一、系統(tǒng)背景與重要性

鐵路信號機房是鐵路通信與列控系統(tǒng)的核心組成部分，承擔著列車運行控制、調(diào)度指令傳輸、信號聯(lián)鎖和通信交換等重要功能。隨著我國高速鐵路網(wǎng)和智能化鐵路系統(tǒng)的快速建設(shè)，信號機房內(nèi)部設(shè)備數(shù)量激增，系統(tǒng)對電磁兼容性、供電安全性和防雷接地可靠性的要求愈加嚴格。

傳統(tǒng)防雷系統(tǒng)多依賴人工巡檢和周期性檢測，一旦接地電阻升高、接地線斷裂或雷電流未能有效泄放，可能導致信號中斷、控制系統(tǒng)死機甚至行車事故。因此，引入鐵路信號機房智能防雷接地監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)全天候在線監(jiān)測、遠程告警和數(shù)據(jù)記錄，成為鐵路防雷技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。

二、地凱鐵路信號智能防雷系統(tǒng)組成與工作原理

智能防雷接地監(jiān)測系統(tǒng)由接地電阻在線監(jiān)測單元、雷電流監(jiān)測模塊、環(huán)境監(jiān)測單元、通信上傳模塊和智能監(jiān)控管理平臺五部分構(gòu)成。

1. 接地電阻在線監(jiān)測原理

系統(tǒng)通過電流注入法與相位差檢測技術(shù)相結(jié)合，在不影響正常運行的前提下，實時測量接地體的動態(tài)電阻值。典型參數(shù)：

測量范圍：0.01Ω～200Ω；

測量精度：±1%；

采樣周期：1~10分鐘可設(shè)；

報警閾值：≤4Ω（信號機房接地國標要求）。

通過電流源在地極間注入微弱交流信號（通常為1mA以下），系統(tǒng)檢測電壓差計算接地阻值，若阻值上升超過設(shè)定閾值（如4Ω或10Ω），系統(tǒng)立即發(fā)出預警信號。

2. 雷電流監(jiān)測原理

采用羅氏線圈或開合式霍爾傳感器，實時監(jiān)測通過接地引下線的雷電流波形與峰值。

測量范圍：0～100kA（8/20μs波形）；

峰值誤差：±5%；

響應時間：<1μs。

系統(tǒng)可自動記錄每次雷擊次數(shù)、波形曲線、雷電流方向及峰值數(shù)據(jù)，為后續(xù)防雷評估提供依據(jù)。

3. 環(huán)境與電源監(jiān)測

監(jiān)測機房內(nèi)部溫濕度、電源狀態(tài)、SPD浪涌保護器狀態(tài)、電流泄放狀態(tài)等信息，確保防雷系統(tǒng)運行環(huán)境穩(wěn)定。

4. 通信與數(shù)據(jù)傳輸模塊

系統(tǒng)支持RS485、以太網(wǎng)、4G/5G無線通信方式，可將監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳至鐵路防雷監(jiān)控中心或綜合監(jiān)控平臺（SCADA）。

通信協(xié)議一般遵循MODBUS-RTU/TCP標準，也可對接鐵路通信局自建的IEC104/OPC UA接口系統(tǒng)。

5. 智能監(jiān)控平臺

后臺平臺具有數(shù)據(jù)趨勢分析、異常報警、歷史數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計報表導出及遠程維護功能。

可通過網(wǎng)頁端或移動端App實現(xiàn)遠程查看各機房接地狀態(tài)、雷擊事件分布和設(shè)備健康狀況。

鐵路信號機房智能防雷接地監(jiān)測系統(tǒng) 鐵路信號機房智能防雷接地監(jiān)測系統(tǒng)

三、地凱智能防雷系統(tǒng)主要作用

實時監(jiān)測接地系統(tǒng)健康狀態(tài)

持續(xù)采集接地電阻變化曲線，發(fā)現(xiàn)因腐蝕、松動或斷裂導致的接地性能退化。

記錄與分析雷電活動數(shù)據(jù)

自動記錄雷電流參數(shù)，為防雷設(shè)施檢修提供科學依據(jù)，優(yōu)化SPD配置。

遠程報警與聯(lián)動控制

當系統(tǒng)檢測到接地異常、電阻超標或SPD失效時，立即通過短信、微信、聲光報警及監(jiān)控中心提示等多渠道通知維護人員。

替代人工巡檢，降低運維成本

傳統(tǒng)鐵路信號機房通常半年至一年需人工檢測一次，而智能系統(tǒng)實現(xiàn)24小時無人值守監(jiān)測，顯著減少人工巡檢頻率與維護投入。

符合鐵路電氣化標準與防雷規(guī)范

系統(tǒng)設(shè)計符合GB/T 21431-2015《建筑物防雷裝置檢測技術(shù)規(guī)范》、TB/T 2324-2019《鐵路防雷接地系統(tǒng)技術(shù)條件》以及GB/T 50065-2021《工業(yè)與民用接地設(shè)計規(guī)范》要求。

鐵路信號機房智能防雷接地監(jiān)測系統(tǒng) 鐵路信號機房智能防雷接地監(jiān)測系統(tǒng)

四、地凱科技鐵路智能防雷行業(yè)解決方案設(shè)計

1. 系統(tǒng)部署架構(gòu)

在鐵路信號機房、通信基站、區(qū)間變電所、綜合維修中心等處部署以下結(jié)構(gòu)：

接地電阻在線監(jiān)測單元：接地母排端，實時監(jiān)測接地阻值，精度±1%，范圍0~200Ω

雷電流傳感器：SPD與接地線間，采集雷電流峰值與波形 響應時間<1μs

SPD狀態(tài)監(jiān)測模塊：配電柜內(nèi)部，檢測浪涌保護器失效狀態(tài)，支持遙信輸出

數(shù)據(jù)采集終端：信號機房主控柜，采集并上傳數(shù)據(jù)，MODBUS-RTU/TCP

中央監(jiān)控平臺：鐵路通信段中心，數(shù)據(jù)匯總、分析與預警，支持多站點管理

2. 典型接線與布線方案

系統(tǒng)采用分布式接入 + 總線采集 + 遠程上傳方式。

接地監(jiān)測模塊與雷電流傳感器接入RS485總線；

總線連接至數(shù)據(jù)采集主機；

數(shù)據(jù)經(jīng)光纖或4G模塊上傳至中央服務(wù)器；

后臺平臺通過Web端實現(xiàn)統(tǒng)一監(jiān)控。

3. 鐵路行業(yè)應用案例

在中國鐵路總公司電務(wù)段的多條高速鐵路（如京滬、成渝高鐵）中，均部署了智能防雷接地監(jiān)測系統(tǒng)。部署后數(shù)據(jù)顯示：

接地異常預警準確率達98%；

年平均維護次數(shù)下降70%；

雷擊故障率降低80%以上；

設(shè)備運行穩(wěn)定率提升至99.7%。

地凱防雷鐵路信號機房智能防雷接地監(jiān)測系統(tǒng)的應用，不僅提升了鐵路通信信號系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，也標志著防雷技術(shù)從“靜態(tài)防護”向“智能監(jiān)測、動態(tài)管理”轉(zhuǎn)變。通過實時監(jiān)測、精準預警和數(shù)據(jù)化管理，該系統(tǒng)有效保障了鐵路信號設(shè)備的安全運行，為智慧鐵路和數(shù)字化防雷體系建設(shè)提供了堅實的技術(shù)支撐。

審核編輯 黃宇