铁路信号设备技术文件.docx
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铁路信号设备技术文件
●9合1盘式智能主副双灯丝转换大功率LED铁路信号光源
●点式智能主副双灯丝转换大功率LED铁路信号光源
●铁路信号机通用电源电子变换器
——技术文件
中国.常州市志涵铁路信号器材有限公司.江苏
目录
1、第一章：
技术规格说明.................................................................2
2、第二章：
九合一大功率LED双灯丝转换信号光源技术要点-------6
3、第三章：
参数表----------------------------------------------------------13
4、第四章：
LED铁路信号机构及光源安装---------------------------18
5、第五章：
产品使用技术说明-------------------------------------------21
第一章技术规格说明书
）
产品技术优势：
1：
不改变铁路原有的白炽灯信号灯点灯电路、供电电压及点灯输出电压和原有的信号机兼容。
信号光源发光强度不受安装距离和电网电压波动的影响。
方便信号维修人员的使用和改装；
2：
采用先进的具有AC/DC、DC/DC、MCU、PFC、SPD、EMC、RSL等电路形式，点灯系统在高压AC160V-AC305V直供（取消灯丝变压器）或者AC7V-AC20V（满载电压、低压，使用原BX1-34灯丝变压器或者原点灯单元、也就是不改变原有点灯电路）宽电压范围内正常工作。
电源电子变换器可完全替代现有效率较低的铁路信号工频变压器，并且实际施工中的连线方式不受安装距离的影响；
3：
报警采用继电器跌落式报警方式，确保在任何故障情况下能可靠报警，报警方式和现有的信号机相同，配合灯丝报警系统可实现报警到架或报警到位。
报警检测手段完善，包括空载关闭（开路）报警、50%损坏报警时关闭主光源LED驱动电路，启动副光源，实现双灯丝主副转换等技术功能；
电流检测报警电路
4：
LED信号光源工作时，线路电流小，长距离（25km以内）传输时不受供电电压和安装距离的影响，适合大长区间使用。
空载电流小，能在线缆条件差的条件下工作，适合现场条件；
5：
专用的门限控制和感应消除电路，发光盘即使在较强的感应条件下不会亮灯，门限电压设定在165±5V（根据不同区域，门槛电压可设定）；
6：
采用宽电压AC165V--305V（铁路工频变压器输出AC7V-AC20V）输入，直流恒压输出（DC14.5V±0.5V），高频LED恒流驱动，LED显示无频闪现象。
LED采用国际知名品牌，寿命长，亮度高、发光强度稳定、穿透力强、节能等优点，可实现零维修。
7：
直接与现场使用的原铸铁、铝合金、SMC复合信号机构兼容，不改变原供电点电路，只需取消原机构灯丝转换继电器和滤色玻璃，更换外部菲涅尔透镜为LED信号机防护玻璃即可，操作简单，
技术规格及产品说明：
1：
系统设备的机械结构、设计规范和设备制造工艺符合TB/T3242-2010《LED铁路通信信号机构通用技术条件）等标准。
2：
信号光源的印制线路板均有电路名称及所有元器件标志，所有电子元器件均符合安全规范标准。
LED光源控制电路、LED驱动电路芯片、主要器件采用国外知名制造商（TI、LTC、ON、IR等）生产，使用条件符合铁路安全标准。
3：
图纸、资料所使用的文字符号及标志均使用中文符号且完全一致；
7：
LED信号光源原理：
大功率LED信号光源的光源部分是在直径132mm圆形的铝基板上按一定的规律分布了9颗1WLED，发光盘的基本电路方框图所示：
单一大功率LED驱动电路示意图
铁路信号灯电源电子变换器及其连接图如下：
由于LED均采用独立的恒流驱动，即使有50%发生开路、短路故障，也不会影响信号的整体性能和室内信号机械室灯丝继电器工作状态，当LED损坏50%时，LED信号光源控制部分将切断主光源，启动副光源LED。
LED工作在高频状态下无频闪现象。
当信号灯处于灭灯状态情况下，即使外部有165±5V以下干扰电压不会点亮光源，只有信号开放时，线路电压大于AC165V以上才能点亮光源。
电路采用电磁兼容（EMC）设计，具有较强的抗电磁干扰能力和抗浪涌（SPD）能力，完全达到GB/T17262-1998标准中A级防护要求，其原理如下方框图：
第二章：
九合一大功率LED双灯丝转换信号光源
技术要点
（一）简介
九合一大功率LED铁路信号灯通用型铁路信号机电源电子变换器和LED光源适用于铝合金信号机构、铸铁信号机构、复合材料SMC信号机构等。
九合一大功率LED信号光源采用9颗1WLED、用以取代传统的白炽灯、卤素灯双丝信号灯泡和透镜组，从而彻底消除灯丝断丝和调距这一多发性的信号故障。
9合1大功率LED单一芯片的信号光源在2010年8月产品所有技术指标均通过铁道部产品质量监督检验中心通信信号检测。
9合1大功率LED信号光源，在经过几年铁路现场使用，结合现有的相关标准，经过多次技术修改和铁路部门的专家、技术人员合理化的建议，同时系统地消化铁路信号相关技术，吸取经验和教训，再根据铁路行车导向安全这一原则，利用单片机技术研发了九合一大功率铁路信号光源双灯丝转换控制系统。
本产品技术基于铁路现场应用、实用、安全、可靠、节能、长寿命、性价比高的原则，兼容目前铁路现场现有控制系统。
（二）LED信号灯显著特点：
1：
可靠性高
信号光源是由半导体发光管组成，在使用中即使有1/3LED发生短路、开路损坏也不会影响正常显示，提高了信号显示的可靠性。
2：
寿命长
传统双丝灯泡的主丝寿命为1000小时，副丝为200小时，而LED发光寿命理论寿命为100000小时，是灯泡的100倍。
使用LED信号灯后免除了经常更换灯泡的麻烦，且有利于实现免维护。
3：
节能
传统的信号灯耗电约25W，而LED信号光源耗电量小于15W（高柱）和9W（矮型），耗散功率几乎是白炽灯泡的三分之一。
4：
安全
由于信号灯泡的使用寿命只有1000小时左右，必须频繁更换，对列车的行车安全和信号灯维护人员的安全构成很大的威胁。
而LED信号光源使用寿命长（大于50000小时），工作稳定，基本上免于维护，从而节省了人力、物力等。
5：
聚焦稳定
LED信号光源的聚焦状态在产品设计、生产中已经确定，现场不需要调整，给安装与使用带来很大的方便，并能始终保持良好的聚焦状态。
6：
光度性好
LED信号灯透镜采用独特的组合式设计，出光光圈饱满，出光角度水平和垂直角度≥2°10、≤小于5°,当信号光源上的LED损坏三分之一后，出光角度保持不变，完全符合铁路部门的相关标准要求。
发光盘及其透镜除有轴向主光束外，还有多余的付光束，有利于增强主光束散角之外以及近光显示效果。
透镜材料选择进口高品质的光学塑料材料，透光性能大于92%、耐高低温环境下工作、抗脆性好、使用寿命长等特点。
7：
无冲击电流
LED信号光源点灯时没有灯泡信号灯冷丝状态的冲击电流，有利于延长供电装置的使用寿命，并减少对环境的电磁污染。
8：
报警
当LED损坏50%时，信号光源控制电路关断主光源电源，并提供一组报警回路，同时启动副光源保持信号继续开放，室内灯丝继电器继续吸合。
大功率LED铁路信号产品
9；安装形式
a：
高柱信号光源为适用于高柱透镜色灯信号机构内，取代直丝信号灯泡和透镜组的信号光源。
b：
矮型信号光源为适用于矮型透镜色灯信号机构内，取代直丝信号灯泡和透镜组的信号光源。
（四）技术指标及正常工作条件
1：
工作电压：
AC165V--AC305V或AC7V-AC20V50Hz.
工作电流：
AC220V，125mA±10mA
AC14V，2A±0.15A。
2：
耐压：
端子对机构外壳±3000V50Hz弦波有效值1分钟。
3：
绝缘电阻：
正常绝缘电阻≥300Μ;潮湿绝缘电阻≥5ΜΩ。
4：
与铁路现有的微机联锁电路兼容。
当点灯单元损坏50%时，光源内部报警继电器落下，形成闭合报警回路。
另一组继电器接通副光源工作，确保信号机械室室内继电器要可靠地工作。
5：
环境温度：
-50°C—+80°C。
6：
相对湿度：
不大于95%（+25°C）。
7：
信号光源的光度性能符合TB/T2353-1993的规定。
8：
信号光源的灯光颜色符合TB/T2081-1989的规定。
9：
光源的抗电磁干扰、浪涌抗扰度、静电、射频电磁场、射频场感应、电快速脉冲群、抗雷击等测试符合GB/T17626等的规定。
10：
产品执行标准：
TB/T3242-2010《LED铁路信号机构通用技术条件》、GB/T17626.5—1999、TB/T3073、IEC61000-4-5、《透镜式色灯信号机构及信号表示器》（TB/T1413-2001）、《铁路灯光信号颜色》（TB/T2081-1989）等。
11：
环境要求：
设备在下列环境条件下可靠工作：
类别
室内
环境温度
-50°C--+80°C
相对湿度
不大于95%（25°C）
大气压力
不低于70Kpa（海拔高度不超过5000m）
。
铝合金机构和SMC机构外形图
五：
与路内部分常用的灯丝变压器、点灯单元接线示意图
配套西安博瑞特点灯单元4线接线示意图
其中：
9合1光源左边万可端子1、2接AC7V-20V电源，4、5端子接光源内部继电器常闭端子，与西安博瑞特4线点灯单元连接。
在光源正常工作状态下，4、5端子处于断开。
5、6端子为光源内部继电器常开端子，在光源正常工作状态下闭合，5号端子为公共端。
配套西安博瑞特点灯单元3线接线示意图
其中：
9合1LED信号光源万可端子左边1、2接电源，将1或者2号端子与5号端子跨接（5号端子是光源内部继电器公共端），4或者6号端子与3线点灯单元连接即可。
九合一大功率LED铁路信号机构正在常温状态下通电试验中
第三章：
参数表
（及与白炽灯、小功率LED信号灯参数对照表）
自保护功能
电压反向保护
有
合格
短路保护
有
合格
开路保护
有
合格
瞬间过压
AV270V
有
合格
环境检测
-50°C
通电
通过铁道部产品检测
存贮
合格
实际存贮>1000t
+75°C
通电
150t
合格
通过铁道部产品检测
常温25度
通电
500t
合格
通过铁道部产品检测
盐雾测试
合格
通过铁道部产品检测
振动测试
10-200Hz
合格
通过铁道部产品检测
绝缘测试
DC2000V
合格
通过铁道部产品检测
冲击测试
gn=50
合格
自测
跌落测试
合格
自测
喷淋测试
合格
通过铁道部产品检测
大功率铁路信号光源在调试中：
第四章：
LED铁路信号机构及光源安装
一：
高柱与矮型发光盘的安装办法
1.1：
安装方法之一—提供铸铁和铝合金、SMC复合材料LED信号机构的安装
1.1.1打开机构后箱门
1.1.2确认欲安装的信号光源的灯光颜色与该灯位固定卡圈上的鉴别销的销位以及该灯位所规定的颜色应完全一致
1.1.3将LED光源下方两个固定孔与机构内的原白炽灯泡座螺丝固定孔相对应，分别用M6×20mm的螺丝旋紧。
1.2：
安装方法之二——用于将传统的铸铁和铝合金、SMC复合材料信号机构改装为LED信号机的安装。
1.2.1拆下遮檐及透镜框上的菲涅尔透镜、滤色玻璃、白炽灯座（透镜和灯泡的灯座均不再使用）。
1.2.2清洁透镜框孔的端面，将LED信号灯防护玻璃、密封垫与灯箱对准装入，并用三只M6×35mm的螺丝和M6×16的螺丝将玻璃边上的盘条紧固，然后将遮檐再装上。
1.2.3打开机构后箱门，面向机构后箱门，从后箱门将信号光源位置摆正，将信号光源从后面装入机构内，对准透镜框原灯座固定孔，用两只M6×20mm的螺丝紧固即可。
二：
接线与启用
九合一LED信号光源，无论是高柱的低压接线还是矮型高压接线，不需要区分电源的正负和L（火）、N（零）线，只要将两根电源线正确地接在光源防护罩电源端子上（贴有不干胶接线标志）和所使用的电源电压是否相符即可，信号光源使用的是原灯丝信号灯变压器次级AC14V电压，或使用配套的电子变换器的DC14.5V电源。
矮型信号光源也可直接将AC220V供电接入光源防护罩电源端子上即可。
值得一提的是：
切不可将电源接线端子与报警输出接线端子混淆。
同时，也要区分开信号光源的颜色，本信号光源除了有鉴别销区分灯的颜色外，还在每种信号光源的防护罩上喷涂了相应的颜色涂料，以供安装时区分（对原线路上在使用的信号机构提供的LED光源没有鉴别销功能，如需提供必须同时更换随LED光源配套的透镜框。
其透镜框费用另行收费）。
当接线无误后，即可投入正常使用。
光源的拆卸
高柱和矮型信号光源的拆卸，当需要将发光盘卸下时，打开机构的后箱门，先拆掉端子上的导线，再将信号光源下方固定的两只M6的螺丝旋掉，将信号信号光源从后面轻轻取下即可。
三：
注意事项
3.1本产品LED铁路信号光源取代原白炽灯灯泡和卤素灯泡，能适应原6502和微机联锁系统点灯电路。
3.2LED信号光源的驱动电源，为与其配套的信号光源专用电源。
该电源与LED信号控制线路合为一体，输出的是稳定的DC14.5V直流电压、3.5A电流，不仅性能稳定可靠，而且适用于电压波动很大的区段和原信号灯泡，使用方便，现场不需要调整。
3.3LED信号光源设计有EMC、EMI、SPD、PFC等功能电路。
3.4AC7V-AC20V供电的LED信号电源具有4级防雷保护。
3.5与路内使用的多家公司的铝合金信号机构、铸铁信号机构、SMC复合材料机构配套。
若由于老设备改造，其安装尺寸完全与传统的铸铁信号机构兼容。
第五章：
产品使用技术说明
1、安装方便：
在原铁路白炽灯泡信号机构（铸铁、铸铝、SMC复合材料）上改造方便简单。
只要将原163（矮型163，高柱212）菲涅尔透镜和139滤色玻璃、白炽灯泡座取消，更换上163（212）LED信号光源防护玻璃，将大功率LED信号光源安装在原白炽灯泡灯座的位置即可。
不用调焦。
2、不改变原有的点灯电路，不需要改变原有的灯丝变压器或者点灯单元。
3、大功率LED信号光源提供4种报警形式供铁路用户选择：
a：
直接取样信号光源工作电流，正常状态下工作电流>110mA-140mA（AC220V端），当损坏50%以上时，转换至副光源工作，其工作电流符合信号机械室灯丝继电器工作电流>110mA，使室内灯丝继电器可靠工作。
b:
配合西安博瑞特3线或四线LED专用点灯单元检测大功率LED信号光源开关量信号；
c:
提供一组常开和常闭开关信号供用户选择其他报警形式。
d:
为了提高铁路LED信号光源在现场应用可靠性和更高的安全性，我们汇聚铁路部门电务和信号方面的专业技术人员，将光源控制部分技术采用单片机控制、室内联动的微控技术应用到光源上来，室外每只光源有编码信号发送给信号机械室内集中控制报警器，具有每一个信号灯位故障显示、电流检测、电压检测、光源工作状态检测等功能，使LED信号光源与室内联动，是真正实现：
铁路行车导向安全。
（本功能产品正在研发阶段）
4、光通量高，穿透力强、可视距离远，特别适用于目前雾霾严重的环境下。
5、节能效果明显。
适用6502电路和微机联锁控制，大功率LED信号光源整体耗散功率小于9W左右，远小于白炽灯泡耗散功率25W。
适用于一些厂矿企业和地方铁路、城市轨道交通等，小功率LED信号光源耗散功率小于7W。
LED光源发光强度在工作电压范围内不会因电压的变化而改变（即光通量恒定），且发光强度可根据用户需求可以调整光通量的高低。
6、光源兼容国内多家铸铁、铸铝、SMC复合材料机构的产品，可以现场施工将白炽灯泡光源更换为LED光源，安装方便快捷。
7、工作电压范围广：
a:
光源工作电压AC7V-AC20V，完全兼容原有的BX1-34灯丝变压器和点灯单元；
b:
LED光源工作电压AC165V-305V，适用于雷电频繁地区，防雷组件成本不足原来防雷模块的七分之一，大大提升了LED信号光源工作的可靠性、安全性，也大大地降低了铁路用户的采购成本、运营成本。
8、技术性能符合即将出台的《LED铁路信号机构技术条件》（TB/T3242-2010）标准。
9、9合1大功率LED铁路信号光源控制技术能够做到将发光强度可根据使用站内或者区间，或者高柱或者矮型设定发光强度，改变可视距离，满足用户需要。
10、大功率LED信号光源与小功率LED信号光源优缺点比较：
采用交流变直流、然后直流变恒压直流，再用智能芯片恒流驱动大功率LED，外部供电电压波动大，但亮度恒定不变，具有LED开路、短路等保护功能。
小功率LED驱动采用不稳压分压电路、电阻限流形式，外部电源波动会引起光源的亮度亮暗明显变化，造成可视距离不定、亮度不足，容易连串损坏等问题，对铁路行车安全造成隐患。
11、本产品执行标准TB/T3242-1-2010《铁路LED信号机构通用技术条件》。
12、根据《铁路信号设备维修手册》要求，也为了保证铁路现场LED信号光源工作的可靠性，建议采用BX1-34灯丝变压器或者点灯单元，将光源输入电源端连接到AC13V上即可。
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