铁路信号机房智能防雷接地监测系统解决方案

铁路信号机房是铁路通信与列控系统的核心组成部分，承担着列车运行控制、调度指令传输、信号联锁和通信交换等重要功能。随着我国高速铁路网和智能化铁路系统的快速建设，信号机房内部设备数量激增，系统对电磁兼容性、供电安全性和防雷接地可靠性的要求愈加严格。

传统防雷系统多依赖人工巡检和周期性检测，一旦接地电阻升高、接地线断裂或雷电流未能有效泄放，可能导致信号中断、控制系统死机甚至行车事故。因此，引入铁路信号机房智能防雷接地监测系统，实现全天候在线监测、远程告警和数据记录，成为铁路防雷技术发展的必然趋势。

智能防雷接地监测系统由接地电阻在线监测单元、雷电流监测模块、环境监测单元、通信上传模块和智能监控管理平台五部分构成。

1. 接地电阻在线监测原理

系统通过电流注入法与相位差检测技术相结合，在不影响正常运行的前提下，实时测量接地体的动态电阻值。典型参数：

测量范围：0.01Ω～200Ω；

测量精度：±1%；

采样周期：1~10分钟可设；

报警阈值：≤4Ω（信号机房接地国标要求）。

通过电流源在地极间注入微弱交流信号（通常为1mA以下），系统检测电压差计算接地阻值，若阻值上升超过设定阈值（如4Ω或10Ω），系统立即发出预警信号。

2. 雷电流监测原理

采用罗氏线圈或开合式霍尔传感器，实时监测通过接地引下线的雷电流波形与峰值。

测量范围：0～100kA（8/20μs波形）；

峰值误差：±5%；

响应时间：<1μs。

系统可自动记录每次雷击次数、波形曲线、雷电流方向及峰值数据，为后续防雷评估提供依据。

3. 环境与电源监测

监测机房内部温湿度、电源状态、SPD浪涌保护器状态、电流泄放状态等信息，确保防雷系统运行环境稳定。

4. 通信与数据传输模块

系统支持RS485、以太网、4G/5G无线通信方式，可将监测数据上传至铁路防雷监控中心或综合监控平台（SCADA）。

通信协议一般遵循MODBUS-RTU/TCP标准，也可对接铁路通信局自建的IEC104/OPC UA接口系统。

5. 智能监控平台

后台平台具有数据趋势分析、异常报警、历史数据查询、统计报表导出及远程维护功能。

可通过网页端或移动端App实现远程查看各机房接地状态、雷击事件分布和设备健康状况。

实时监测接地系统健康状态

持续采集接地电阻变化曲线，发现因腐蚀、松动或断裂导致的接地性能退化。

记录与分析雷电活动数据

自动记录雷电流参数，为防雷设施检修提供科学依据，优化SPD配置。

远程报警与联动控制

当系统检测到接地异常、电阻超标或SPD失效时，立即通过短信、微信、声光报警及监控中心提示等多渠道通知维护人员。

替代人工巡检，降低运维成本

传统铁路信号机房通常半年至一年需人工检测一次，而智能系统实现24小时无人值守监测，显著减少人工巡检频率与维护投入。

符合铁路电气化标准与防雷规范

系统设计符合GB/T 21431-2015《建筑物防雷装置检测技术规范》、TB/T 2324-2019《铁路防雷接地系统技术条件》以及GB/T 50065-2021《工业与民用接地设计规范》要求。

1. 系统部署架构

在铁路信号机房、通信基站、区间变电所、综合维修中心等处部署以下结构：

接地电阻在线监测单元：接地母排端，实时监测接地阻值，精度±1%，范围0~200Ω

雷电流传感器：SPD与接地线间，采集雷电流峰值与波形 响应时间<1μs

SPD状态监测模块：配电柜内部，检测浪涌保护器失效状态，支持遥信输出

数据采集终端：信号机房主控柜，采集并上传数据，MODBUS-RTU/TCP

中央监控平台：铁路通信段中心，数据汇总、分析与预警，支持多站点管理

2. 典型接线与布线方案

系统采用分布式接入 + 总线采集 + 远程上传方式。

接地监测模块与雷电流传感器接入RS485总线；

总线连接至数据采集主机；

数据经光纤或4G模块上传至中央服务器；

后台平台通过Web端实现统一监控。

3. 铁路行业应用案例

在中国铁路总公司电务段的多条高速铁路（如京沪、成渝高铁）中，均部署了智能防雷接地监测系统。部署后数据显示：

接地异常预警准确率达98%；

年平均维护次数下降70%；

雷击故障率降低80%以上；

设备运行稳定率提升至99.7%。

的应用，不仅提升了铁路通信信号系统的安全稳定性，也标志着防雷技术从“静态防护”向“智能监测、动态管理”转变。通过实时监测、精准预警和数据化管理，该系统有效保障了铁路信号设备的安全运行，为智慧铁路和数字化防雷体系建设提供了坚实的技术支撑。