LED铁路信号光源应用技术的思考

李建吉

[摘 要]LED具有安装简单、免维修、光效高、寿命长的特点，可以将其应用于铁路信号光源中。基于此，本文将以驱动光源设计、驱动单元设计、驱动界限设计为切入点，深入探究LED铁路信号光源具体的应用技术，旨在能够更换传统的铁路信号光源装置，为铁路运输的安全性提供基本保障。

[关键词]LED；信号光源；驱动设计

中图分类号：S875 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）24-0211-01

前言

多年以来，我国铁路一直将白炽灯作为信号源的主要设备，虽然其成本较低，但是能耗较大、寿命短、易发热、可靠性差，如果使用25W的白炽灯，其中有90%的电能会被浪费。与之相比，LED灯安全环保、热量小、强度大、寿命长同时可靠性高，在应用的过程中其所消耗的电能不足0.1W，能够节省50%的电能，从而节约资源与成本。除此之外，LED灯具的材料是无毒的，并且可以被回收利用，因此能够替代传统的白炽灯。

1.LED铁路信号驱动光源的设计

LED灯具的使用寿命是传统信号灯具寿命的100倍，将其应用在铁路信号光源中，能够降低更换信号灯具的频率，甚至能够在工作中实现免维修的工作目标，减少工作人员的工作强度。LED的光谱基本上均集中在可见光段，所以具有较高的发光效率，与此同时采用稳压器便来提高其发光的稳定性，并延长光度的可视距离，从而能够为列车的运行提供安全保障。

但是，与白炽灯相比，为了能够保证LED持续处于工作状态中，需要使用专业的驱动电源。具体来说，LED所使用的是几伏的低电压，当其与AC220V的电源相互连接时，就需要使用专门的驱动装置完成降压。通常情况下，实现驱动电路的方式有两种，一种是恒压驱动，另一种则是恒流驱动，其中可靠性更强的为恒流驱动。如果驱动装置的实际电压比负载电压高，则LED闪烁的问题将会被减弱，在设计电路的过程中，具体方式为：电路由LED、电感L1、电容C1～C3、电阻R1～R3、集成芯片、二极管D构成，其中R1负责对电流采样，R2、R3则主要负责过压保护，如图1所示。工作原理为：当MOS管的处于导通状态时，D则不导通，同时从电源开始，电流回路就會经过R1、LED、电感L1、MOS管最后会回到电源，所以当点亮LED时电感L1可以进行储能。如果MOS管处于截止状态，电感L1就会使二极管处于导通状态，并通过R1、电感L1、LED形成具体的电流回路，此时由于电源无法为其提供电能，就会利用电感L1的储能将LED点亮。

2.LED铁路信号驱动单元的设计

在设计驱动单元时，实际上并没有将相关电路、信号点灯电路改变，而是将其将其分为行车信号驱动单元、调车信号驱动单元两类。在铁路信号光源的系统中，驱动单元的主要作用就是为LED铁路信号装置提供电源，其中行车信号机构与行车信号驱动单元对应，而调车信号机构与调车信号驱动单元对应，同一个调车单元会对两个LED进行控制。在实际设计与应用的过程中，驱动单元具有安装便捷、安全可靠、节能环保、免调试、寿命长等优势。

驱动单元简称为LDX，L表示信号机构、D表示驱动单元、X表示行车单元，主要的技术参数包括以下内容：（1）电压范围在200V～230V之间；（2）输出的电流为600mA～650mA，电压为10V；（3）绝缘电阻需要等于100MΩ；（4）电缆的控制长度为：站内长度5km、区间长度需要控制在3km～10km之间，但如果需要加装隔离变压器，则区间的长度需要控制在12km左右。在应用的过程中，如果远距离的电线路降低程度较大，则可以通过隔离变压器提高电压，以此来满足LED的驱动需求。在驱动单元的设计中，单灯变压器的型号为BXG-50，而在多灯共用同一变压器的情况下，其型号为BG2-320。对于环境条件而言，驱动单元需要在无导电尘埃、无有害气体、无破坏绝缘、无腐蚀金属的环境中使用，同时其海拔高度需要在2500m以下，环境温度控制在-40℃～+60℃之间，相对湿度在90%以下，而其振动频率要在10Hz～200Hz之间，加速的幅度值为20m/s？。只有在这样的环境中，LED铁路信号驱动单元才能够更加充分的发挥其自身的作用，为铁路信号光源的运行提供充分的、合适的电源。

3.LED铁路信号驱动接线的设计

结合上文的内容，驱动单元分为行车信号驱动单元、调车信号驱动单元，所有其接线方式存在一定的差异，其接线方式分别为：

（1）行车驱动接线设计。行车驱动单元接线系统主要是由主副光源转换继电器组成、电源变压器构成。如果主光源处于点亮状态时，其中的继电器装置就会吸起，通过其接点将副光源电路切断；如果主光源出于灭灯状态时，其中的继电器就会落下，此时接点就可以将副光源的电路接通，并自动将副光源点亮。为了能够使驱动光源的寿命与LED灯具相匹配，其形成驱动电源会以室内报警、自动转换、自动备份等方式延长其寿命。当行车单元在站内时，其中的3端子、4端子则不需要接线；当行车单元用于区间时，则需要将2端子、3端子、4端子连接起来，而8端子与10端子则主要负责副光源的报警，此时9端子主要用于列车信号的联锁，11端子、12端子主要用于列车的进路光源信号控制。

（2）调车驱动接线设计。在调车驱动单元中，其月白灯、蓝灯同时被同一单元控制。如果调车驱动单元点亮月白灯时，其1端子、2端子的电源为输入状态、5端子与6端子完成接线；如果调车驱动单元点亮蓝灯时，则11端子、12端子的电源输入，7端子与8端子完成接线；假若主光源发生故障，系统中的继电器就会自动落下，将副光源回路接通的同时还会发出报警。

结语

综上所述，随着科技的发展，铁路信号光源的灯具逐渐由传统的白炽灯转变为LED灯，能够节约电能与经济成本。以此为基础，在应用LED灯具时，充分利用了其自身的优势，优化了驱动光源的设计、驱动单元的设计以及的驱动接线的设计，省略了变压器等装置，提高了铁路信号源的科技性、环保性、时代性。所以，为了能够促进我国铁路运输的安全发展，可以将文中的技术应用在信号光源的设计中。

参考文献

[1] 李致飞.论LED铁路信号机能否取代传统透镜式色灯信号机[J].甘肃科技纵横，2016，45（04）：24-26.

[2] 郑秀婷.LED铁路信号机构光学参数受环境温度影响研究[J].铁道技术监督，2015，43（06）：21-23.