LED技術在道口自動報警信號機中的應用

棗莊礦業（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閉情況。由于現有部分道口信號機構造陳舊（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 道口信號機現狀

2006年后，為解決鐵路道口交通安全，我處陸續在有人值守道口安裝了道口自動報警控制系統，2013年后陸續對十三處道口自動報警設施進行了更新，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，由于道口作業頻繁，導致紅燈與月白燈位的頻繁轉換和滅燈亮燈，在這里兩種燈泡斷絲滅燈故障率也相應增加，其維修率即更換頻率也比較高。據統計平均每周有4顆左右的燈泡因斷絲滅燈而需要更換。

按照《鐵路信號維護規則技術標準》的規定，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。根據現場信號工人的實際經驗，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覺。

3.3 光源用電量高

從節能降耗的角度來說，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的發光單元，到目前為止其運行狀況良好，未發生任何故障。為了提高道口信號顯示的可靠性和延長燈泡的使用壽命, 并從安全節能經濟的角度考慮，建議采用LED技術來改造現有的道口信號機。

4.1 LED發光二極管壽命長

鐵路信號機用LED發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，必須等待維修人員更換燈泡后才能重新點亮。而LED發光盤有個別發光二極管不亮，也不影響正常使用。當有超過1/3的發光二極管不亮時才需更換。并且只需更換同型號的LED發光管，便能繼續使用。

4.3 LED發光盤能耗低

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，決定對現有TX12-25/12-25型雙燈絲白熾燈泡的信號機進行技術改造。

5 主要做法

5.1 元器件選配

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

5.2 電路工作原理

一次側點燈電源為AC220V 50Hz，經過R型變壓器隔離降壓，變壓器次級電壓為AC13.6V，經KBP206橋式整流，C1電容濾波，7812三端穩壓器輸入端電壓約為DC14V，經三端穩壓器穩壓和C2電容的再濾波，供應LED發光盤的點燈電壓為穩定的純直流DC12V如（圖1）。

圖1 電路原理圖

圖2 LED發光盤

5.3 LED發光盤制作與安裝調試

LED光源的結構是一個由五十五個到上百個發光二極管組成的發光陣列，將其焊接在印制好的電路板上，通過長時間檢驗確保發光盤正常發光后，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接線端子上根據接線表，核對接線是否正確后調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發光部分結構

6 結語

LED技術以其壽命長、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。當部分的發光二極管的熄滅并不會對整個信號機的信號顯示狀態有任何影響，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。設備改造并未改變現有信號點燈電路和相關電路，而是利用現有條件加以改裝部分設備，通過這些手段將進一步提高道口安全性能。