论LED铁路信号机能否取代传统透镜式色灯信号机

李致飞

（中铁二十一局 电务电化公司，甘肃　兰州　730000）

论LED铁路信号机能否取代传统透镜式色灯信号机

李致飞

（中铁二十一局 电务电化公司，甘肃兰州730000）

为保证铁路信号灯光的可靠性，LED信号机正在被国际国内普遍使用，它以低耗能、高亮度、长寿命、施工维修方便等优点，越来越受到青睐，但它高昂的价格和自身存在的一些安全、光学、与现有点灯电路的兼容性等问题，能否完全取代传统透镜式色灯信号机，笔者从可靠性、技术条件、使用环境等多方面进行了比较分析。2003年铁道部科技司组织有关单位制订了《LED铁路信号机构技术条件（暂行）》，统一了技术要求，随即北京局、秦沈客用专线、青藏线和大部分新建货用线路开始广泛使用LED信号机，并取得良好效果。研究旨在为铁路工作者进一步研究提供理论基础。

LED信号机；取代；透镜式色灯信号机

1　LED信号机的发展背景

自从LED即发光二极管面世以来，其独特的性能吸引着人们的注意力，是一种新型冷光源，较之传统灯丝色灯信号机有寿命长、绿色节能、颜色纯正等优点。2000年以后逐渐开始在铁路领域开始使用LED光源。从人们普通照明光源的转变，到公路交通信号、汽车尾灯及照明、手机显示屏等多方面的应用，LED已经成为日常生活的主要光源之一。在铁路领域，越来越多的应用LED，比如列车照明、多功能显示屏，地铁信号特别是LED铁路信号机正在大面积使用。

由于LED铁路信号机自身的优点，国内已有多家企业研究和生产LED铁路信号机，并有部分产品投放市场，开始在铁路线上使用。地铁公司也有大量使用的趋势，其中具有代表性的生产企业有上海铁大、重庆达成铁路器材公司等.

2　LED信号机的优点

LED信号机采用轻便、耐腐蚀的单灯铝合金机构，组合灵活，安装方便；显示1.52 km左右，色灯清晰可辨、安全可靠。相比传统的双灯双丝灯泡和透镜组，LED信号机具有以下优点。

2.1可靠性高

LED发光盘是用上百只发光二极管和数十条支路并联工作的，在使用中就是有个别二极管或支路发生故障不会影响信号机的正常显示，比之传统灯丝信号机提高了信号显示的可靠性。而传统的灯丝色等信号机一般开始点灯使用1 000~2 000 h，才开始更换信号机灯泡。但LED发光盘寿命是传统灯泡的50倍以上。

2.2节省电能

传统灯丝信号机灯泡耗电为25 W，而LED发光盘的耗电量不足信号灯泡的1/5。绿色、环保已经成为LED自身的名片。

2.3寿命长

信号灯泡的寿命一般在点燃1 000～2 000 h需更换。目前LED发光盘可达5万～10万h。使用寿命时间长，几乎成为免维护产品，大大提高了LED信号机在铁路领域的竞争力。

2.4聚焦稳定，无需调试灯光

LED发光盘的聚焦在产品设计和生产中已经确定，现场无需调整，给现场维修和使用带来方便。

3　LED信号机的缺点

（1）LED信号机价格昂贵，比之普通色灯信号机价格贵3～5倍。

（2）与既有点灯电路的兼容性有待提高、完善。比如即有的点灯电路中使用使用JZXC-H18型灯丝监督继电器，其工作电流为100 mA，释放电流为40 mA，使用LED发光盘后电流减少，继电器无法可靠吸起，需对电路或继电器加以修改。

（3）各生产厂家技术标准不统一。LED是新光源，其性能受环境条件、材料质量、生产工艺和电路设计影响较大。特别是每个生产企业突出自己产品的优势或某一技术领域进行垄断，生产出的产品各不相同。笔者建议各生产厂家应该统一标准、技术兼容。

4　LED信号机技术性能分析

LED信号机需满足铁道部颁发的《LED信号机构技术条件》《铁路灯光信号颜色》等技术指标的规定。

4.1灯光颜色

TB2081明确规定了铁路信号灯光为红、黄、绿、蓝、月白颜色范围，则LED信号机应符合这一规定范围，就目前使用情况来看，红、黄、绿、蓝能符合这一要求，而月白经多次测试，都超出其规定的颜色范围，有待研究提高。

4.2发光距离

发光强度决定发光距离，目前LED信号光源能够满足对远距离（一般在1 000 m以上）发出灯光信号的。因为它是有多个发光二极管组合而成，不像单个灯丝信号机发出的光那样聚合，所以有专家提出LED信号光源远距离看不聚合，有待提高。

4.3抗干扰性能

LED信号机对环境条件非常敏感，交流感应、雷电防护、电磁干扰还需进一步研究和试验，确保其稳定和铁路行车安全。在正常环境下列车运行时，具有一定的抗干扰能力。

4.4故障判断和报警

经现场多次试验，当LED信号机显示出现故障时能够及时准确地报警。但光衰至某一特定量时，应能示警并具有应急功能，确保维修前能继续显示灯光。在故障判断及报警方面，比之传统灯丝信号机还存在不完善的地方，有待提高。

5　LED信号机的原理、技术指标

5.1电路原理

LED信号机是有信号机械室供出稳定的交流电源，经室外点灯单元变成直流电源供LED发光二极管使用。电路的基本形式是变压器降压和整流电路组成。LED发光二极管电路为串联、并联相结合设计，将数个发光二极管与限流电阻串在一起，再将8组上述发光二极管组并联组成光源。

根据LED发光二极管的光电特性及考虑JZXCH18灯丝继电器的工作值，将每组LED发光二极管的电流控制在20 mA左右，即满足继电器正常吸起、落下。

5.2电路分析

计算机联锁系统通过接口柜驱动控制信号机的相应继电器，信号机通过接口柜向联锁系统提供灯丝继电器状态信息，即联锁采集。室外信号机通过信号电缆与室内设备在分线盘衔接组成。

5.3报警方式

LED灯采用光衰报警方式报警，即光强度低于部标10%，点灯控制器提供报警输出条件（模拟灯丝断丝报警），而且报警状态下LED信号机显示距离仍然满足铁道部在新《维规》标准之内。抗干扰电压不大于130 V，电源控制器无输出，避免了信号机误点亮发光。在灯盘电源输入安装了防雷元件，防止雷电侵入。

5.4LED信号机技术指标

（1）工作电压：A 220 V/ACB 12 V/DC

（2）耐压：端子对灯箱1 000 V 50 Hz正弦波有效值1 min

（3）绝缘电阻：正常绝缘电阻≧50 MΩ 潮湿绝缘电阻≧1.50 MΩ

（4）环境湿度：-40℃～+70℃

（5）相对湿度：不大于95%（+25℃）

（6）发光盘的光度性能符合TB/T2353《铁路信号灯发光强度》的标准

（7）显示距离正常条件下达到高柱：红、黄、绿≧1 600m；蓝、月白≧1 200 m；矮柱信号机：红、黄、绿≧1200m；蓝、月白≧900m

6　LED信号机发展趋势判断

LED信号作为一种新型的信号光源，越来越多地被铁路认可和使用。到底能否完全取代传统灯丝色灯信号，完全取决于其自身的可靠性和实用性，随着市场经济的不断发展，其自身价值和价格会在一个合理的区间发展。节能环保、长寿命、维修成本底等这些优势注定其有长足的发展空间和市场空间。任何新生事物会有其自身的缺点，随着时间的推移，LED信号机也将不断完善自己，在智能化、与信号联锁兼容性、安全可靠性方面得到发展与改进，笔者有理由相信LED信号会逐步替代灯丝色等信号。

7　　结束语

自发光二极管即LED问世以来，迅速地应用到人们日常生活中，起到越来越重要的作用。但在铁路信号中的广泛应用，仍需要长时间的试验、论证。目前，LED信号机无论结构、发光面积、光学性能、电源参数各不相同。急需有关部门组织专业人员尽快研究、制定LED信号机行业标准，制定统一技术要求。虽然机车信号和列控技术发展迅速，毕竟铁路运营仍需要安全可靠的地面信号来做保障，而LED信号机在铁路行业的应用也日渐凸显。而且广阔的的铁路市场，能够带动LED在铁路信号机方面的设计、研发，笔者有理由相信随着LED技术的不断提高，配套的电路设计、安全可靠地兼容技术会应用而生。

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U284.1

A

10.3969/j.issn.1672-6375.2016.04.008

2016-2-21

李致飞（1982-），男，土族，甘肃临夏人，大学本科，工程师，主要研究方向：铁路信号。