高速铁路信号设备通信接口雷击过电压损伤试验研究

摘要

本文提出一种关于高速铁路信号设备通信接口雷击过电压损伤检测及判定方法，是对当前高速铁路信号设备通信接口雷击试验及检测方法的优化和完善。首先，对雷电波频谱进行了分析，确定了信号设备通信接口雷击试验波形和检测电路。然后，选取ZPW–2000A轨道电路系统的CAN通信接口器件PCA82C250和编码读取电路的光耦TLP621–4作为试验对象，按电压幅值由低到高分别对其进行雷电冲击试验。试验结果表明：PCA82C250横向雷电冲击损坏电压约为88 V，纵向雷电冲击损坏电压约为48 V；光耦采集电路中，直接对光耦进行雷电冲击时，雷电冲击损坏电压约为140 V；在雷电冲击点与光耦间串入4.7 kΩ电阻后，雷电冲击损坏电压约为800 V，故增加器件的输入阻抗，可以提高耐雷电冲击水平。最后，讨论分析了信号设备通信接口器件的雷击过电压损伤特性，分析结果表明：信号设备通信接口器件的雷击过电压损伤特性分为3个阶段，即正常阶段、临界损伤阶段和损坏阶段；信号设备通信接口器件存在冲击损坏积累效应，当器件处于临界损伤阶段时，仍可进行数据传输，但输出信号与正常阶段不一致。信号设备通信接口器件雷击过电压损伤检测，应按电压幅值由低到高进行雷电冲击试验，以冲击时是否有击穿现象和通信线上信号电平是否发生异常作为损伤判定的基本依据，并结合相应测试标准等，做出科学准确的判断。

关键词

高速铁路 / 信号设备 / 通信接口 / 雷击过电压 / 损伤

基金资助

国家自然科学基金高铁联合基金项目（U2268217）; 中国国家铁路集团有限公司科研专项（J2022G006）; 国家铁路智能运输系统工程技术研究工程中心（中国铁道科学研究院集团有限公司）开放课题基金项目（2022YJ034&RITS2022KF09）