信号机的安装与故障维修毕业设计.docx

1、摘要信号机是铁路信号设备的重要组成部分之一，在运输生产工作中， 它起着指 挥列车和车列运行的重， 要作用在铁路运输系统中， 它为提高区间和车站通过能 力及编解效率提供了强有力的安全保障。随着铁路扩大内涵再生产的不断深入， 铁路信号设备也在随其发生着巨大的变化。根据地区发展和站场的实际情况， 所 设置的信号机类型也大不相同，因此，在控制信号机显示状态的点灯电路中所接 入的条件也不相同。用来提供不同的显示，以满足和适应不同地区的各种需要。 信号机按用途分为进站、出站、通过、进路、预告、遮断、驼峰、驼峰辅助示、复调车十种。本论文中将主要介绍一种信号机点灯电路进站信号机点灯电 路故障分析及处理方法。关

2、键词：铁路信号 信号机 点灯电路 故障分析AbstractSignal is one of the important part of railway signal equipment, in transportation production work, it plays a direct train and running heavy car, to work in the railway transportation system, it can force and to increase the interval and the station through BianXie effi

3、ciency provides a strong security. With the deepening of the rail expand reproduction connotation, railway signal equipment also with its changing so much. According to the actual situation of regional development and the station setting signal types are also quite different, therefore, in a state o

4、f control signal display lighting circuit meet the conditions set out in the is not the same. Used to provide different display, in order to meet the various needs and adapt to different regions. Signal is divided into pit, outbound, according to the use by, route, trailer, interrupt, camel, camel a

5、uxiliary, repeating, ten kinds of shunting. This paper will mainly introduce a signal light circuit, electric road home signal light fault analysis and processing method.Keywords: railway signalsignallight circuit failure analysis前 言铁路信号是用特定的物体（包括灯）的颜色、形状、位置，或用仪表和音响设备等向铁路行车人员传达有关机车车辆运行条件、行车设备状态以及行车的

6、指示和命令等信息。目前，人们对铁路信号有不同的理解。有人把铁路信号广义理解为：保证铁路行车安全的技术和设备；有人狭义理解为：用于向行车人员指示行车条件的符号；有人则认为：铁路信号是铁路上信号显示、联锁、闭塞设备的总称。本文主要分四部分论述了信号机的安装与故障维修。第一部分，传统信号机的发展历程；第二部分，色灯信号机的工作原理及安装技术要求； 第三部分，信号机的故障维修与处理及故障案例；最后一部分描述了本次毕业设计的结论与展望。目录第一章 信号机概述11.1 传统信号机概况11.1.1 透镜式色灯信号机简介11.1.2 透镜式色灯信号机的优点透镜式色灯信号机的优点透镜式色灯信号机的优点透镜式色灯

7、信号机的优点11.2 组合式色灯信号机11.2.1 组合式色灯信号机简介11.2.2 组合式色灯信号机的优点21.3 传统色灯信号机的缺点21.4 LED 概况21.4.1 LED 灯的结构特点21.4.2 LED 发光盘的优点31.4.3 LED 缺点41.5 LED 在铁路上的使用51.5.1 国外铁路 LED 信号机51.6 我国 LED 信号机发展状况71.7 色灯信号机分类及显示意义81.8 色灯信号机的工作原理10第二章信号机的安装112.1 适用范围112.2 工艺概况及技术特点112.2.1 工艺概况112.2.2 技术特点122.3 引用标准122.4 基本术语及定义122.

8、4.1 信号机建筑接近限界122.5 色灯信号机的设置及显示距离142.5.1 机构选用和灯光配列142.5.2 色灯信号机设置142.5.3 色灯信号机的显示距离152.6 混凝土信号机柱的使用质量要求152.6.1 裂缝未超过下列规定者准许使用152.6.2 裂缝宽度与损坏程度大于以下规定者不得使用162.6.3 裂缝下列范围内经修补后可以使用162.7 工艺要求162.8 工艺流程162.9 操作要点172.9.1 施工定测172.9.2 开挖基础坑172.9.3 立杆172.9.4 安装梯子和机构172.9.5 信号机配线182.9.6 通电实验及灯光调整19第三章信号机故障维修203

9、.1 基本要求及处理程序203.1.1 基本要求203.1.2.处理程序213.2 信号故障分析与处理213.3 信号机故障相关案例253.3.1 信号案例 1：信号隔离变压器故障253.3.2 故障案例 2：灯座插片接触不良253.3.3 故障案例:3：簧片与灯泡接触不良253.3.4 故障案例 4：方向盒至信号机电缆混线253.3.5 故障案例 5：出站红灯电缆断263.3.6 故障案例 6：回线电缆混线263.3.7 故障案例 7：灯泡断丝263.3.8 故障案例 8：驼峰主体信号机黄灯灯丝断丝263.3.9 故障案例 9：调车兰灯变压器损坏27第四章 结论与展望284.1 结论284.

10、2 展望28参考文献29第一章 信号机概述1.1 传统信号机概况1.1.1 透镜式色灯信号机简介透镜式色灯信号机（multiple clour-light signal） 是以凸透镜为集光器的色灯信号机。机构的每一个灯位固定显示一个颜色的灯光，多种颜色的信号显示由多个灯位完成，所以又称为多灯型信号机。 透镜式色灯信号机的机构有高柱二灯位、三灯位、引导机构；矮型二灯位、三灯位机构；遮断信号、复示信号和各种表示器机构等。通过这些机构的组合和不同颜色灯光的排列，可以组成各种用途的信号机。1.1.2 透镜式色灯信号机的优点透镜式色灯信号机的优点透镜式色灯信号机的优点透镜式色灯信号机的优点1） 透镜式色

11、灯信号机的透镜组由无色的外透镜和有色的内透镜组成， 增加了信号机的显距离。2） 信号灯泡的灯座使用可调焦灯座，在灯光焦距恰当时，光源可得到充分利用，以增加信号显示距离。3） 透镜式色灯信号机结构简单，运用安全，维修方便，使用电缆芯线少，已在全国各条铁路线上得到广泛应用。1.2 组合式色灯信号机1.2.1 组合式色灯信号机简介组合式信号机是为了克服透镜式信号机的缺点而研制的新型信号机。组合式色灯信号机每个机构只有一个灯室，根据显示要求可以组装成单显示、二显示及三显示机构，故称为组合式。1.2.2 组合式色灯信号机的优点1） 整机外型美观，重量轻，组合方式灵活，安装简单方便，减少施工， 维护等户外

12、作业的劳动强度。2） 箱盖采用双螺旋压紧，密封材料采用高性能橡胶垫，管接头采用快速装卸结构形式，金属软管包塑料膜，保证了机构防尘密封性能的良好。3） 机构铝合金材料全部经亚光喷塑处理，可减少现场维护维修的工作量。4） 光学系统透镜间距离可调，容易使光学系统达到最佳状态。5） 适用于瞭望困难的线路，能在曲线半径 30020000m 的各种曲线上得到连续信号显示6） 显示距离远，直线可达 1500m 以上，弯道可达 1000m 以上1.3 传统色灯信号机的缺点传统的色灯信号机是以白炽灯泡为光源。这种信号机的缺点是：1） 可靠性差、寿命短、易断丝、工效低；2） 需要 10 倍于额定电流的冲击电流；3

13、） 滤色镜使光强受到衰减，导致光色不纯；4） 灯光发光效率低；5） 灯泡寿命不足 1000h，适应速度更需要 100000us；6） 耐震动性差，易折断；7） 维修工作量大1.4 LED 概况1.4.1 LED 灯的结构特点LED 是英文 light emitting diode（发光二极管）的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以 LED 的抗震性能好。发光二极管的核心部分是由 p 型半导体和 n 型半导体组成的晶片，在 p 型半导体和 n 型半导体之间有一个过渡层，称为 p-n 结。在某些半导体材料的 PN

14、 结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN 结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称 LED。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从 LED 阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线， 光的强弱与电流有关。LED 发光盘的特点1) 兼容性 考虑到与铁路标准信号机兼容，LED 发光盘的尺寸可以与多种信号机构相配，如高柱发光盘可以用于高柱透镜式色灯信号机，矮型发光盘可以用于矮性色灯信号机机构等。2) 颜色鉴别槽 为防止差错，不同颜色的 LED

15、发光盘的安装卡圈上的颜色鉴别槽不同。3) 偏散镜 为满足曲线上显示的需要，可以加装不同角度的偏散镜。4) 灯丝继电器 用发光盘取代信号灯泡，由于工作电流大幅度的降低， 可以保障继电器的安全性和使用的长久性。5) 专用的电灯装置 发光盘的专用电灯装置提供了发光盘所需用的电源。但发光盘内的 LED 的发光二极管的巡海超过 30%会给出警告信号，两路电源有一路出现故障时也会给出警告信号。1.4.2 LED 发光盘的优点铁路 LED 发光盘是采用 LED 发光二极管制成的铁路信号灯的新光源， 可以取代传统的双线信号灯泡和透镜组，从而彻底消除灯丝断丝这一多发性的信号故障，实践证明，铁路 LED 信号灯有

16、以下的优点：1) 可靠性高 发光盘是用上百只发光二极管和数十条之路并联工作的， 在使用中及时个别发光二极管或支路发生故障也不回影响信号的正常显示， 提高了信号的可靠性。2) 寿命长 传统的灯丝灯泡的主丝寿命为 1000h，副丝为 2000h，而发光二极管的寿命为 100000h，是灯泡的 100 倍，改用发光盘后可以免除经常更换灯泡的麻烦，并有利于维修。3) 节省能源 传统信号灯耗电为 25w，而发光盘的耗电量还不足信号灯泡的一半。4) 聚焦稳定 发光盘的聚焦状态在产品设计中已经调好，现场不需要调正，给安装和使用带来方便，并能始终保持良好的聚焦状态。5) 光度性好 发光盘除有轴向主光束外，还有

17、多条副光束，有利于加强主光束散角之外的近光显示效果。6) 无冲击电流 点灯时没有类似信号灯泡冷丝状态的冲击电流，有利于延长供电装置的使用寿命，并减少对环境的污染。1.4.3 LED 缺点1) 色彩还原能力差 过去的 LED 平均显色指数（CRI）较低，因此在LED 照射下显示的顏色没有白炽灯真实，容易造成视觉的误差和判断失误， 这要从光谱分佈上来分析，属于技术问题。但进来萤光粉、LED 使用材料技术提昇，CRI 已经有厂商逐渐拉高到 90 的水准。2) 单个 LED 功率低 由于单个 LED 功率低，LED 光源亮度值不是很高，为了提高亮度就需要多个 LED 并联使用，例如汽车尾灯。虽然单个L

18、ED 并不是很贵，但是数量多了成本就会很高。目前单个高亮度大功率LED 价格很昂贵并且一只高亮度 LED 也就 5000 左右的烛光亮度。3) 光照距离短 虽然多 LED 的方法能提高光源亮度，但是并不能增加光照距离。因为 LED 发出的光线发散，即使聚光调节良好，其照明距离在过去的技术水准下也仅仅能只有几十米，LED 光源适合用于近距离的照明， 并不适合远距离的探照性活动。不过，随着技术力的提昇，LED 的光照距离也能够拉长，短期内来看，LED 较大的问题还是产品平均单价要降低。4) 易出现黄圈问题 由于白光 LED 本身制造工艺上缺陷加上与反射杯或透镜的配合误差，容易造成黄圈问题。主要表现

19、在光斑周围出现黄圈，不易消除。白光 LED 顏色偏差还有色斑、顏色偏蓝或偏红等现象。近来，业界使用混合萤光粉，能获得理想的白光 LED，并高显色指数。比如说采用蓝色 LED 激发 YAG 萤光粉与绿色（或红色）萤光粉的混合物得到白光。如果蓝色 LED+YAG 萤光粉获得的白光 LED 偏红或有黄圈，可以加入波长为 500nm530nm 以稀土元素作成的绿色萤光粉，便可补偿多餘的黄光，使 LED 顏色向绿光区域靠近，从而达到消除黄圈的目的。假设， 蓝色 LED+YAG 萤光粉产生的 LED 顏色偏蓝，便加入不含硫化物的红色萤光粉调整。这些方法可以调整 LED 的色座标和色温，并不会影响到 LED

20、的寿命。5) 散热问题 LED 产品另一项问题就是散热，如果不能够有效散热， 产品的使用寿命就会缩短。业界正努力开发更多有效的高散热系数材质来应用在 LED 领域。1.5 LED 在铁路上的使用1.5.1 国外铁路 LED 信号机1发展状况及其技术特点美国 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、RM4 75、RM4 85 三种类型的铁路 LED 发光盘，其中 RM4 85 型采用 窄光束，其光强和散角指标与我国铁路 TBT2353 基本接近。盘面和现有的灯丝信号系统

21、完全兼容。单个 LED 故障，其光损失小于 1。RM4 型LED 发光盘的供电电压有 10 V(ACDC)和 120V(AC)两种类型，电压范围较宽，设关闭电压，抗浪涌能力强，功率因数 90，总谐波小于 20，工作温度 4074C，抗振能力符合 1999 AREMA 和 MILSTD-833 Method 2007 标准，抗电干扰能力符合 AREMA Section l151 和 FCC Title 47 Section 1 5 Class A 标准，抗潮湿能力符合 IP65 标准。 瑞士 A C O L 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

22、，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 Signs 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 RTES10062 标准，发光盘采用 RIGEL 公 司的 LED 技术，光利用率高达 90，独特的盖板和透镜设计，无需遮掩也不会产生灯光幻影。3。散角窄光束设计，确保显示距离大于 800 m，并且可内部调节成宽角度，以适合短距离显示的需要。宽电压范围输入(AC 78131 V )，亮度不变，灭灯后在 20 ms 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

23、 850 cd，黄灯 2 600 cd，绿灯 850 cd。非亮灯状态的平均故障间隔时间(MTBF)大于 l 5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 75 mA 时产生紧急报警。其维护方法简便，每年只需清洁透镜。 英国Roxboro 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、白 5 种颜色，供电电压 AC 12 V，具有功率因素校正、有效减低谐波干扰等功能。发光为集束面式结构，光线聚焦利用现有信号机透镜，灯丝检测采用LOD 兼容方式(虚拟继电器)。由于各种原因，此产品并未在我

24、国得到使用。 英国西屋铁路系统公司(Westinghouse Rall Systems Limited)生产的Westled 3000 系列 LEDge-灯有 200 inln、125 inln 两种直径，输入电压 AC 78131V，显示距离大于 800 m，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，由两个独立电源供电。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 50 mA 时，输出报警信号。每年只需维修检查一次。 德国

25、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 LED 70 型在隧道内使用，整个发光盘采用 3 0 个 L E D，与具有透镜的 Classic St 70 型光学机构配合组成信号机。LED l36 型则适合在隧道外使用，适用速度可达 l20 kmh 或 l60kmh，发光盘由 60 个 LED 组成。LED 发光盘设计与双丝灯泡兼容，并设有白天夜间开关，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 H0use 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

26、， 其信号色坐标可在整个温度范围内达 p 际准要求。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应用状况加拿大运输部运输发展中心专门就平交道口 LED 信号显示技术立项进行深入研究，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。2004 年 lGELcore 公司为美国铁路客运公司 Amtrak)在东北走廊的宾夕法尼亚纽约、德拉瓦、马里兰等地安装了像 3 和 RM4 型LED 信号机。同年，英国 Tube Lines 铁路

27、客运公司向西屋公司订购了数十套 125 mm 规格的 EE1)信号机，安装在伦敦地铁 Jubileej4N：线上，替代灯丝信号机。 目前，已有数以万计的 LED 信号机在美国、英国、法国、德国、澳大利亚等国投入使用。1.6 我国 LED 信号机发展状况我国铁路有约 20 万台高柱或矮型色灯信号机，这些信号机是以双灯丝白炽灯泡为光源，灯泡的寿命只有 1000 小时。由于 LED 具有众所周知的耗电少、寿命长、安全可靠的优点，一些单位 98 年开始进行这种新型光源在铁路信号领域的试验与研制，取得明显进展。 总的形势是发展速度快。三年前发光强度只能做到几百 cd，两年前红、绿颜色能达到 2000cd

28、 以上， 黄色、月白色的光强度及颜色还不能达到铁标要求，近一年来发光强度明显提高，红光、绿光已能做到 5000cd 以上，达到国外西门子产品的光强度水平，五种颜色经过改进也能满足现有铁道行业标准规定的颜色范围。目前至少已有八家生产或研制 LED 色灯信号机构，有多家进行了产品的检测， 有的经过铁道部技术审查。有约一千多台 LED 色灯信号机在秦沈客运专线、北京局、青藏线等铁路现场投入使用，受到用户的欢迎。 铁道部科技司于2003 年组织有关单位制定了LED 铁路信号机构技术条件（暂行），统一了技术要求，为进一步推广打下了基础。铁道部产品质量监督检验中心通 信信号检验站做了大量产品检验工作。不仅

29、地面信号机，而且手信号灯、客车床头阅读灯、安全标志灯等铁路信号及照明产品上也开使用 LED，LED 手信号灯已在铁路现场大量应用，使产品性能明显提高，铁科院通号所于 2010 年完成适用于 LED 手信号灯和床头阅读灯的铁道部行业标准制定工作。1.7 色灯信号机分类及显示意义铁路色灯信号机分为：进站信号机：信号灯排列一般为从上到下：黄绿红黄白出站信号机：在自动闭塞为黄绿红黄白，半自动闭塞为绿红进路信号机：分为接车进路和发车进路，信号排列一般为从上到下： 黄绿红黄白通过信号机：在三显示为黄绿红，四显示为绿红黄预告信号机：在自动闭塞和通过信号机一样，在半自动闭塞为绿黄驼峰信号机：为黄绿红白调车信号

30、机：一般只有蓝白两种灯光，蓝灯停车，白灯通过复示信号机：进站复示一般为三个白灯，显示两白为开通，不显示为关闭。出站复示一般为绿灯遮断信号机：一个红灯，显示红灯停车，无显示可以通过 每一种信号机都可能有好几种显示，而且在不同的速度和等级的线路上的显示方法可能不一样，一般在提速铁路上为四显示区段，普通铁路为三显示区段。在干线一般是自动闭塞，支线一般是半自动闭塞。比如进站信号机：一般有六种显示方法，每种的规定和要求都不同， 出站信号机，在四显示区段一般有六种显示方法，三显示区段一般有五种显示方法，半自动闭塞区段一般有四种方法。进站信号机：绿灯：正线通过。一个黄灯：进正线停车。两个黄灯： 进侧线停车。

31、红灯：不许越过。一个红灯和一个月白灯：引导进站。出站信号机：一个绿灯：准许发车。黄灯：准许列车由车站出发，表示运行前方至少有一个闭塞分区空闲。红灯：不许越过。两个绿灯：自动闭塞区段表示去往非自动闭塞区段，半自动闭塞去间表示开往次要线路。在兼作调车信号机时，一个月白色灯光：准许越过该信号机调车。通过信号机：一个绿灯：准许列车按规定速度运行，表示运行前方至少有两个闭塞分区空闲。一个黄灯：要求列车注意运行，表示运行前方有一个闭塞分区空闲。一个红灯：列车应在该信号机前停车。装有容许信号的通过信号机，容许信号显示一个蓝色灯光：准许列车在通过信号机显示红灯的情况下不停车，以不超过 20 公里/小时的速度通过，运行到次一通过信号机，并随时准备停车。遮断信号机：一个红色灯光：不准列车越过该信号机。不着灯时，不起信号作用。预告信号机：一个绿灯：表示主体信号机在开放状态。一个黄灯：表示主体信号机在关闭状态。调车信号机：一个月白色灯：准许越过该信号机调车。一个蓝色灯光： 不准越过该信号机调车。驼峰信号机：一个绿灯：准许机车车辆按规定速度向驼峰推进。一个绿色闪光灯光：指示机车车