车站信号工程中色灯信号机的调试方法研究毕业论文

车站信号工程中色灯信号机的调试方法研究毕业论文内容摘要：

83。 29 石家庄铁道大学四方学院毕业论文 1 第 1 章 绪 论 课题 研究的背景 在我国铁路线两侧及站内架设有约 20 万台高柱或矮型色灯信号机构， 70 万个灯位，以不同颜色灯光信号传递接发车及调车作业命令，这种光信号与运输效率和行车安全有十分重要的直接关系，色灯信号机构是铁路行车的重要信号设备。 随着列车运行速度的不断提升，对色灯信号机构的性能和质量的要求越来越高，六十年代以前显示距离 (信号辨认距离 )要求为 1000 米；七十年代之后，在不增加灯泡功率的条件下，要求显示距离 [1]不得低于 1200 米。 路内外一些单位先后对色灯信号机构的光源、透镜组及信号机构进行多次改进和试 验，使色灯信号机构的性能能逐步提高。 国内外研究现状 (1)国内研究状况 ： 色灯信号机构按其光学系统可以分为透镜式和探照式两种，探照式色灯信号机构是由 10v， 10w 白炽灯双丝信号灯泡、椭球面反光镜、两块平凸透镜、继电器色片变换机构组成。 虽然它的光效率较高，但是继电器色片变换及构有时出现故障，所以我国早已停止探照式色灯信号机构的生产。 现场绝大部分使用透镜式色灯信号机构。 它是由 12v25w 双灯丝白炽灯泡、菲涅尔透镜组、调焦灯架和灯箱等组成。 近两年来， LED 技术飞速发展，已在铁路信号灯上得 到应用，受到现场欢迎。 对于线路两旁的主题信号设备 — 色灯信号机。 目前国内有多个单位进行研制，如中国铁路通信信号总公司下属一些公司、铁路局、院校等，都处于起始试制阶段，没有在铁路现场正式大量应用，还存在一些问题需要解决。 色灯信号机属于远距离颜色灯光信号，五色显示制式，灯光散角度较小 (约 2 度 )，光强度、颜色性能要求高。 LED 信号机光学系统与白炽灯泡为光源的现有信号机差别很大，很多光源系统，由多只发光二极管与聚光透镜阵列组成，发光二极管数量为数十只到一百多只，单元透镜直径为13~15mm。 (2)国外研究现 状 ： 加拿大运输部运输发展中心专门就平交道口 LED 信号显示技术项进行深入研究，并制定了技术标准，美国。 英国也制定了相应的 LED 道口信号技术标准。 2020 年， GELcore 公司为美国铁路客运公司在东北走廊的石家庄铁道大学四方学院毕业论文 2 宾夕法尼亚、纽约等地安装了 TR3 和 RM4 的型 LED 信号机 [2]。 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。 课题 的研究目的 由于车站计算机联锁系统综合功能强、综合效益好并且安全、可靠性高，所以本次研究就是使用车站计算机联锁系统进行对车站信号设备的调试 [3]并进 行设备维护。 石家庄铁道大学四方学院毕业论文 3 第 2章 色灯信号机 介绍 传统色灯信号机存在的问题 色灯信号机是涉及到行车安全的重要设备，其产品质量一直受到铁道部的高度重视。 我国现行的铁路色灯 信号机是六十年代由铁科院通信信号研究所联合铁道部西安信号厂、天水信号厂共同完成的，八十年代又陆续经过上海铁路局，宁波铁路器材厂、洛阳电务段、沈阳信号厂等单位的不断改进，才形成今天的制式，二十多年来在保障列车安全运行方面发挥了巨大作用。 然而由于传统的色灯信号机采 用白炽灯和卤钨灯做光源，仍存在如下一些问题难以克服： (1)寿命短，易断丝。 信号灯泡的寿命通常只有 1000 小时，虽然采用了主、副等死，却又引起了转换电路的复杂性。 而且巨大的维修费用使得现场电管部门不堪重负，灯泡往往使用到断丝报警才予以更换。 这样极易导致中断显示事故，危及行车安全。 由于灯泡寿终光通量比初始通量低，信号显示距离会降低，使用到规定时间后应立即更换。 (2)能耗高，光效低。 我国铁路普遍采用的 TX1225/1225A 型铁路直丝信号灯泡的光效仅为 14lm/W。 而且色光的产生多采用滤光片，导致大部分能量被吸收，这 又进一步降低了光效。 同时，滤光片多由塑料类材料制成，长时间在太阳光照射下会有不同程度的褪色或颜色漂移。 (3)启动时响应速度慢，冲击电流大。 白炽灯的响应时间通常在毫秒的量级，启动时的冲击电流是额定电流的 10 倍。 (4)从绿色照明的角度看，卤钨灯是一个很好的发展方向，其发光效率较高，寿命长，体积小，且光谱分布与白炽灯相近。 但对其电压的稳定性要求较高，以形成的真正的卤钨循环，才能发挥出优势。 可是我国铁路现场信号机灯端电压波动很大，最低只有 9V 多，远远偏离正常使用电压。 因此，卤钨灯泡的设计就出现了困难。 再加上卤钨灯需要专用生 产线，技术要求比较高，目前大批量生产铁路专用卤钨灯泡的条件尚不完全具备。 从飞利浦公司展示的产品来看，大数发达国家铁路的信号光源多采用充气白炽灯泡。 (5)地面信号机采用多灯组合的透镜式色灯机构，显示距离只可满足速度 160km/h以下列车对信号的确认。 列车提速后，司机确认信号的时间大大缩短，增肌了司机瞭望信号的困难。 石家庄铁道大学四方学院毕业论文 4 (6)有的生产厂家为了提高显示距离，片面提高信号透镜的透过率，使颜色变淡，色坐标发生漂移，这种情况主要发生在绿色透镜，作为主要行车指令的绿色信号出现这种情况是非常危险的，必须引起足够的重视。 (7)传统色灯信号机 的信号显示只能采取进路式，进路式信号只包含简单的速度概念。 例如车站的进展信号在区分进正、侧线进路的同时，要求列车按进路的道岔允许的速度进展；车站的出站信号，只表示是否允许进入区间，速度则由司机自己掌握；区间信号中绿色灯光表示按正常速度行车，黄色灯光为注意信号，提醒前方信号为红灯，过黄灯后应减速停车。 总之，所有信号显示除红灯表示速度为零的确定含义外，其余色灯都没有确定的速度含义。 这种进路式信号显示制式指挥行车的能力低，满足不了列车提速后对信号显示的需求。 LED 色灯信号机与传统色灯信号机的比较 随着各色 LED(如黄绿特别是蓝绿色高亮度 LED)的研制成功和商品化， LED 已经成为交通信号灯光源的替代 产品。 与传统的白炽灯相比，以 LED 为信号光源的新型铁路色灯信号机 (以下简称 LED 信号机 )则具有明显优势： (1)组件寿命长：半导体组件体积小，工作温度低，且灯管内无灯丝；耐震性高，启动时无电流冲击，延长了发光组件的寿命，估计可连续发光数万小时以上，而白炽灯仅 1000 小时。 (2)低耗电量：在符合交通信号灯光强标准的条件下， LED 交通信号灯耗电量比白炽灯大幅减少，约为 1/10，节能效果显著。 (3)光效高：传统红色灯首先由白炽灯发出全光谱的白光，经红色透镜吸收绿黄蓝色波长进而得到单一红色光源，透镜因吸收不需要的波长而造成能量损耗，这些损失高达 90%以上。 而 LED 直接发出单色光，颜色纯正，能量损耗小。 (4)高识别度： LED 发光是单一光谱，不会产生颜色偏移现象，识别性佳。 (5)大幅降低维护费用： LED 表面温度低，灰尘不易附着于光源透镜上，因此光衰减度不同于传统白炽灯泡，使用期限明显延长。 (6)安全性高： LED 光角度可控制，不需要配合使用反射镜，可避免信号误判 ，安全性高。 (7)它可以通过串、并联做到多个发光二极管同时显示，当其中一只损坏时，不影响其他发光二极管发光，不会导致全部灭灯，不会发生中断显示的事故，有利于提高信号显示的安全可靠性。 除去以上显而易见的优点外， LED 色灯信号机还在铁路信号的未来发展中拥有巨大潜力。 石家庄铁道大学四方学院毕业论文 5 在低速运行模式下，限制旅客列车最高时速不超过 120 公里，货运列车最高时速不超过 80 公里，这就使得客货列车的紧急制动距离相同，均为 800 米。 因此，从安全距离的角度看，我国铁路长期处于同速运输模式，由此而形成的铁路信号系统， 基本不具备速差的概念。 但是提速以后打破了低速运行的模式，在一条线路上的不同区段，根据该区段的具体线路条件，允许列车按不同的最高时速运行。 经过几次全路范围的大提速，我国铁路干线的列车运行速度已经提高到 160 公里 /小时。 列车的速度加快使得制动距离增加，由于我国路网密度小，不可能实现客货列车分线运行，在未来很长一段时间内仍要采取多种速度的旅客列车与低速货车混合运行的方式，因而对地面灯光信号显示质量有了更高要求；同时随着行车速度的提高，铁路运量的增加、大站场的兴建、大道岔的采用、进路日益增多，传统信号显示 制式已不适应发展需要，迫切需要增加显示的信息量和提高灯光信号的显示距离，这一切推动着信号显示向速差式的转变。 进路式信号显示，表达的是进路的意义；速差式信号显示，表达的是速度的意思。 中国以及世界各国的铁路信号显示制式，都是从进路式向速差式演变的。 由于进路式存在显示复杂，适应性能差，显示意义不确切等缺点，其发展受到很大限制，目前在许多国家已不再采用。 而速差式信号显示，能采用简单统一的显示方式，指示列车通过本信号机的运行速度，或能指示列车通过下一架信号机的运行速度，或者既能指示列车通过本信号机的运行速度 ，又能指示列车通过下一架信号机的运行速度，成为信号显示的发展方向。 有研究表明，当列车最高运行速度为 120 公里 /小时时，客货列车的速度差别不大，列车不分等级，其速度只有两级 — 规定速度和零速，与其相适应的自动闭塞理应采用三显示制式，即以一个闭塞区间长度来满足制动距离的要求。 当列车运行速度达到 160 公里 /小时时，紧急制动距离为 1400m，与之相应的最小闭塞区间长度约为2100m，由于客货列车的速度差别扩大，运输组织的扣除系数随之增加，会严重影响区间通过能力。 也就是说，在达到 160 公里的时速时，三显示的非 速差式自动闭塞已达到提速极限，这时已不再能与速度成正比关系。 速度的进一步提升不但不会增加运能反而会使之减小。 要解决这一矛盾就需要引入四显示制式。 四显示自动闭塞扩能从两个方面来体现：其一，四显示自动闭塞可以划分三个速度等级，用两个闭塞区间长度来满足紧急制动距离的要求，每一个闭塞区间的长度就可以缩小，从而压缩了列车运行间隔；其二，当提速后速度差别扩大时，四显示自动闭塞可以使不通速度的列车有不通的列车运行间隔从而减小因速差扩大引起的运力损失。 所谓四显示自动闭塞是在原有绿、黄、红的基础上加一个绿黄显示，每种区间信号显示都有较为明确的速度含义。 如对于客车：绿灯表示 160/160 公里 /小时 (闭塞区石家庄铁道大学四方学院毕业论文 6 间入口速度 /闭塞区间出口速度 )：绿黄灯表示 160/110 公里 /小时；黄灯表示 110/0 公里 /小时；红灯则表示 0 公里 /小时。 这样，非提速列车一个闭塞区间即可以满足紧急制动距离要求，可按 3 个闭塞分区计算列车追踪间隔；提速列车用 2 个闭塞区间满足紧急制动距离要求，并按 4 个闭塞区间计算列车追踪间隔。 这样的自动闭塞制式，很好的协调了高、低速列车在同一线路上运行，彼此的安全性和效率都得到了保证。 由此，区间平行通过能力有了较大提高，很好的解决 了因客车提速、客货混跑而引起的运力矛盾。 可见，传统的色灯信号机严重制约了地面信号信息量的增加， LED 信号机则可以突破这一瓶颈，迅速推动地面信号由进路式向速差式，由三显示制式向四显示制式的转变，极大地丰富信息显示内容。 人们可以通过把 LED 排列成个钟图案以显示确定的速度含义，非常明确的向司机指示现在的允许速度和前方目标的速度。 且具备对列车实际速度进行连续监督功能，当列车超速时，立即制动，实施超速防护。 由此可见，以 LED 信号机取代传统的色灯信号机，其意义绝不仅仅限于节约能源、节省费用，更是推动铁路信号由机械化向 信息化转变的重大措施。 LED 信号机不仅仅可以满足既有线路的提速需要，还可以为未来高速铁路的建设打好基础。 石家庄铁道大学四方学院毕业论文 7 第 3 章 色灯信号机调试 色灯信号机灯光调试 色灯信号机灯光现地调整 信号机机构 [4]的显示方向，透镜组的组装质量，色玻璃的厚薄和颜色深浅，光源的发光强度，光源的位置等全是影响色灯信号机灯光显示的因素。 要使色灯信号机取得足够的显示距离，必须对上述因素加以调整。 工程施工对色灯信号机灯光调整有以下几种方法 ： (1)瞭望调整法 色灯信号机灯泡点亮后，通过透镜组有一股直射光束向前发射。 白昼在光源后方(即立于色灯机构门侧 )看不到直射光束，在灯光显示的直线方向才能看到发出光芒的光束。 夜间不但在灯光显示的只限方向能看到光束，而且在光源后方，也能清楚的看到在遮沿下向前直射的光束。 如果移动灯泡位置，还可以看到光束的强度变化及光束中主光束直射方向的变化。 这时，在灯光显示的直线方向，能明显的区分灯光显示的强弱，光芒的大小，以及光亮面的饱满程度。 瞭望调整法由一人站立在灯光显示的正前方，离信号机约 200m处，瞭望信号灯光显示情况，另 一人在机构背面调整灯泡前后左右的位置。 瞭望者可将光束发射情况通过对讲机详细的告诉调整者，调整者根据光束发射情况加以调整到在外透镜周围出现光芒为止。 此时，瞭望者应站到线路两侧，确认光束发射方向是否对准线路，也就是调整色灯机构的左右方向。 然后站到该信号机的规定显示距离处，确认灯光显示距离是否符合要求，也就是调整色灯机构俯仰角，在规定显示距离处仍能看到外透镜周围有光芒。 在夜间调整，调整者本人也能清晰地看到光束的发射情况，移动灯泡位置时，光束强度变化更能明显的反应出来。 所以，夜间调整灯光比较容易达到最佳状 态。 故采用瞭望法调整灯光，可以安排在夜间进行，并在昼间最不利条件下进行复核，看其是否能保证显示距离。 虽然经反复调整，灯光显示距离仍然达不到要求，或者颜色暗淡，调不出光芒，或者光亮面缺损时，可更换色玻璃 (滤光器 )，选用体薄、颜色鲜明、较淡的试试，或者更换灯泡、反射镜试试。 如果仍不见效，则可能是透镜组组装不良引起。 遇此，现石家庄铁道大学四方学院毕业论文 8 场灯光调整是无法达到较佳效果的。 现场灯光调整，还应检查灯位、灯光颜色是否正确，尤其是月白色与蓝色更应仔细核对，灯箱间是否串光等。 (2)影透调焦法 透镜式色灯信号机现地调整灯 光，还可采用影透调焦法。 用厚为 铁皮，制成直径分别与内、外透镜最里层的棱圈相同的圈片，并在圆心上钻直径为 1~2mm小孔。 将贴片分别安在内、外透镜最里层棱圈内，并将铁片中心点画到透镜上去，取去圆铁片，该点也为透镜中心。 这两个中心点的连线即为透镜组的光轴。 调整时，将主灯丝的下垂点与内、外透镜中心点调至三点一线，视线与光轴在同一水平向左作直线移动，在内透镜第一棱边找到一点，观察该点处内、外透镜第一棱边是否重合。 如果不能重合，说明内、外透镜主光轴不重合或夹有角度，应移动内透镜，使光轴重合。 如能重合 ，将主灯丝下垂点沿光轴前后 (即灯泡左右，上下位置不再变动 )移动，调整到与内、外透镜第一棱边所找两点成一线。 这时，灯丝即处于入射光路与光轴的交点上。 同样方向好处光轴右侧内、外透镜第一棱边上的两点，如果主灯丝下垂点也能与此两点成一线，灯光即算调毕。 如果不能与此两点成一线，需调整灯泡前后位置，然后再复核左侧。 色灯信号机采用影透调焦法，灯光显示一般均可过到 1000m以上。 色灯信号机激光调整 色灯信号机激光调整是在室内进行的灯光调整方法。 应采用激光调整两块透镜的主光轴，检验透镜组合的相应校梯是否 对应。 采用氦氖激光器，发出波长为 ，由专用的氦氖直流激光电源供电，工作电压约 1200~1400V，电流为 4~6mA，输出功率约 1mW，激光的方向性非常好，发散角仅约 176。 在激光束传播的路径上喷入烟雾，立即可看到又细又亮的直射红色光束。 激光调整就是利用该激光束，寻找透镜的主光轴和灯泡的位置点。 激光调整方法。