LED技术在道口自动报警信号机中的应用

枣庄矿业（集团）有限责任公司铁路运输处 宋士茂 丁 文 寻广明

1 引言

道口信号机是保证铁路道口安全的主要设备之一，它能向道路上过往道口的车辆、行人显示道口的开放或关闭情况。由于现有部分道口信号机构造陈旧（采用TX12-25/12-25型双灯丝白炽灯泡灯光显示），存在着不同程度的灭灯率高、光强不足、能耗高及瞭望条件差等问题，在目前道口行人、行车通过不断加大的背景下，经常因道口车辆抢道而造成机车紧急制动或途停，影响道口安全，甚至有可能引起安全事故，给我处铁路沿线道口的行车安全带来很大压力。因此保证信号机长时间、清晰、准确的显示，给道口行人及车辆醒目的安全提示显得尤为重要。

2 道口信号机现状

2006年后，为解决铁路道口交通安全，我处陆续在有人值守道口安装了道口自动报警控制系统，2013年后陆续对十三处道口自动报警设施进行了更新，信号机采用透镜式LED信号机，目前还有笃西路、济微路、刘仙庄、蒋庄等道口信号机仍使用双灯丝白炽灯泡灯光显示。

3 TX12-25/12-25型双灯丝白炽灯泡信号机存在的问题

3.1 白炽灯泡光源寿命短

道口自动报警信号机中白灯的亮灯率更高，亮灯时间更长，这使得日常断丝灭灯的情况多出于红灯，另外，由于道口作业频繁，导致红灯与月白灯位的频繁转换和灭灯亮灯，在这里两种灯泡断丝灭灯故障率也相应增加，其维修率即更换频率也比较高。据统计平均每周有4颗左右的灯泡因断丝灭灯而需要更换。

按照《铁路信号维护规则技术标准》的规定，TX12-25/12-25型双灯丝白炽灯泡主灯丝最低寿命为1000h，约合42天。根据现场信号工人的实际经验，目前我处道口信号机灯泡的使用寿命最高不超过8个月。

3.2 光照强度较低

道口东西方向线路上的信号机，在白天天气晴朗日光强度大时，这部分信号机在阳光的照射下看不清信号显示，信号机光强较弱，车辆及行人不容易发觉。

3.3 光源用电量高

从节能降耗的角度来说，作为信号光源的白炽灯泡耗能较高。常用的TX12-25/12-25型双灯丝白炽灯泡额定功率为25W。而目前技术成熟且已开始使用的LED色灯信号机的光源额定功率仅为7.45W。

4 解决建议

我处各装车站场的信号机已全部改造使用LED的发光单元，到目前为止其运行状况良好，未发生任何故障。为了提高道口信号显示的可靠性和延长灯泡的使用寿命, 并从安全节能经济的角度考虑，建议采用LED技术来改造现有的道口信号机。

4.1 LED发光二极管寿命长

铁路信号机用LED发光二极管的平均寿命大于10万小时，约合11年，相比最低寿命只有1000小时的双丝灯泡来说其寿命更长。

4.2 LED发光盘工作更加可靠

原有双丝白炽灯泡作为唯一光源，一旦灯丝断丝就会灭灯，进入故障状态，必须等待维修人员更换灯泡后才能重新点亮。而LED发光盘有个别发光二极管不亮，也不影响正常使用。当有超过1/3的发光二极管不亮时才需更换。并且只需更换同型号的LED发光管，便能继续使用。

4.3 LED发光盘能耗低

TX12-25/12-25型双灯丝白炽灯泡额定功率为25W。而目前在站场用的LED光源额定功率仅为7.45W。那么二者一年的电能消耗如表1所示。

表1 双丝灯泡与LED的能耗比较

因此，决定对现有TX12-25/12-25型双灯丝白炽灯泡的信号机进行技术改造。

5 主要做法

5.1 元器件选配

选用KBP206整流桥、L7812三端固定稳压器、50V/100uF/22uF电解电容、高亮度红白LED发光管、铜箔电路板等电子元件及材料，进行电路设计。

5.2 电路工作原理

一次侧点灯电源为AC220V 50Hz，经过R型变压器隔离降压，变压器次级电压为AC13.6V，经KBP206桥式整流，C1电容滤波，7812三端稳压器输入端电压约为DC14V，经三端稳压器稳压和C2电容的再滤波，供应LED发光盘的点灯电压为稳定的纯直流DC12V如（图1）。

图1 电路原理图

图2 LED发光盘

5.3 LED发光盘制作与安装调试

LED光源的结构是一个由五十五个到上百个发光二极管组成的发光阵列，将其焊接在印制好的电路板上，通过长时间检验确保发光盘正常发光后，拧开信号机灯头和箱体连接的螺钉，将原有灯泡的灯座拆除，取出灯头在变压器的一次侧接线端子上根据接线表，核对接线是否正确后调整电源进线位置接入连接点灯单元即可如（图2、图3）。

图3 LED发光部分结构

6 结语

LED技术以其寿命长、光照强度大、省能源、免维修的特点，解决了原有TX12-25/12-25型双灯丝白炽灯泡信号机的显示问题。当部分的发光二极管的熄灭并不会对整个信号机的信号显示状态有任何影响，这就大大提高了信号显示的可靠性。同时，在夏季日光强度较大的早晨与特别是下午在200m外观察该架信号机的信号显示，也非常的清晰。设备改造并未改变现有信号点灯电路和相关电路，而是利用现有条件加以改装部分设备，通过这些手段将进一步提高道口安全性能。