与设备机房距离较远时，可将电源屏及其SPD的接地线与第I级电源防雷箱的接地线接至同一汇集线”，这一说明既不具体，又是有条件连接，同时参考图为示意图，无法区分第Ⅱ级电源防雷端。现场每个电源屏内均有2块接地汇集板，其中带绝缘的汇集板标识为防雷接地，施工单位或电源屏厂家，有的设计图纸将电源屏所有防雷接地均连接一起，要么引至电源防雷箱接地汇集线，要么接至设备安全接地汇集线，这样无法实现电源分级防护。
1.3 建筑物法拉第屏蔽与接地
通号［2008］9201参考图设计说明中明确规定：既有微电子设备室与新建信号设备房间的六面均设置法拉第笼。新建信号机房部分设计说明指出“当设备房地面未做0.6 m×0.6 m的钢筋网格时……”，从字面上看，似乎屏蔽笼地面层可有可无，因此现场存在未设置屏蔽笼地面层而用防静电地线网格代替的情况。由于当时出台的有关信号雷电防护文件、规定（如在防静电地板下设置铜箔带等）主要是针对既有线信号设备雷电防护的，从某种角度讲，只要将防静电地板支架连接，且按规定形成闭合屏蔽笼接地，就能够兼而有之。但是设置完整的闭合屏蔽笼屏蔽效果肯定较好，并且要处理好防静电地板静电电流的顺利泄放。这里还需说明的是，由于采用规格为0.2 mm×20 mm铜箔带较薄，加上各专业地面布线、施工相互干扰，铜箔带施工困难并损坏十分严重。因此，综上所述，对于新建信号房屋工程，一是建议将室内法拉第屏蔽笼、防静电地线分开设置；二是在施工图设计中明确防静电地板支架的连接要求，建议用7×0.52 mm2铜线将支架可靠连接（未必环接），然后按规定采用截面积不小于10 mm2多股软铜线引至接地端即可。
1.4 防雷工程验收标准的差异
在铁路行业标准TB 10756—2010《高速铁路信号工程施工质量验收标准》中个别条款存在相互冲突或错误，多年来未及时根据现场实施过程中的实际情况加以修订，使得在验收过程中无法界定。主要表现在以下几点：
（1）TB 10756—2010中第11.2.3条明确规定：“并联型防雷保安器与被保护设备端子的连接线截面积不应小于1.5 mm2，长度不得大于500 mm，受条件限制时，可适当延长，但严禁超过1 500 mm，”而在第7.2.4条又提出：“进站信号机、站内股道为无绝缘分割出站信号机处，机械绝缘节设备安装应符合下列要求：调谐匹配单元和空芯线圈用的防雷单元应单独安装在另外一个双体防护盒内。”但现场的实际情况是防雷单元与防护设备并不在同一箱盒内，因此连接线长度根本无法保证1.5 m 的距离要求。
折叠式集装箱（2）TB 10756—2010第11.3.8条要求有误，由于电缆模拟网络与防雷单元为一体结构，并且将其与设备机壳、各种屏蔽线屏蔽网等连为一体，因此该条款存在安全地线、防雷地线混接问题，同时也不符合分区防护原则。
（3）铁建设［2009］62号文对《铁路信号设计规范》进行的修改条文明确规定：“交流电力牵引区段，室外电缆钢带（铝护套）应采取分段单端接地方式，每段电缆长度不宜超过1 000 m，”这样也应对《高速铁路信号工程施工质量验收标准》中第11.4.6条作相应修改，以保证施工标准的协调一致。而且还应在规范中进一步明确分支电缆是否接地的量化标准。
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微小件精密加工1.5 信号室外箱盒接地
按照铁路信号防雷的基本原则，信号设备防雷应实行分级分区防护。就室外信号设备防雷接地而言，广义上说分电气化避雷线或避雷器以及各种网线、金属箱盒、设备端防雷单元三级保护，第一级主要防护直击雷，二、三级主要是防护雷电感应及雷电波侵入。目前室外设备箱盒大多采用复合材料制品，即使其内部设置了金属屏蔽网，也应将金属网通过箱盒预留端子进行接地处理，但是现场复合材料的箱盒基本上未采取任何接地措施。
1.6 转辙设备接地
在现场检查中发现，转辙设备接地没有规范统一，有的连接于接触网支柱附近通号电缆沟侧预留的端子上，有的则与无砟轨道板上预留的接地端子连接。此外转辙设备采用的接地线也各不相同，《高速铁路信号工程施工质量验收标准》中第11.4.8条明确规定：“转辙装置的转辙机、密贴检查器、下拉装置的金属外壳应采用50 mm2铜导线就近与综合接地端子或贯通地线连接。”但目前在现场的情况却是，无论是接地设备的种类，还是接地方式等都不一致。要通过无砟轨道预留端子接地需考量两个因素，其一，能否满足就近接地的要求；其二，能否有利于避免强电闪络或反击影响。
1.7 施工工艺
《高速铁路信号工程施工质量验收标准》规定“室内设备必须与墙体绝缘”。通号［2008］9201参考图设计说明中明确规定“室内走线架、组合架、电源屏、控制台、机架、机柜等所有室内设备必须与墙体
绝缘”；在其工艺要求中又明确规定“新建信号机械室室内信号设备应与墙体、地面绝缘”；通号［2008］9201-14图中明确规定“机柜应与地面绝缘”等。从表述上，上述文件应进行统一，并在《高速铁路信号工程施工质量验收标准》明确规定“室内设备必须与墙体、地面绝缘”的要求。其一，由于房屋结构及法拉第笼等因素，与墙体绝缘同样要做到与地面绝缘，或者说房屋墙体与地面是一体的；其二，铁路车站信号室内所有信号设备应与建筑物和其他金属物体处于绝缘或空间隔离状态，唯有如此，方能有效避免雷电波侵入；其三，从防雷接地分类防护上看，如果不做到与墙体、地面绝缘，那么设备机柜等安全地线就极易与防静电地线或屏蔽笼混接，这显然不符合有关规定要求。鉴于现场施工普遍不重视此项要求，且对此存在分歧意见，因此，建议对该问题组织进一步研究，并纳入标准规范，以免理解出现偏差。
1.8 强弱电接地间的相互干扰
由于高铁实行综合接地系统，这样使得参建单位忽视了强弱电间的相互干扰或影响，同时除了通号［2009］9301对此提出明确要求外，其他标准规范没有相关规定。例如，《铁路综合接地和信号设备防雷系统设计指南》一书中明确规定“强弱电接地点间的距离不得小于20 m”。通号［2009］9301参考图修改多次，其中路基电缆槽接地及接触网支柱基础接地示意图中明确规定“有弱电设备接地时该处（基础预留接地钢筋）不连接”。再如铁建设［2007］39号文明确规定“牵引网中的防雷接地装置在贯通地线上的接入点与其他设备在贯通地线上的接入点间距不应小于15 m”。前两条具有参考指导意义，
后者强调的是防雷接地装置接入贯通地线时的要求。强弱电接地干扰问题是综合接地系统应重点考虑的要素之一，属于系统安全范畴，此种情况现场较为普遍，应从根本上予以解决。
1.9 强弱电电缆防护
目前在高铁信号防雷工程施工中尚存在强弱电电缆防护不到位的现象，并且在电缆井或手孔处表现较为突出，主要原因仍然是标准或规范中没有明确加以规定。目前现场普遍有两种做法：一是在电缆井或手孔处增加物理隔离墙；二是电缆在该处加槽隔离通过。
1.10 避雷针接地
分界开关控制器关于避雷针接地也是现场普遍存在较为混乱的问题。在通号［2008］9201参考图中明确规定：“无线天线避雷针接地装置应就近单独接地，距信号楼环形接地装置或防护设备边缘间距不应小于20 m。”铁运［2011］144号文《铁路通信设备雷电综合防护实施指导意见》2.5.1条规定：“铁塔地网与机房地网边缘距离大于15 m时，铁塔地网与机房地网宜相互独立，分开设置。”“铁塔地网与机房地网边缘距离在15 m以内时，应采用不小于2根40 mm×4 mm的热镀锌扁钢，在地下将铁塔地网与机房外环形装置接地体焊接。”铁建设［2007］39号文与后者表述相同。由此可以看出，通号专业对于同一件事情表述不尽相同。从系统安全要素考虑，应采取空间间隔防护措施，问题的关键是空间间
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隔到底应如何规定。有关实验资料及工程上普遍认同的观点是两个接地体间的间距大于20 m时，其间的互阻为零，当小于20 m时，为消除两者间的互阻和电位差给人身和设备造成的安全隐患，应进行等电位连接，同时当铁塔较高时，雷电也极易通过避雷针接闪或通过空间感应侵入。因此从安全冗余以及避免雷电对设备反击影响的角度考虑，建议铁塔地网与机房地网边缘距离取20 m 较为适宜；从工程实施上，这样要求两个接地装置之间的距离也较为适宜。因此建议当受条件限制时，应将铁塔地网外移，以保证两者规定间隔。
2 解决方案与建议
受电弓试验台
针对在现场验收检查中发现的诸多问题，建议在认真梳理和协调规范高铁信号防雷技术标准的基础上，对上述提出的各种问题与安全隐患加以纠正。
（1）按照科技运［2008］36号文《客运专线铁路信号产品暂行技术条件汇编》要求，选用室外设备箱盒，按规定进行接地处理，以切实起到雷电防护作用；
（2）对于电源系统的防护，应进一步完善通号［2008］9201参考图有关内容，并细化电源第Ⅲ级防雷具体接线形式；
（3）对于电缆末端应将钢带、铝护套及内屏蔽层引出后做成端单独接地；
（4）针对转辙设备接地施工工艺，建议进一步研究转辙设备接地的利与弊（或许有其他安全隐患问题），并对《高速铁路信号工程施工质量验收标准》进行适当修改；
（5）解决强弱电电缆防护不到位的问题，应从标准规范上予以明确，至于采用哪一种方式，由设计单位会同专家进行调研与研讨后确定；
（6）对于强弱电接地间的相互干扰问题，建议将强弱电干扰具体要求纳入相应标准规范、通用参考图，在设计文件或施工图中予以明确。
3 结束语
随着我国铁路建设和高速铁路的不断发展，全面建立健全和及时完善科学严密的铁路建设标准十分必要，是铁路设计、施工的依据。铁路信号防雷系统是铁路信号工程的重要组成部分，不仅涉及人身安全和设备安全，并对运营影响较大。通过对高铁信号防雷施工和验收过程中发现的问题进行分析，建议有关部门尽快组织研究与论证，不断完善铁路行业标准及规范。同时还要统一思想，尤其要统一高铁信号系统雷电防护的设计原则，加强培训教育，加大对铁路信号防雷、电磁兼容及接地等有关标准规范的宣贯力度，着重加强设备接管单位提前介入工作，监管部门也要加大检查力度，杜绝质量安全隐患。
参考文献
[1] TB 10756—2010 高速铁路信号工程施工质量验收标
准[S].
[2] 铁建设［2007］39号 铁路防雷、电磁兼容及接地工
程技术暂行规定[S].
[3] 铁道部工程设计鉴定中心. 铁路综合接地和信号设
备防雷系统工程设计指南[M]. 北京：中国铁道出版社，2009.
[4] 北京全路通信信号研究设计院. 通号［2008］9201
铁路工程建设通用参考图《铁路车站信号设备防雷、电磁兼容及接地》[S].
[5] 中国中铁二院工程集团有限责任公司.通号
［2009］9301 铁路工程建设通用参考图《铁路综合接地系统》[S].
责任编辑 卢敏
导针收稿日期 2015-03-19
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