国外铁路LED信号机发展与应用

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1、国外铁路 LED 信号机发展与应用世界铁路l,一 j|lll|国外铁路 LED 信号机发展与应用成远:上海铁大电信设备有限公司,总经理,上海,200070摘要:发光二极管(LED)信号机相对于传统灯丝信号机具有节能,可视性好,免调整,免维护,寿命长等诸多技术经济优势,在美国,英国,德国,瑞士等国家铁路迅速推广应用.LED 的发光原理与灯泡不同,当 LED 直接替换灯泡时,需要解决功率匹配,灯丝检查,灯丝安全等问题,保证其兼容性.适时修改信号标准,以适应铁路信号安全要求,确保铁路运输安全.关键词:铁路信号机;发光二极管(LED);技术特点;兼容性1 国外主要发光二极管(LED)信号机及其技术特点

2、美国 GELcore 公司是 GE 照明与 EMCORE 公司的合资公司,创建于1999 年 1 月,是全球着名的 LED 产品供货商.GELcore 公司生产 RM425,RM475,RM485 三种类型的铁路 LED 发光盘(见图 1),其中 RM485 型采用窄光束,其光强和散角指标与我国铁路 TB/T2353 基本接近.盘面和现有的灯丝信号系统完全兼容.单个 LED 故障,其光损失小于 1%.RM4 型 LED 发光盘的供电电压有 10V(AC/DC)和 120V(AC)两种类型,电压范围较宽,设关闭电压,抗浪涌能力强,功率因数 90%,总谐波小于 20%,工作温度 4074C,抗振能

3、力符合 1999AREMA 和 MILSTD-833Method2007 标准,抗电干扰能力符合 AREMASectionl1.5.1 和 FCCTitle47中国铁路 CHINESERAILWAYS2007/5Section15ClassA 标准,抗潮湿能力符合 IP65 标准.RM485 型 LED发光盘参数见表 1.瑞士 ACOL 公司是专业生产LED 大功率灯具的厂家 ,长期致力于LED 研发和生产 ,产品品质优良 ,价图 1GELcore 公司的 LED 发光盘国外铁路 LED 信号机发展与应用成远表 1RM485 型各种 LED 颜色发光盘主要参数世界铁路l 稔 i秘 S龟一銎|.

5、标准,发光盘采用 RIGEL 公司的 LED 技术,光利用率高达 90%,独特的盖板和透镜设计,无需遮掩也不会产生灯光幻影.3.散角窄光束设计,确保显示距离大于 800m,并且可内部调节成宽角度,以适合短距离显示的需要.宽电压范围输入(AC78131V),亮度不变,灭灯后在 20ms 内即可迅速关闭.采用机械和电子鉴别装置,有效防止发光盘的错误安装.轴向光强为:红灯 850cd,黄灯 2600cd,绿灯 850cd.非亮灯状态的平均故障间隔时间(MTBF)大于 l5 年.当一条或多条支路故障时,产生非紧急报警.当发光盘电流大于 75mA 时产生紧急报警.其维护方法简便,每年只需清洁透镜.英国

7、.由于各种原因,此产品并未在我国得到使用.英国西屋铁路系统公司(WestinghouseRallSystemsLimited)生产的 Westled3000 系列LEDge-灯( 见图 3)有 200inln,125inln两种直径,输入电压 AC78131V,显示距离大于 800m,与现有的双灯丝灯泡兼容,采用双电源供电,全盘 88个 LED 分成两组 ,由两个独立电源供电.当 LED 发生 50%故障时 ,可产生输出报警信号,也可向联锁电路输出故障信号.灯盘安装有测试按钮,可对每个LED 供电电路进行检测,通过电阻调节,确保回路电流和灯泡相同.当电流小于50mA 时,输出报警信号.每年只需

8、维修检查一次.德国西门子公司生产的 LED 信号机主要与城市轻轨系统配套.其中LED70 型在隧道内使用 ,整个发光盘采用 30 个 LED,与具有透镜的ClassicSt70 型光学机构配合组成信号机.LEDl36 型则适合在隧道外使用,适用速度可达 l20km/h 或 l60km/h,发光盘由 60 个 LED 组成.LED发光盘设计与双丝灯泡兼容,并设有白天/夜间开关,可根据时间和天气变化调节发光亮度.控制电路具有闪图 2VMSL 型铁路 LED 信号机图 3 西屋公司的 LED 信号灯中国铁路 CHINESERAILWAYS2007/5世界铁路忸WorldRailways烁工作模式,可

9、产生闪光信号,满足城市轻轨对信号的控制要求.英国 SignalH0use 公司开发的铁路干线 LED 信号机(见图 4),采用亮度反馈控制技术,满足英国铁路信号机的亮度标准,其信号色坐标可在整个温度范围内达 p 际准要求.它设有检测电路,当显示偏离标准时,电路自动关闭.电路关闭后,具有很小的空载电流.发光盘可设计成适合任何交流电压,其装置元件少,可靠性高,具有恒功率控制功能和寿命告警功能,适合在标准基座上安装.加拿大运输部运输发展中心专门就平交道口 LED 信号显示技术立项进行深入研究,并制定了技术标准,美国,英国也制定了相应的 LED 道口信号技术标准.2004 年 lGELcore 公司为

10、美国铁路客运公司 Amtrak)在东北走廊的宾夕法尼亚纽约,德拉瓦,马里兰等地安装了像 3 和 RM4 型LED 信号机. 同年,英国 TubeLines铁路客运公司向西屋公司订购了数十套 125mm 规格的 EE1)信号机,安装在伦敦地铁 Jubileej4N:线上 ,替代灯丝信号机.目前,已有数以万计的LED 信号机在美国 ,英国, 法国,德国,澳大利亚等国投入使用.3 铁路 LED 信号机应用中的主要问题早期 LED 信号机的主要问题反映在 LED 的光学参数上 ,英国专家 H.Barton 在第六届铁路线路,信号及构筑物维护与更新国际会议上指出 ,黄色 LED 的色坐标随温度变化较大

11、,可能超出铁路标准规定范围.LED 的发光原理和灯泡不同,对 LED 显示效果的评估不能沿用原有的方法.随着LED 的技术发展 ,LED 光学问题已基本得到解决.目前,LED 在铁路应用中主要存在以下问题.(1)功率匹配. 由于 LED 的发光效率高,在同等光强下,LED 发光盘需要的功率比白炽灯泡小.如用 LED替换 25W 灯泡时 ,大约需要 48W.电压和电流决定功率的大小,当控制电路的输出电压一定时,由于灯丝继电器的工作需要,电流不能减小.因此,直接替换遇到了困难,为了与既有设备直接接口,可能要人为增大LED 发光盘的功耗 .这不仅丧失了LED 节能的优点 ,也增加了发光盘的发热,缩短

12、了发光盘的使用寿命.(2)灯丝检查. 铁路信号机应具备的基本功能是在灯点亮时进行热丝检查,用于确认信号已正确显示.在灯熄灭时进行冷丝检查,用于检查灯丝是否完整,预防信号不能开放.考虑到设备兼容,同样需要对 LED信号机的灯丝检查功能.但对 LED发光盘进行灯丝检查时,情况和灯泡不同,冷丝检查一般可用脉冲电流进行.由于脉冲检查电流小,不会点亮灯泡信号机.而在 LED 信号机中,脉冲检查可使 LED 产生可见光 .中国铁路 CHINESERAILWAYS2007/5国外铁路 LED 信号机发展与应用成远灭灯状态下产生可见光,在铁路信号中是绝不允许的.(3)灯丝安全. 灯泡由灯丝发热而亮灯,具有明显

13、的两值特性,灯丝正常状态亮灯,断丝而灭灯.而 LED发光盘本身不具有明显的两值特性,当 LED 部分短路时 ,其电流增加而亮度减小.而且 LED 还容易受干扰或感应而亮灯,存在安全问题.4 结束语铁路信号采用 LED 技术, 具有节能,可视性好,免调整,免维护,长寿命等优点,发展前景良好.LED 具有和白炽灯泡完全不同的特性,但 LED直接替换灯泡需要研究新的电路和控制方式,才能充分发挥其优势.LED作为新型光源,只要设计合理,使用适当,同样具有可靠的故障安全特性.参考文献【1】H.Barton.LedClusterTechnologyinailwaySignalling.TheSixthIn

14、ternationalConferenceonMaintenanceenewalofPermanentWay,PowerEarthworks,2OO5【2】J.Liebscher,(SiemensAG,Germany)D.Zimmermann.Source.Photometricdesignofcolourlightsignals:SignalundDrahtV96,n12,20045】Petit,Williama.WaysideLEDsignalsWhyitsharderthanitlooks.ailwayTrackandStructures,2002【4】DTI,PeportofaDTIglobalwachmission,2005【5】Petit,WilliamA.WaysideLEDsigrialsWhyitsharderthanitlooks.P.ailwayTrackandStructures,2002责任编辑陈晓云收稿日期 2007-0404

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