摘要
随着经济的发展和各行各业的快速发展，针对现代铁路信号防雷过程中的问题，就提出了智能防雷系统的设计，使用集中式检测系统实现。集中式检测系统使用功能嵌入式操作系统，使用TCP/IP协议和上位机实现通信，其具备实时收集、实时触发、远程管理及集中监测的功能，能够创新现代防雷器在工作过程中无法快速反馈的问题。最后对智能防雷系统进行现场测试，表示系统具有较强的抗干扰能力，并且工作的过程较为稳定，能够有效提高铁路信号防雷设备的可靠性。
引言
铁路系统是承载着旅客及货物运输的重要交通系统，近几年我国的铁路运输行业得到了飞速、迅猛地发展，无论是在实际载客以及货物运输量上，还是在铁路运输的速度方面都得到了极大地提升。目前在世界范围内，我国铁路运输系统的规模最大。在我国的铁道运输系统逐渐趋于完善的同时，其运输安全性问题也越来越受到关注。我国的铁路运输系统中采用弱电的电子设备数量较多，这种类型的设备比较容易受到自然界中雷电的影响。尤其是对于一些雷电多发地区，因电子信号设备遭受雷击而导致铁路运行出现瘫痪的现象频繁发生，因此，开展对信号设备避雷措施的相关研究，能更好地保障铁路系统的运载安全。
1、应用防雷措施的重要意义
在铁路系统中应用防雷措施来保证信号设备正常运行的重要意义如下，能够有效避免铁路信号设备遭受雷击我国的铁路交通系统四通八达，其覆盖范围常常深入到山区以及高原等人烟稀少的地方。为了保证铁道在郊区的正常运行，许多信号传输设备需要在荒野进行装设。一旦到了雷电频繁、多发的季节，没有安装防雷装置的信号设备在山区及旷野中会由于周围较高的树木的影响，频繁地遭受到雷电的袭击。然而，由于受到雷电破坏的信号设备所处的地理位置较为偏远，相关的设备维修人员很难快速到达设备所处地段进行抢修，会对铁路交通的正常使用产生一定的影响。给信号设备安装防雷装置，就可以有效地避免设备遭到雷击破环的现象发生。另外，在铁路交通线缆铺设时，对于一些非电气化的路段经常会采用搭设架空线的方式来解决实际铁路运输中信号传输的问题。线路会与铁道的内部设备进行连接，而由于线路常年暴露在户外，容易在遭受雷击后引起内部信号设备的损坏。电动列车转辙机和一些轨道电路通常都是装设在铁轨之上的信号设备，钢轨本身自带的导电性很容易因为雷电的袭击而导致轨道信号装置被破坏，为这些信号装置加装防雷设备可以有效地避免由雷电造成的轨道信号设备故障的隐患。铁道信号系统在修建设备机房的时候，由于并没有达到20m的安全距离，致使雷电所产生的电流经过接地体的过程中，会从其它的接地体流回到信号设备当中，从而引发设备的故障。通过铺设完善的接地网，可以使机房中的设备免于遭受雷电的破环影响，提升设备在雷雨天气的运行质量。
2、铁路信号设备智能防雷系统的设计
2.1智能防雷系统的组成及模块设计
铁路信号设备智能防雷系统是将传统防雷保护为基础，对其实施智能化的改造，使用全新的技术与传感器、智能防雷模块相互结合，为系统提供综合预警、参数展示、数据查询等全新的功能。利用创建可追溯智能平台，使传统被动防雷保护成为主动智能化的防雷系统，此智能防雷系统主要包括数据中心、传感器收集单元、智能防护单元、检测平台。其中智能防护单元主要包括具有过流保护功能的电源浪涌保护器、状态指示灯、断路装置等构成，其具备独立输入输出的接线端子，并且在箱体中和浪涌保护器串联断路器实现合理的布线，保证智能防护单元和被保护的电路配线能够满足铁路需求。智能防护单元在结构设计方面能够实现配电部分及防雷装置的隔离设置，从而有效实现一体分室结构的设计，满足铁路防火防爆及安全性的需求。
数据中心主要包括应用服务器、数据服务器等构成，数据中心模块的主要目的就是实现智能防护单元数据检测的分析、存储及处理，从而成为告警数据对相关责任人进行转发。数据中心要满足信息交换、故障定位、信息交换及性能分析等需求。并且在上级部门信息系统中要预留通信接口，从而能够四线智能防护单元使用过程中的状态告警。
2.2智能防雷系统的硬件电路设计
智能防雷系统节点收集硬件设计通过模块化结构实现，硬件电路通过微处理器、以太网接口电路、外围电路、防雷器信号输入电路和其他电路构成。①防雷器信号输入电路，其电路两种具有两个防雷器信号输入接口，接口使用SCSI连接器，其能够将防雷器电路并行信号到光耦隔离电路中输入，光耦隔离电路的主要目的就是使处理电路在雷击的时候不会被损坏。②以太网通信接口，系统中的服务器和节点都是以以太网TCO/IP协议为基础实现通信的。以太网通信电路控制器芯片使用ENC28J60，其属于行业标准的串行外设接口独立的以太网控制器，其能够属于所有配置控制器的以太网接口通过SPI和中断引脚实现和主控制器的通信，专用引脚和LED相互连接，从而能够实现网络活动状态的指示。
2.3智能防雷系统的软件设计
①主机系统，智能防雷系统要根据实际现场的需求，通过一台计算机实现防雷系统的管理。具体来说，在某个车站安装系统，可以使用计算机到车站中安置，从而实现车站的局部管理。在一个电务段零散的车站配置系统中，主管领导能够实现手提式计算机进行抽查，在全段统一安装系统的时候，就要创建从领工区到电务段的广域网，从而形成三级网络化管理。②通信功能，管理软件能够实现读取器参数的设置，比如内部时钟、读器编号、报警门限、电话号码等，这个时候要求读取器能够将记录到计算机中上传。管理软件能够使读取器中的记录到计算机中记录，之后对记录进行处理、存储。管理软件通信功能主要包括远程通信、本地通信及通信设置。其中本地通信是指识读器利用接口设备和计算机串口将巡检记录到计算机发送。远程通信是指远端识读器利用调制解调器对计算机传输检查记录，通信设置指的是实现远程通信及本地通信使用串口的设置。
3、智能防雷系统的实现
通过铁路信号设备智能防雷系统的工作流程，系统能够对电厂变化进行检测，判断周围是否存在雷闪，从而将雷闪信息到检测中心中发送。并且本文所设计的系统还能够接受主模块中发送的控制信息，实现传输线路及交流电路的断开和连接。在终端上电控制之后，要对本机地址号进行读取，之后实现通讯模块的初始化，比如实现模式的设置。另外，单片机能够对模块是否接收到数据进行检测，在出现新信息的时候，就要将信息进行读取，判断此值和本机是否相同，如果相同就执行相应的操作。之后利用传感器实现高场强度的判断周围是否存在雷闪，从而将雷闪信息到检测中心进行发送。本系统设计的优势就是能够提高防雷效果，并且其中的传感器能够对空间电磁场的变化进行检测，控制部分能够将雷电信息到监控中心所传输，工作人员对此信息进行判断。
结语
近几年来，我国铁路交通系统的基础设施建设得到了不断的完善，然而，在全面升级铁路交通运输能力的同时，对所涉及到的运输安全性问题的认识程度也在逐渐提高。这不仅是铁路交通发展的需要，也是提升铁道运输质量的关键。这就需要相关工作人员定期对信号设备进行雷击隐患的排查，并及时地采取相应的防雷保护举措，有效地避免铁路运输过程中由于雷击而发生信号传输中断的现象，提升铁路交通运输的质量及安全。
参考文献
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