張幫新

摘 要 隨著我國(guó)鐵路的發(fā)展，由微電子元器件和高精密集成電路組成的鐵路通信和通信設(shè)備廣泛投入使用。在復(fù)雜電磁環(huán)境下，由于大規(guī)模集成電路的使用，遭受雷擊浪涌的故障率逐步增加。為了保障鐵路通信設(shè)備的可靠運(yùn)行，減少在雷電環(huán)境中的損壞，研究鐵路通信設(shè)備雷電防護(hù)具有重要意義。下面筆者就對(duì)此展開探討。

關(guān)鍵詞 鐵路通信;通信設(shè)備;雷電防護(hù)

1鐵路通信設(shè)備雷電防護(hù)采用標(biāo)準(zhǔn)

（1）2018年以前，信息傳輸設(shè)備主要依據(jù)TB/T3074—2003開展雷電防護(hù)試驗(yàn)。2017年，TB/T3074—2017《鐵道信號(hào)設(shè)備雷電電磁脈沖防護(hù)技術(shù)條件》代替TB/T3074—2003。TB/T3074—2017保留了TB/T3074—2003防雷設(shè)計(jì)施工部分，如信號(hào)機(jī)房、站場(chǎng)的雷電防護(hù)設(shè)計(jì)要求、防雷接地實(shí)施技術(shù)要求和信號(hào)設(shè)備防雷元器件選擇，而將雷電防護(hù)水平測(cè)試技術(shù)要求和試驗(yàn)方法等內(nèi)容經(jīng)過(guò)擴(kuò)展和細(xì)化，納入了TB/T3498—2018。但是，目前很多鐵路通信設(shè)備的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)要求尚未更新，依然采用TB/T3074—2003開展雷電防護(hù)試驗(yàn)[1]。

（2）環(huán)境監(jiān)控設(shè)備依據(jù);YD/T993—2016開展雷電防護(hù)試驗(yàn)。YD/T993—2016是通信系統(tǒng)普遍采用的雷電防護(hù)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)，在試驗(yàn)方法和技術(shù)要求上，與TB/T3498—2018有較大差異。

（3）通信電源共有3種試驗(yàn)端口，分別是交流電源端口、直流電源端口和通信端口。交流電源端口、直流電源端口分別依據(jù)TB/T2993.2—2016和TB/T2993.6—2016開展試驗(yàn)。在TB/T2993.2—2016中，雷電防護(hù)要求又指向YD/T944—2007。通信端口依據(jù)YD/T944—2007開展試驗(yàn)，而YD944—2007規(guī)定的試驗(yàn)方法與TB/T3498—2018不同。

2試驗(yàn)方法

2.1 試驗(yàn)等級(jí)劃分

通信標(biāo)準(zhǔn)劃分試驗(yàn)等級(jí)主要有2種方式：①根據(jù)地理環(huán)境劃分。按當(dāng)?shù)乩妆┤盏亩嗌賱澐殖傻惋L(fēng)險(xiǎn)、中風(fēng)險(xiǎn)、高風(fēng)險(xiǎn)型，如YD/T944—2007。②以鐵路電源設(shè)備為例，將電源設(shè)備試驗(yàn)等級(jí)分為4級(jí)：電源設(shè)備輸入端口與機(jī)房第1級(jí)電源防雷設(shè)備饋線并聯(lián)時(shí)，選擇試驗(yàn)等級(jí)1;電源設(shè)備輸入端口與機(jī)房第2級(jí)電源防雷設(shè)備饋線并聯(lián)時(shí)，選擇試驗(yàn)等級(jí)2;電源設(shè)備輸出端口與有防雷設(shè)備機(jī)房輸出饋線并聯(lián)時(shí)，選擇試驗(yàn)等級(jí)3;電源設(shè)備輸入端口與機(jī)房第3級(jí)電源防雷設(shè)備饋線串聯(lián)時(shí)，選擇試驗(yàn)等級(jí)4。通信電源交流端口按照TB/T3498—2018規(guī)定，應(yīng)選擇試驗(yàn)等級(jí)2，也就是交流端口為10kA。

目前，通信電源交流端口依據(jù)YD/T944—2007，按照“雷暴日大于25天無(wú)專用變壓器供電的機(jī)房，或年雷暴日大于40天有專用變壓器供電的高山，或野外、空曠場(chǎng)地機(jī)房”確定試驗(yàn)等級(jí)為20kA，這也是最嚴(yán)酷的等級(jí)。電子設(shè)備試驗(yàn)等級(jí)選擇與外接連線方式關(guān)系很大。鐵路產(chǎn)品連線方式與其他行業(yè)相比，具有不同特點(diǎn)。按照設(shè)備安裝位置和連線方式選擇試驗(yàn)等級(jí)，比按氣象上的雷暴日選擇試驗(yàn)等級(jí)，能更充分體現(xiàn)鐵路設(shè)備真實(shí)的應(yīng)用環(huán)境。另外，TB/T3498—2018規(guī)定，對(duì)于非電源類鐵路通信設(shè)備，還要開展基礎(chǔ)級(jí)測(cè)試，即無(wú)論試驗(yàn)等級(jí)選擇哪一級(jí)，都要做統(tǒng)一的低電壓電流測(cè)試，以此保證設(shè)備在遇到低電壓電流時(shí)仍能正常運(yùn)行。目前，鐵路通信設(shè)備尚未開展這種基礎(chǔ)級(jí)試驗(yàn)。

2.2 試驗(yàn)波形

在信息傳輸設(shè)備雷電防護(hù)試驗(yàn)中，TB/T3074-2003采用的試驗(yàn)波形為4/300μs和10/700μs，都是單一的開路電壓波。根據(jù)GB/Z21713—2008《低壓交流電源（不高于1000V）中的浪涌特性》要求，典型雷擊測(cè)試環(huán)境包括電壓、電流和短路電流，只規(guī)定單一的開路電壓而不規(guī)定短路電流是沒有意義的。因?yàn)楦鱾€(gè)雷擊試驗(yàn)發(fā)生器內(nèi)阻不同，只規(guī)定開路電壓，受試設(shè)備可能會(huì)出現(xiàn)不同的試驗(yàn)結(jié)果。在TB/T3498—2018中，將電源端口波形由4/300μs單波，變?yōu)?.2/50μs-8/20μs組合波;通信端口波形由10/700μs單波，變?yōu)?0/700μs-5/320μs組合波。在試驗(yàn)過(guò)程中，由于受試設(shè)備電阻會(huì)隨電磁環(huán)境的不同而變化，因此組合波中的電壓波和電流波可以隨著電磁環(huán)境變化而轉(zhuǎn)換，而單波不能。所以說(shuō)用組合波可以更好地考核產(chǎn)品性能。

2.3 試驗(yàn)時(shí)間

鐵路通信設(shè)備雷電防護(hù)試驗(yàn)的試驗(yàn)時(shí)間目前有2種情況：①TB/T3074—2003和YD/T993—2016參考GB/T17626.5—2008《電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)浪涌（沖擊）抗擾度試驗(yàn)》，每次試驗(yàn)間隔時(shí)間為1min;②TB/T3498—2018和YD/T944—2007參考GB/T3482—2008《電子設(shè)備雷擊試驗(yàn)方法》，每次試驗(yàn)間隔時(shí)間為3min。電磁兼容試驗(yàn)浪涌是以大氣輻射雷電電磁場(chǎng)干擾為主。大氣輻射雷電電磁場(chǎng)對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)電子設(shè)備及線路產(chǎn)生感應(yīng)干擾，而雷電防護(hù)試驗(yàn)主要以電子設(shè)備外線進(jìn)入設(shè)備端口的雷電電磁脈沖傳導(dǎo)干擾為主。雷電防護(hù)試驗(yàn)考驗(yàn)的是設(shè)備端口的耐受能力，試驗(yàn)嚴(yán)酷等級(jí)和能量等級(jí)都比電磁兼容試驗(yàn)高，試驗(yàn)間隔時(shí)間1min對(duì)于大電壓電流試驗(yàn)來(lái)說(shuō)，不利于設(shè)備防護(hù)器件的性能恢復(fù)，所以選擇3min更適合雷電防護(hù)試驗(yàn)。

2.4 結(jié)果判定

鐵路通信設(shè)備雷電防護(hù)試驗(yàn)結(jié)果均在試驗(yàn)結(jié)束后判定設(shè)備狀態(tài)，無(wú)法發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)過(guò)程中設(shè)備可能存在的問題，如數(shù)據(jù)采集異常、顯示器屏幕閃爍、電源保護(hù)斷電、主備設(shè)備狀態(tài)切換等。如果通信設(shè)備涉及安全等級(jí)比較高，過(guò)程中即使出現(xiàn)短暫工作狀態(tài)異常，也會(huì)給行車安全帶來(lái)隱患。TB/T3498—2018要求對(duì)試驗(yàn)過(guò)程和試驗(yàn)結(jié)束后功能狀態(tài)均做出判定，能夠更準(zhǔn)確、更全面地考核設(shè)備試驗(yàn)情況。

3結(jié)束語(yǔ)

隨著5G技術(shù)發(fā)展，鐵路通信設(shè)備防雷需求會(huì)越來(lái)越多，要求也會(huì)越來(lái)越高，迫切需要采用統(tǒng)一的防雷試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)。目前，有的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于鐵路通信設(shè)備雷電防護(hù)試驗(yàn)，存在引用廢止標(biāo)準(zhǔn)、使用單波而不是組合波、試驗(yàn)時(shí)間不統(tǒng)一、缺乏對(duì)試驗(yàn)過(guò)程判定等問題。而采用TB/T3498—2018開展雷電防護(hù)試驗(yàn)，無(wú)論是試驗(yàn)等級(jí)劃分、試驗(yàn)波形、試驗(yàn)時(shí)間，還是試驗(yàn)結(jié)果判定，都更加合理、更加科學(xué)，也更加符合鐵路行業(yè)實(shí)際。

參考文獻(xiàn)

[1] 彭忠偉.雷電對(duì)鐵路通信設(shè)備的危害及防雷整治[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2020（2）：138-139.