国外ＬＥＤ信号机的发展与应用 尹楠 北京铁路局天津电务段天津３００１４０ 【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】铁路信号机发光二板管（ＬＥＤ） 灯丝检查 中图分类号：Ｕ２８４．１文献标识码：Ｂ文章编号：１００９－４０６７（２０１３）０１—５６—０１ １、国外发光二极管（ＬＥＤ）信号机及其技术特点 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，是全球著名的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，其中ＲＭ４８５型采用窄光 束，其光强和散角指标与我国铁路ＴＢ／Ｉ＇２３５３基本接近。盘面和现有的灯 丝信号系统完全兼容。单个ＬＦＤ故障，其光损失小于１％。 ＲＭ４型ＬＥＤ发光盘的供电电压有１０Ｖ（ＡＣ／Ｄｅ）和１２０Ｖ（Ａｃ）两种类型， 电压范围较宽，设有关闭电压，抗浪涌能力强，功率因数９０％，总谐波 小于２０％，工作温度４ｏ～７４℃，抗振能力符合１９９９ＡＲＥＭＡ和 ＭＴＩ—ＳＴＤ一８３３Ｍｅｔｈｏｄ２００７标准，抗电干扰能力符合ＡＲＦＭＡＳｅｃｔｉｏｎ１１．５．１ 和ＦＣＣ Ｔｉｄｅ ４７ Ｓｅｃｉｔｏｎ １５ Ｃｌａｓｓ Ａ标准，抗潮湿能力符合ＩＰ６５标准。 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，价格优惠该公司专为高速铁路研制了窄光 束ＬＥＤ发光模块。 英国Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｍｅｓｓａｇｅ Ｓｉｇ￣ｓ Ｌｉｍｉｔｅｄ公司生产的ＶＭＳＬ型铁路ＬＥＤ信 号机，符合英国铁路路网公司的ＲＴ／Ｅ／Ｓ／１００６２标准，发光盘采用ＲＴＧＥＩ 公司的ＬＥＤ技术，光利用率高达９０￣ｔ９，独特的盖板和透镜设计，无需遮 掩也不会产生灯光幻影。适合短距离显示的需要。宽电压范围输入 （ＡＣ７８～１３１Ｖ），亮度不变，灭灯后在２０Ｉｎ８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８５０ｅｄ， 黄灯２６００ｃｄ，绿灯８５０ ｃｄ。非亮灯状态的平均故障间隔时间（ＭＴＢＦ）大于 １５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Ｒｏｘｂｏｍ集团下属的Ｄｉａｌｌｉｇｈｔ公司曾专为我国设计８９２系列ＬＥＤ 铁路发光盘，其光强和散角符合我国铁路标准，可提供红、绿、黄、蓝、 自５种颜色，供电电压ＡＣ１２Ｖ，具有功率因素校正、有效减低谐波干扰 等功能。发光为集束而式结构，光线聚焦利用现有信号机透镜，灯丝检 测采用Ｌ．Ｏ．Ｄ兼容万式嘘拟继电器油于各种原因，此产品并未在我国得 到使用。 英国西屋铁路系统公司（Ｗｅｓｉｔｎｇｈｏｕｓｅ Ｒａｉｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｌｉｍｉｔｅｄ）生产的 Ｗｅｓｌｆｅｄ ３０００系列ＬＥＤ信号灯有２００１／ｌｒｔｌ，１２５ｍｍ两种直径，输入电压 ＡＣ７８～１３１Ｖ，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３Ｏ个ＬＥＤ，与具有透镜的Ｃｌａｓｓｉｃ Ｓｔ７０型光学机构配合组成信号机ＬＥＤ １３６型则适合在隧道外使用，适用 速度可达１２０ ｋｍ／ｈ或１６０ｋｍ／ｈ，发光盘由６ｏ个ＬＥＤ组成。ＬＥＤ发光盘 设计与双丝灯泡兼容，并设有自天腋间开关，可根据时间和天气变化调 节发光亮度控制电路具有闪烁工作模式，可产生闪光信号，满足城市轻 轨对信号的控制要求 英国Ｓｉｇｎａｌ Ｈｏｕｓｅ公司开发的铁路干线ＬＥＤ信号机，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 度范围内达到标准要求。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 ５６ 中国电子商务．．２０１３・０１ 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。 ２、国外铁路ＬＥＤ信号机应用状况 加拿人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，关国、英国也制定了相应的ＬＥＤ道 Ｅｌ信号技术标准２００４年，ＧＥＬｃｏｒｅ公司为英国铁路客运公司（Ａｍｔ￣ｋ）在东 北走廊的宾夕法尼亚、纽约、德拉瓦、马里兰等地安装了ＴＲ３和ＲＭ４型 ＥＬＤ信号机同年，英国Ｔｕｂｅ Ｌｉｎｅｓ铁路客运公司向西屋公司订购了数十 套１２５ｍｍ规格的ＬＥＤ信号机，安装在伦敦地铁Ｊｕｂｉｌｅｅ延长线上，替代 灯丝信号机。日前，已有数以万计的ＬＥＤ信号机在美国、英国、法国、 德国、澳人利亚等国投入使用。 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的光学参数匕＇英国专家 Ｈ．Ｂｕｒｔｏｎ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，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日前，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２５ ｗ灯泡时，大约需要４～ ８Ｗ。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。在灯熄火时进行冷丝检查，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。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。 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】ａ．Ｂａｒｔｏｎ Ｌｅｄ Ｃｌｕｓｔｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｒａｉｌｗａｙ ＳｉｇｎａＩｌｉｎｇ． Ｔｈｅ Ｓｉｘ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ”Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ＆Ｒｅｎｅｗａｌ ０ｆ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｗａｙ，Ｐｏｗｅｒ＆Ｓｉｇｎａ１Ｉｉｎｇ，Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ＆Ｅａｒｔｈｗｏｒｋｓ”，２０１０． ［２】Ｊ．Ｌｉｅｂｓｃｈｅｒ，Ｄ．Ｚｉｍｍｅｒｍａｎｎ．Ｐｈｏｔｏ ｍｅｔｒｉｃ ｄｅＳｉｇｎ ｏｆ ｃｏｌｏｒ １ ｉｇｈｔ Ｓｉｇｎａ１ Ｓ．Ｓｉｇｎａ１ ｕｎｄ Ｄｒａｈｔ ｖ ９６．２００９．
