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723动车事故与百年科学沉淀(兼答李小文老师) 精选

已有 8044 次阅读 2012-2-8 12:01 |个人分类:电气接地|系统分类:科普集锦| office, 接地, 雷电, 动车事故, 防雷

 

突然惊觉,去年十月答应李老师的博文至今仍欠着,很是惭愧,在此表示歉意。近数月来实在太随性了,未曾用心写好一篇像样的博文,现用心弥补一篇,虽早失去了时效意义,就当可亡羊补牢吧。

其实,我早在723动车调查:王梦恕院士爆重大防雷设计缺陷一文中指出,“如果王梦恕所说的信号击穿事故属实,那么,这样的雷击事故应该是可以通过高水平的负责任的设计避免的。导致此时事故的并非危害最大的直击雷(此最难防),而是被消减了绝大部分能量的感应雷或者雷电波入侵”。事实正如我所料,详细参见后来的:

安监总局公布温州动车事故调查报告(全文)

有关雷击的信息如下:

【20117231930分左右,雷击温州南站沿线铁路牵引供电接触网或附近大地,通过大地的阻性耦合或空间感性耦合在信号电缆上产生浪涌电压(即上述所说的感应雷或者雷电波入侵),在多次雷击浪涌电压和直流电流共同作用下,LKD2-T1型列控中心设备采集驱动单元采集电路电源回路中的保险管F2(以下简称列控中心保险管F2,额定值250伏、5安培)熔断。熔断前温州南站列控中心管辖区间的轨道无车占用,因温州南站列控中心设备的严重缺陷,导致后续时段实际有车占用时,列控中心设备仍按照熔断前无车占用状态进行控制输出,致使温州南站列控中心设备控制的区间信号机错误升级保持绿灯状态。

事故调查组检验测定,因雷击致使温州南站轨道电路4个发送盒(5829AG备、5808AG主、5808AG备、S1LQBG)2个接收盒(5845AGS1LQG)1个衰耗器(S1LQG)损坏,造成轨道电路与列控中心信号传输的CAN总线阻抗下降,导致5829AG轨道电路发送器与列控中心通信故障】

 

有关防雷的科普,723动车调查:王梦恕院士爆重大防雷设计缺陷一文已有详述,现就其中的部分展开略作讨论: 

中国的防雷接地水准大大滞后于发达国家,铁路系统的防雷接地也是摸着石头过河。我们的动车系统综合了欧洲、日本的先进设备和技术,而防雷接地主要沿用了欧洲的方法,以一根贯通地线将整个沿线接地系统全部联接起来成一综合体。该措施极具创意,虽然投资不菲,却具有日本的独立接地无法抗衡的两大绝对优势:更低的接地电阻值保证了更快的故障电流泄放速度,绵延数十公里的贯通线保障了各点就近接地最大便利化。

 建此贯通线接地就相当于:在建筑设施旁开挖了一条长江一般的大运河,直通大海,有着极强的防洪、泄流能力(并且可以通过有效的设置防止运河水倒灌),沿线附近的建筑设施(动车电气设施)可轻易避免洪灾(雷电所致的浪涌大冲击电流)侵袭,可最终还是遭殃了,这是很可笑的,因为没有发达的下水道等给排水系统。当时我的推断是等电位联接等措施(相当于相互连通的下水道)没搞好,现在看来还得加一条,那就是浪涌保护设施(相当于可以在短期内吸纳承受更多雨水的沟河)也有问题。当下采用的浪涌保护器只能防一次雷击浪涌电压,多了就会熔断脱扣装置,致使其失效,从而致使此次事故中,雷电能量无法通过贯通地线快速排放至大地,毁坏了列控设备。

世界顶尖的动车系统须有世界顶尖的防雷保护措施护航,保护敏感的信号等弱电系统安全运行。所以,我们学习并采纳了欧洲最值得称道的的贯通接地线,可是,欧洲的综合防雷并不值得效仿,因为其雷暴强度远远低于中国东南沿海地带。我们需要采用符合中国当地国情的可以经受多次浪涌电压的更高规格的浪涌保护器,可没有,于是从一定程度上导致了723惨剧的发生。

其实,上述知识体系是一流防雷专家的基本常识,专家才是百年电磁理论体系的延承者,唯有其才能从最大程度上保障电气设备不受雷电侵袭。可真正的专家常常得不到应有的重视,决策者总是偏好综合一下国外、国内等动车、火车防雷方案,然后作一定的权衡,便以为最高明了。事实上,这只会越发远离科技的真谛,犯下专家眼中的常识性错误。相较于浑厚的百年科学沉淀,几乎所有的创意及综合权衡都不值一提。一个最明智的方法便是用心聆听和学习专家、专业技术,如此方能真正推动科技产业的发展,更好地保障动车安全。 

 

对李小文老师有关动车防雷的答复

 

参见李小文老师博文:自己来给高铁防雷科普一把:放电刷

该博文最后的总结很有哲理:“不要拘泥于自己所长,就不肯去了解别的领域的已有经验和知识,思维无定界,学习无止境”,非常中肯,让我等受益匪浅。

不过,尽管该文很有创意,可涉及到具体问题却误区连连:

  • 其中,最重要的一个误区就是,该文认为“动车该学习飞机的放电刷放电技术”。对飞行的飞机而言,放电刷无疑是释放静电的最佳方式,可对动车等直接与地面接触的设施来说,其作用意义为零,空气的导电性比动车轮胎差几个数量级,动车只会首选轮胎放电。另外,相对于空气来说,大树、建筑等几乎所有的设施都是良导体,换而言之,只要地面有突起物,雷电一般都会首选其放电(云层电荷积累到一定程度后,就会击穿其与地面之间的空气放电,但如果有比空气导电性更好的树木、建筑等各种措施以及行人,那么,则首选这些设施以及行人放电,如果有金属,则更佳,所以就有了避雷针)。
  • 该文认为【放电刷实际起到了常规避雷针中接地的作用】,不对!空气导通能力极差,如利用放电刷接地,任何一雷击都有可能导致机毁人亡的灾难性后果。金属壳才是飞机的“地”,可以瞬间将截获的雷电消散在外围,从而不对内部电气设备造成损毁,避免敏感的微电子设备受干扰。不过,如果雷电强度太高(强雷电可融化钢铁),那么接闪点仍会被烧出小孔,但不会影响飞机安全。
  • 该文指出:【很高兴小丛终于认识到“高铁防雷与飞机类似”,但是……】事实上,这是基本防雷常识。另外,我所说的“类似”是指金属外壳的法拉第笼子屏蔽作用,不含接地,上段已有详解。

因此,百年沉淀下来的电磁理论体系断不可能通过短期的知识积累获取的,个体聪明相较于大批科学家的集群智慧几可忽略,离开了上述智慧结晶,所有的创意及综合权衡都有可能演化成低级错误。社会要发展,必须重视科技以及其载体——科学和技术人员。

 



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