朔黄线LED信号机存在问题的分析与改进

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摘 要：针对朔黄铁路LED信号机存在问题进行了原因分析与改进。
关键词：LED信号机 存在问题 原因分析 改进
中图分类号：TN91 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）01（c）-0029-02
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了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了阐述分析，并提出了一些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工程施工，沧州西站信号联锁制式为北京交大微联公司的EI32-JD型二乘二取二微机联锁设备，站内色灯信号机为北京蓝天创通科技有限公司的铁路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AC105 V～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103V±2V或输出电压DC46V±2V，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（见图1）。
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型微机联锁驱动，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，电码化会继续向轨面发送允许信号码型。而在列车信号继电器LXJ缓放过程中，如果故障解除，3S后GTB隔离调压报警单元会立即恢复供电，导致信号自动重复开放，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光源的内阻较大，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而导致信号室内外显示不一致危及行车安全的情况发生。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，由微机联锁设备驱动，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（见图2）。
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的结合，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，防止了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。本文中这种故障虽然概率及低，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（见图3）。
LED信号机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、长寿命、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，近年来我们还处于探索改进阶段，技术将会逐渐越来越成熟完善。