LED技術(shù)在道口自動報警信號機中的應(yīng)用

棗莊礦業(yè)（集團）有限責任公司鐵路運輸處 宋士茂 丁 文 尋廣明

1 引言

道口信號機是保證鐵路道口安全的主要設(shè)備之一，它能向道路上過往道口的車輛、行人顯示道口的開放或關(guān)閉情況。由于現(xiàn)有部分道口信號機構(gòu)造陳舊（采用TX12-25/12-25型雙燈絲白熾燈泡燈光顯示），存在著不同程度的滅燈率高、光強不足、能耗高及瞭望條件差等問題，在目前道口行人、行車通過不斷加大的背景下，經(jīng)常因道口車輛搶道而造成機車緊急制動或途停，影響道口安全，甚至有可能引起安全事故，給我處鐵路沿線道口的行車安全帶來很大壓力。因此保證信號機長時間、清晰、準確的顯示，給道口行人及車輛醒目的安全提示顯得尤為重要。

2 道口信號機現(xiàn)狀

2006年后，為解決鐵路道口交通安全，我處陸續(xù)在有人值守道口安裝了道口自動報警控制系統(tǒng)，2013年后陸續(xù)對十三處道口自動報警設(shè)施進行了更新，信號機采用透鏡式LED信號機，目前還有篤西路、濟微路、劉仙莊、蔣莊等道口信號機仍使用雙燈絲白熾燈泡燈光顯示。

3 TX12-25/12-25型雙燈絲白熾燈泡信號機存在的問題

3.1 白熾燈泡光源壽命短

道口自動報警信號機中白燈的亮燈率更高，亮燈時間更長，這使得日常斷絲滅燈的情況多出于紅燈，另外，由于道口作業(yè)頻繁，導致紅燈與月白燈位的頻繁轉(zhuǎn)換和滅燈亮燈，在這里兩種燈泡斷絲滅燈故障率也相應(yīng)增加，其維修率即更換頻率也比較高。據(jù)統(tǒng)計平均每周有4顆左右的燈泡因斷絲滅燈而需要更換。

按照《鐵路信號維護規(guī)則技術(shù)標準》的規(guī)定，TX12-25/12-25型雙燈絲白熾燈泡主燈絲最低壽命為1000h，約合42天。根據(jù)現(xiàn)場信號工人的實際經(jīng)驗，目前我處道口信號機燈泡的使用壽命最高不超過8個月。

3.2 光照強度較低

道口東西方向線路上的信號機，在白天天氣晴朗日光強度大時，這部分信號機在陽光的照射下看不清信號顯示，信號機光強較弱，車輛及行人不容易發(fā)覺。

3.3 光源用電量高

從節(jié)能降耗的角度來說，作為信號光源的白熾燈泡耗能較高。常用的TX12-25/12-25型雙燈絲白熾燈泡額定功率為25W。而目前技術(shù)成熟且已開始使用的LED色燈信號機的光源額定功率僅為7.45W。

4 解決建議

我處各裝車站場的信號機已全部改造使用LED的發(fā)光單元，到目前為止其運行狀況良好，未發(fā)生任何故障。為了提高道口信號顯示的可靠性和延長燈泡的使用壽命, 并從安全節(jié)能經(jīng)濟的角度考慮，建議采用LED技術(shù)來改造現(xiàn)有的道口信號機。

4.1 LED發(fā)光二極管壽命長

鐵路信號機用LED發(fā)光二極管的平均壽命大于10萬小時，約合11年，相比最低壽命只有1000小時的雙絲燈泡來說其壽命更長。

4.2 LED發(fā)光盤工作更加可靠

原有雙絲白熾燈泡作為唯一光源，一旦燈絲斷絲就會滅燈，進入故障狀態(tài)，必須等待維修人員更換燈泡后才能重新點亮。而LED發(fā)光盤有個別發(fā)光二極管不亮，也不影響正常使用。當有超過1/3的發(fā)光二極管不亮時才需更換。并且只需更換同型號的LED發(fā)光管，便能繼續(xù)使用。

4.3 LED發(fā)光盤能耗低

TX12-25/12-25型雙燈絲白熾燈泡額定功率為25W。而目前在站場用的LED光源額定功率僅為7.45W。那么二者一年的電能消耗如表1所示。

表1 雙絲燈泡與LED的能耗比較

因此，決定對現(xiàn)有TX12-25/12-25型雙燈絲白熾燈泡的信號機進行技術(shù)改造。

5 主要做法

5.1 元器件選配

選用KBP206整流橋、L7812三端固定穩(wěn)壓器、50V/100uF/22uF電解電容、高亮度紅白LED發(fā)光管、銅箔電路板等電子元件及材料，進行電路設(shè)計。

5.2 電路工作原理

一次側(cè)點燈電源為AC220V 50Hz，經(jīng)過R型變壓器隔離降壓，變壓器次級電壓為AC13.6V，經(jīng)KBP206橋式整流，C1電容濾波，7812三端穩(wěn)壓器輸入端電壓約為DC14V，經(jīng)三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓和C2電容的再濾波，供應(yīng)LED發(fā)光盤的點燈電壓為穩(wěn)定的純直流DC12V如（圖1）。

圖1 電路原理圖

圖2 LED發(fā)光盤

5.3 LED發(fā)光盤制作與安裝調(diào)試

LED光源的結(jié)構(gòu)是一個由五十五個到上百個發(fā)光二極管組成的發(fā)光陣列，將其焊接在印制好的電路板上，通過長時間檢驗確保發(fā)光盤正常發(fā)光后，擰開信號機燈頭和箱體連接的螺釘，將原有燈泡的燈座拆除，取出燈頭在變壓器的一次側(cè)接線端子上根據(jù)接線表，核對接線是否正確后調(diào)整電源進線位置接入連接點燈單元即可如（圖2、圖3）。

圖3 LED發(fā)光部分結(jié)構(gòu)

6 結(jié)語

LED技術(shù)以其壽命長、光照強度大、省能源、免維修的特點，解決了原有TX12-25/12-25型雙燈絲白熾燈泡信號機的顯示問題。當部分的發(fā)光二極管的熄滅并不會對整個信號機的信號顯示狀態(tài)有任何影響，這就大大提高了信號顯示的可靠性。同時，在夏季日光強度較大的早晨與特別是下午在200m外觀察該架信號機的信號顯示，也非常的清晰。設(shè)備改造并未改變現(xiàn)有信號點燈電路和相關(guān)電路，而是利用現(xiàn)有條件加以改裝部分設(shè)備，通過這些手段將進一步提高道口安全性能。