我国高铁多采用高架桥方式敷设且多分布在雷电活动频繁的中东部及沿海地区,信号设备易遭受雷电过电压作用发生损坏,缺少共模防护措施。气体放电管（Gas Discharge Tube,GDT）具备作为高可靠性共模防护器件的潜力,有望应用于高铁信号系统的雷电防护。当GDT两端出现浪涌过电压后,其内部气体被击穿发生放电现象,实现能量泄放从而保护信号设备。然而多次放电后老化和续流后难以遮断是GDT存在的两个关键问题,为此本文设计并搭建了GDT放电综合实验平台,研究了传统铁镍GDT的多次放电老化特性和续流遮断特性,提出了电极的石墨烯钨铜改性方法,提升了多次放电老化性能和续流遮断性能。本文的主要研究工作和创新如下:1)根据GDT的测试工况和器件结构封装特点,设计并搭建了包含多次放电实验装置和续流实验回路的GDT放电综合实验平台,实现了性能参数的实时测量和不破坏内部结构的形貌组织观测。2)通过三种不同制备工艺:冷压、热压、镀铜冷压烧结制备了0wt%、0.1wt%、0.5wt%和1.0wt%四种石墨烯含量的钨铜改性电极,对比分析了各种电极的力学性能和电学性能。仅从电极本征特性研究出发,0.5wt%和1.0wt%石墨烯含量的热压烧结和镀铜冷压烧结制备的改性电极,力学、电学性能最优。3)针对多次放电后老化问题,研究获得了传统铁镍GDT放电前后动作特性劣化规律和电极烧蚀特性规律,对比分析了传统铁镍GDT与石墨烯钨铜改性GDT的动作特性和放电寿命。其中镀铜冷压烧结制备的0.5wt%石墨烯含量的改性GDT老化性能最优,其动作特性稳定且放电次数达到了50.4万次,相较于未添加石墨烯的纯钨铜和传统铁镍GDT分别提高了10.7倍和25.2倍,而1.0wt%石墨烯含量的改性GDT仅为其提升效果的39.7%。4)针对续流后难以遮断问题,研究获得了传统铁镍GDT续流遮断特性规律,对比分析了传统铁镍GDT与镀铜冷压烧结制备的石墨烯钨铜改性GDT的续流电压上升率和续流时间。其中1.0wt%石墨烯含量的改性GDT续流遮断性能最优,其能够在68V最大工频电压下将电压起始上升率和续流时间分别控制在160V/ms和140ms,相比于传统铁镍GDT最大可遮断工频电压提升了15.3%,电压起始上升率和续流时间分别降低了20.0%和10.9倍,而0.5wt%石墨烯含量的改性GDT分别达到了其提升效果的95.8%和51.9%。