劉 繁

（中鐵三局集團(tuán)太原勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，太原 030001）

隨著鐵路信號(hào)的發(fā)展，LED光源的信號(hào)機(jī)以其環(huán)保節(jié)能、免維護(hù)、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)逐步取代傳統(tǒng)的以白熾為光源的色燈信號(hào)機(jī)。本文針對(duì)朔黃線擴(kuò)能改造工程中LED色燈信號(hào)機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行闡述分析，并提出相應(yīng)的解決措施與建議。

1 設(shè)備概況

朔黃鐵路西起山西省神池縣，東至河北省黃驊市，正線總長(zhǎng)近600 km，設(shè)計(jì)為國(guó)家I級(jí)干線、雙線電氣化鐵路。朔黃鐵路是我國(guó)西煤東運(yùn)大通道和神華集團(tuán)能源、運(yùn)輸一體化工程的重要組成部分，在全國(guó)路網(wǎng)中占有重要地位。

2010年朔黃鐵路公司對(duì)滄州西站進(jìn)行擴(kuò)能改造，滄州西站信號(hào)聯(lián)鎖制式為EI32-JD型二乘二取二計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備，站內(nèi)色燈信號(hào)機(jī)為鐵路LED色燈信號(hào)機(jī)。

2 存在問題

朔黃鐵路LED色燈信號(hào)機(jī)，由室內(nèi)與室外設(shè)備構(gòu)成。室內(nèi)設(shè)備由GTB2型隔離調(diào)壓報(bào)警單元和集中報(bào)警總機(jī)構(gòu)成，GTB型隔離調(diào)整變壓器用于給室外信號(hào)機(jī)供電，一次側(cè)電壓為AC220 V、二次側(cè)電壓為AC105～145 V，同時(shí)具備開關(guān)量報(bào)警輸出、短路保護(hù)切斷電源以及手動(dòng)復(fù)位等功能。集中報(bào)警總機(jī)用于信號(hào)機(jī)燈絲報(bào)警，可以顯示報(bào)警信號(hào)機(jī)的具體燈位，同時(shí)具備RS-485通信接口，供微機(jī)監(jiān)測(cè)使用。室外設(shè)備由室外點(diǎn)燈單元和發(fā)光盤構(gòu)成，點(diǎn)燈單元用于給發(fā)光盤供電，輸入電壓為103±2 V或輸出電壓為DC46±2 V，發(fā)光盤為信號(hào)機(jī)光源的重要組成部分，采用發(fā)光二極管并聯(lián)使用。LED色燈信號(hào)機(jī)工作原理如圖1所示。

LED色燈信號(hào)機(jī)其中一個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目是室外短路試驗(yàn)：在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)列車信號(hào)機(jī)開放允許燈光后，如果室外發(fā)生短路故障，GTB隔離調(diào)壓報(bào)警單元會(huì)自動(dòng)保護(hù)切斷供電，即室外信號(hào)機(jī)滅燈。列車信號(hào)繼電器LXJ為EI32-JD型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)LXJ帶有緩放時(shí)機(jī)，信號(hào)機(jī)滅燈后，列車信號(hào)繼電器LXJ不會(huì)立即落下。故障現(xiàn)象為室外信號(hào)機(jī)滅燈，控制臺(tái)控顯機(jī)仍然顯示允許信號(hào)開放，同時(shí)因列車信號(hào)繼電器LXJ不落下，電碼化會(huì)繼續(xù)向軌面發(fā)送允許信號(hào)碼。而在列車信號(hào)繼電器LXJ緩放過程中，如果故障解除，3 s后GTB隔離調(diào)壓報(bào)警單元會(huì)立即恢復(fù)供電，使信號(hào)自動(dòng)重復(fù)開放，不能夠滿足信號(hào)設(shè)備故障導(dǎo)向安全原則，嚴(yán)重危及行車安全。

3 原因分析

GTB2型隔離調(diào)壓報(bào)警單元具有短路（擊穿）防護(hù)功能，因LED光源內(nèi)阻較大，當(dāng)發(fā)生室外LED光源全部擊穿，或電源次級(jí)短路的滅燈故障，點(diǎn)燈回路中電流增加幅度不足以使室內(nèi)的保險(xiǎn)或斷路器分?jǐn)?，造成室外信?hào)機(jī)滅燈，而室內(nèi)燈絲繼電器DJ仍處于勵(lì)磁吸起狀態(tài)，導(dǎo)致信號(hào)室內(nèi)外顯示不一致而危及行車安全。在GTB隔離調(diào)壓報(bào)警單元中設(shè)計(jì)有短路（擊穿）切斷供電功能，即上述情況在禁止燈光時(shí)發(fā)生，檢測(cè)電路會(huì)切斷點(diǎn)燈輸出使燈絲繼電器失磁落下；當(dāng)上述情況在允許燈光時(shí)發(fā)生，則改點(diǎn)禁止燈光，以免失去禁止燈光的防護(hù)。

列車信號(hào)繼電器LXJ為JWXC-1700安全型繼電器，由計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)緩放時(shí)間為2.2 s；燈絲繼電器為JZXC-H18型緩放繼電器，緩放時(shí)間為0.1～0.15 s；聯(lián)鎖判斷燈絲繼電器DJ采集條件運(yùn)算周期為0.8 s。即列車信號(hào)繼電器LXJ可靠落下總時(shí)間為3.15 s，而GTB2型隔離調(diào)壓報(bào)警單元恢復(fù)供電時(shí)間為3 s。也就是當(dāng)列車信號(hào)機(jī)開放允許燈光，室外發(fā)生短路故障時(shí)，GTB2型隔離調(diào)壓報(bào)警單元自動(dòng)保護(hù)切斷供電3 s，燈絲繼電器DJ落下，室外信號(hào)機(jī)滅燈，而此時(shí)列車信號(hào)繼電器LXJ仍處于緩放吸起狀態(tài)，導(dǎo)致控制臺(tái)控顯機(jī)顯示與室外信號(hào)機(jī)顯示不一致。此時(shí)如果短路消除，GTB2型隔離調(diào)壓報(bào)警單元3 s后又自動(dòng)恢復(fù)供電，燈絲繼電器DJ重新吸起，而聯(lián)鎖機(jī)又采集到燈絲繼電器DJ吸起條件，會(huì)繼續(xù)驅(qū)動(dòng)列車信號(hào)繼電器LXJ吸起，導(dǎo)致信號(hào)自動(dòng)重復(fù)開放。各時(shí)間節(jié)點(diǎn)設(shè)備動(dòng)作狀態(tài)如圖2所示。

4 電路改進(jìn)

從上述電路原理和設(shè)備動(dòng)作狀態(tài)分析得出，如何與聯(lián)鎖設(shè)備更好結(jié)合，控制好列車信號(hào)繼電器LXJ緩放時(shí)間與LED信號(hào)機(jī)GTB2供電時(shí)機(jī)是整個(gè)問題的關(guān)鍵。因此在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施過程中，將GTB隔離調(diào)壓報(bào)警單元切斷供電門限值修改為5 s，能有效保證短路故障發(fā)生后列車信號(hào)繼電器LXJ可靠落下，防止室內(nèi)外信號(hào)顯示不一致及信號(hào)自動(dòng)重復(fù)開放，滿足信號(hào)設(shè)備故障導(dǎo)向安全。文中所述故障概率雖然及低，但一旦發(fā)生將嚴(yán)重危及行車安全。滄州西站修改信號(hào)機(jī)供電時(shí)機(jī)后，問題得到解決，使用至今現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定良好。改進(jìn)后設(shè)備動(dòng)作狀態(tài)如圖3所示。

LED信號(hào)機(jī)在能夠保證既有色燈信號(hào)機(jī)點(diǎn)燈電路特點(diǎn)的同時(shí)，又能充分發(fā)揮LED光源高效節(jié)能、壽命長(zhǎng)、免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，是鐵路色燈信號(hào)機(jī)發(fā)展的重要方向。使用LED發(fā)光二極管作為色燈信號(hào)機(jī)新光源，近年來還處于探索改進(jìn)階段，技術(shù)將會(huì)逐漸越來越成熟完善。