朔黄线LED信号机存在问题的分析与改进

刘 繁

（中铁三局集团太原勘测设计研究院有限公司，太原 030001）

随着铁路信号的发展，LED光源的信号机以其环保节能、免维护、使用寿命长等优点逐步取代传统的以白炽为光源的色灯信号机。本文针对朔黄线扩能改造工程中LED色灯信号机在现场运用发现的问题进行阐述分析，并提出相应的解决措施与建议。

1 设备概况

朔黄铁路西起山西省神池县，东至河北省黄骅市，正线总长近600 km，设计为国家I级干线、双线电气化铁路。朔黄铁路是我国西煤东运大通道和神华集团能源、运输一体化工程的重要组成部分，在全国路网中占有重要地位。

2010年朔黄铁路公司对沧州西站进行扩能改造，沧州西站信号联锁制式为EI32-JD型二乘二取二计算机联锁设备，站内色灯信号机为铁路LED色灯信号机。

2 存在问题

朔黄铁路LED色灯信号机，由室内与室外设备构成。室内设备由GTB2型隔离调压报警单元和集中报警总机构成，GTB型隔离调整变压器用于给室外信号机供电，一次侧电压为AC220 V、二次侧电压为AC105～145 V，同时具备开关量报警输出、短路保护切断电源以及手动复位等功能。集中报警总机用于信号机灯丝报警，可以显示报警信号机的具体灯位，同时具备RS-485通信接口，供微机监测使用。室外设备由室外点灯单元和发光盘构成，点灯单元用于给发光盘供电，输入电压为103±2 V或输出电压为DC46±2 V，发光盘为信号机光源的重要组成部分，采用发光二极管并联使用。LED色灯信号机工作原理如图1所示。

LED色灯信号机其中一个试验项目是室外短路试验：在试验中发现列车信号机开放允许灯光后，如果室外发生短路故障，GTB隔离调压报警单元会自动保护切断供电，即室外信号机灭灯。列车信号继电器LXJ为EI32-JD型计算机联锁驱动，驱动LXJ带有缓放时机，信号机灭灯后，列车信号继电器LXJ不会立即落下。故障现象为室外信号机灭灯，控制台控显机仍然显示允许信号开放，同时因列车信号继电器LXJ不落下，电码化会继续向轨面发送允许信号码。而在列车信号继电器LXJ缓放过程中，如果故障解除，3 s后GTB隔离调压报警单元会立即恢复供电，使信号自动重复开放，不能够满足信号设备故障导向安全原则，严重危及行车安全。

3 原因分析

GTB2型隔离调压报警单元具有短路（击穿）防护功能，因LED光源内阻较大，当发生室外LED光源全部击穿，或电源次级短路的灭灯故障，点灯回路中电流增加幅度不足以使室内的保险或断路器分断，造成室外信号机灭灯，而室内灯丝继电器DJ仍处于励磁吸起状态，导致信号室内外显示不一致而危及行车安全。在GTB隔离调压报警单元中设计有短路（击穿）切断供电功能，即上述情况在禁止灯光时发生，检测电路会切断点灯输出使灯丝继电器失磁落下；当上述情况在允许灯光时发生，则改点禁止灯光，以免失去禁止灯光的防护。

列车信号继电器LXJ为JWXC-1700安全型继电器，由计算机联锁设备驱动，驱动缓放时间为2.2 s；灯丝继电器为JZXC-H18型缓放继电器，缓放时间为0.1～0.15 s；联锁判断灯丝继电器DJ采集条件运算周期为0.8 s。即列车信号继电器LXJ可靠落下总时间为3.15 s，而GTB2型隔离调压报警单元恢复供电时间为3 s。也就是当列车信号机开放允许灯光，室外发生短路故障时，GTB2型隔离调压报警单元自动保护切断供电3 s，灯丝继电器DJ落下，室外信号机灭灯，而此时列车信号继电器LXJ仍处于缓放吸起状态，导致控制台控显机显示与室外信号机显示不一致。此时如果短路消除，GTB2型隔离调压报警单元3 s后又自动恢复供电，灯丝继电器DJ重新吸起，而联锁机又采集到灯丝继电器DJ吸起条件，会继续驱动列车信号继电器LXJ吸起，导致信号自动重复开放。各时间节点设备动作状态如图2所示。

4 电路改进

从上述电路原理和设备动作状态分析得出，如何与联锁设备更好结合，控制好列车信号继电器LXJ缓放时间与LED信号机GTB2供电时机是整个问题的关键。因此在现场实施过程中，将GTB隔离调压报警单元切断供电门限值修改为5 s，能有效保证短路故障发生后列车信号继电器LXJ可靠落下，防止室内外信号显示不一致及信号自动重复开放，满足信号设备故障导向安全。文中所述故障概率虽然及低，但一旦发生将严重危及行车安全。沧州西站修改信号机供电时机后，问题得到解决，使用至今现场设备运行状态稳定良好。改进后设备动作状态如图3所示。

LED信号机在能够保证既有色灯信号机点灯电路特点的同时，又能充分发挥LED光源高效节能、寿命长、免维护等优点，是铁路色灯信号机发展的重要方向。使用LED发光二极管作为色灯信号机新光源，近年来还处于探索改进阶段，技术将会逐渐越来越成熟完善。