朔黃線LED信號機存在問題的分析與改進

劉 繁

（中鐵三局集團太原勘測設計研究院有限公司，太原 030001）

隨著鐵路信號的發展，LED光源的信號機以其環保節能、免維護、使用壽命長等優點逐步取代傳統的以白熾為光源的色燈信號機。本文針對朔黃線擴能改造工程中LED色燈信號機在現場運用發現的問題進行闡述分析，并提出相應的解決措施與建議。

1 設備概況

朔黃鐵路西起山西省神池縣，東至河北省黃驊市，正線總長近600 km，設計為國家I級干線、雙線電氣化鐵路。朔黃鐵路是我國西煤東運大通道和神華集團能源、運輸一體化工程的重要組成部分，在全國路網中占有重要地位。

2010年朔黃鐵路公司對滄州西站進行擴能改造，滄州西站信號聯鎖制式為EI32-JD型二乘二取二計算機聯鎖設備，站內色燈信號機為鐵路LED色燈信號機。

2 存在問題

朔黃鐵路LED色燈信號機，由室內與室外設備構成。室內設備由GTB2型隔離調壓報警單元和集中報警總機構成，GTB型隔離調整變壓器用于給室外信號機供電，一次側電壓為AC220 V、二次側電壓為AC105～145 V，同時具備開關量報警輸出、短路保護切斷電源以及手動復位等功能。集中報警總機用于信號機燈絲報警，可以顯示報警信號機的具體燈位，同時具備RS-485通信接口，供微機監測使用。室外設備由室外點燈單元和發光盤構成，點燈單元用于給發光盤供電，輸入電壓為103±2 V或輸出電壓為DC46±2 V，發光盤為信號機光源的重要組成部分，采用發光二極管并聯使用。LED色燈信號機工作原理如圖1所示。

LED色燈信號機其中一個試驗項目是室外短路試驗：在試驗中發現列車信號機開放允許燈光后，如果室外發生短路故障，GTB隔離調壓報警單元會自動保護切斷供電，即室外信號機滅燈。列車信號繼電器LXJ為EI32-JD型計算機聯鎖驅動，驅動LXJ帶有緩放時機，信號機滅燈后，列車信號繼電器LXJ不會立即落下。故障現象為室外信號機滅燈，控制臺控顯機仍然顯示允許信號開放，同時因列車信號繼電器LXJ不落下，電碼化會繼續向軌面發送允許信號碼。而在列車信號繼電器LXJ緩放過程中，如果故障解除，3 s后GTB隔離調壓報警單元會立即恢復供電，使信號自動重復開放，不能夠滿足信號設備故障導向安全原則，嚴重危及行車安全。

3 原因分析

GTB2型隔離調壓報警單元具有短路（擊穿）防護功能，因LED光源內阻較大，當發生室外LED光源全部擊穿，或電源次級短路的滅燈故障，點燈回路中電流增加幅度不足以使室內的保險或斷路器分斷，造成室外信號機滅燈，而室內燈絲繼電器DJ仍處于勵磁吸起狀態，導致信號室內外顯示不一致而危及行車安全。在GTB隔離調壓報警單元中設計有短路（擊穿）切斷供電功能，即上述情況在禁止燈光時發生，檢測電路會切斷點燈輸出使燈絲繼電器失磁落下；當上述情況在允許燈光時發生，則改點禁止燈光，以免失去禁止燈光的防護。

列車信號繼電器LXJ為JWXC-1700安全型繼電器，由計算機聯鎖設備驅動，驅動緩放時間為2.2 s；燈絲繼電器為JZXC-H18型緩放繼電器，緩放時間為0.1～0.15 s；聯鎖判斷燈絲繼電器DJ采集條件運算周期為0.8 s。即列車信號繼電器LXJ可靠落下總時間為3.15 s，而GTB2型隔離調壓報警單元恢復供電時間為3 s。也就是當列車信號機開放允許燈光，室外發生短路故障時，GTB2型隔離調壓報警單元自動保護切斷供電3 s，燈絲繼電器DJ落下，室外信號機滅燈，而此時列車信號繼電器LXJ仍處于緩放吸起狀態，導致控制臺控顯機顯示與室外信號機顯示不一致。此時如果短路消除，GTB2型隔離調壓報警單元3 s后又自動恢復供電，燈絲繼電器DJ重新吸起，而聯鎖機又采集到燈絲繼電器DJ吸起條件，會繼續驅動列車信號繼電器LXJ吸起，導致信號自動重復開放。各時間節點設備動作狀態如圖2所示。

4 電路改進

從上述電路原理和設備動作狀態分析得出，如何與聯鎖設備更好結合，控制好列車信號繼電器LXJ緩放時間與LED信號機GTB2供電時機是整個問題的關鍵。因此在現場實施過程中，將GTB隔離調壓報警單元切斷供電門限值修改為5 s，能有效保證短路故障發生后列車信號繼電器LXJ可靠落下，防止室內外信號顯示不一致及信號自動重復開放，滿足信號設備故障導向安全。文中所述故障概率雖然及低，但一旦發生將嚴重危及行車安全。滄州西站修改信號機供電時機后，問題得到解決，使用至今現場設備運行狀態穩定良好。改進后設備動作狀態如圖3所示。

LED信號機在能夠保證既有色燈信號機點燈電路特點的同時，又能充分發揮LED光源高效節能、壽命長、免維護等優點，是鐵路色燈信號機發展的重要方向。使用LED發光二極管作為色燈信號機新光源，近年來還處于探索改進階段，技術將會逐漸越來越成熟完善。