关于铁路信号机灯泡使用寿命分析及研究

关于铁路信号机灯泡使用寿命分析及研究

高智 解乐

中国铁路呼和浩特铁路局集团有限公司包头电务段

内蒙古自治区包头市014000

摘要：研究信号机灯泡使用寿命，对电务维修和产品运用质量提供对策和改进措施，为研究铁路电务设备维修策略、维修体制、维修装备等方面提供科学依据。

关键词：铁路信号机灯泡；使用寿命；

前言：色灯信号机灯泡寿命短，显示距离不足，维修量大，铸铁涂漆机构易锈蚀开裂脱落，需要经常维护等技术缺陷；LED新型色灯信号机具有设计先进，灯光显示距离远，机构重量轻、更换方便，使用寿命不低于10年等技术特点。

一、LED色灯信号机构的优点

LED色灯信号机构采用轻便、耐腐蚀的单灯铝合金机构，组合灵活、安装简单。显示距离超过1．5km，且清晰可辨、安全可靠。通过监测控制系统的电流，可监督信号显示系统的工作状态，预警异常情况，有助于准确判断故障点，便于及时处理故障。用LED取代传统的双丝信号灯泡和透镜组，具有以下显著优点：(1)可靠性高。发光盘是用上百只发光二极管和数十条支路并联工作的，在使用中即使个别发光二极管或支路发生故障也不会影响信号的正常显示，提高了信号显示的可靠性。(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是100000h，是灯泡的100倍，改用发光盘后可免除经常更换灯泡的麻烦，且有利于实现免维修。(3)节省能源。传统信号灯泡耗电为25w，而发光盘的耗电量还不到信号灯泡的三分之一。(4)聚焦稳定。发光盘的聚焦状态在产品设计与生产中已经确定，现场不需凋整，给安装与使用带来方便，并能始终保持良好的聚焦状态。

二、信号机灯泡对运输影响分析

1）列车信号机。列车信号由于信号机灯泡全部采用主副双丝或双灯单丝转换的冗余结构，且有灯丝报警，列车信号的灯丝报警信息只是灯丝（灯泡）冗余设备中一套断丝信息的提示，不影响冗余设备中另一套的使用，不会对运输安全产生影响。但需提示电务人员及时进行更换处理，防止冗余设备另一套同时或延后发生故障时影响行车均是因主丝断丝后，报警电路未正常工作，无报警信息提示，造成灯丝双断，失去冗余防范作用后引发的故障，与灯丝报警信息无关，反而凸显了灯丝报警提示信息的重要性。在联锁电路中为了防止因信号灯丝断丝故障关闭，保证列车在已经接近区段看不见关闭信号，或看见关闭的信号，但不能保证在信号机前停车，闯入信号机内方造成危险，采用了3min延时解锁进路，给司机确认信号和停车制动预留了时间，保证列车的运行安全。

2）调车信号机。由于其仅对调车作业起防护作业，在《铁路信号站内联锁设计规范》中，未要求其应具有主副灯丝的自动转换功能和报警功能，因此大部分调车信号均无主副转换及报警功能。调车信号机蓝灯主丝断丝后灭灯，控制台信号机复示器闪光，电务人员根据闪光报警信息对断丝蓝灯灯泡进行更换。由于调车信号机仅用于调车作业，调车信号机灭灯后对列车运行无任何影响，但白灯断丝后开放的调车信号会关闭，显示蓝灯，对调车作业产生局部影响。由于白灯位为非常态点灯位，断丝概率较小，且断丝后会显示蓝灯，调车和侧线发车速度低，采用了30s延时解锁进路，也给司机确认信号和停车制动预留足够的时间，保证调车和侧线发车的行车安全。

3）复示和表示器。双线自动闭塞区段，当有方向运行条件时，出站信号机仅装设反向的进路表示器，并纳入联锁；有3个方向的出站信号机，各方向均增设进路表示器，不纳入联锁。灯丝断丝后，不能开放出站信号；区间信号机允许信号灯丝断丝后，相关联的信号机点灯及轨道电路发码保持原有状态。复示信号机、表示器平时无显示，断丝的概率低，一般不设断丝报警。

三、减少信号机断丝报警的措施和建议

按照维规双丝转换无报警的更换周期半年为灯泡实际寿命计算平均每日断丝最多为99个；局管内进站、出发、通过、进路等主要信号机均实现双丝转换带报警功能，现在管内实际发生断丝日均1.5个左右，远远低于上述计算数字，所以，在现有设备维修制式和维修模式下，通过维修手段减少灯丝断丝报警信息的空间非常困难。为更好提高信号设备运用质量，减少信号机断丝报警信息，通过以上调查分析，提出以下措施和建议：

1）降低灯端电压，延长灯泡使用寿命。根据以上调查统计分析数据，灯端电压的高低直接影响灯泡灯丝的使用寿命。灯端电压每降低0.5V，灯丝寿命延长1.5倍，每降低1V，灯丝寿命延长3倍。反之，灯丝寿命将按倍次数减少。因此，合理调整灯端电压，提高灯泡寿命应作为减少灯丝报警的主要方法和手段。在不影响显示的前提下，建议将列车信号灯端电压日常调整在10.2～11.0V之间，将会使灯泡的最低寿命由4个月延长到1～2年，如将调车信号机灯端电压调整在9.0～11.0V之间，灯泡寿命将延长至2～6年，可有效减少信号机灯泡断丝问题，延长信号机灯泡使用寿命。

2）定期更换，改变灯泡更换周期。将双丝转换带报警的列车信号、调车信号机灯泡均变更为定期更换，比照双丝转换无报警的周期半年执行，优点是可有效减少灯丝断丝报警信息，缺点是维修成本和日常维修工作量大量增加。按照现在现场实际使用数量最多的信通5号信号灯泡单价50元计算，每年每灯位更换灯泡两次，约需523万元用于购置信号灯泡，且平均每日需安排要点更换灯泡290个。从资金投入和安全效益方面分析，维修成本增加，不建议在普速线路采用，在高铁线路采用可降低日常上道次数，减少对动车运输的干扰。

3）采用LED信号机发光盘。采用LED信号机发光盘的优点是，日常维修工作量小，设备使用寿命长，缺点是一次性投资大，相关资质不完善，点灯电

路系统性，兼容性不够完善。可根据资金情况考虑分批投资逐步更换的方案，虽然短期见效不明显，但随着时间增加，所占比例逐步增大，越到后期效果越明显。建议结合工程或逐步更换，太原局在大秦线、同蒲线结合工程改造为LED信号机发光盘后，日常维修工作量明显减少，设备故障率同比明显降低。

4）研究新型LED光源。积极研究采用现代推行的节能环保产品LED光源代替既有的传统信号灯泡，费用不高，又能彻底解决问题。但目前该产品虽然通过路局科研课题的技术评审，在太原局榆次站现场实际应用时间短，至今没有发生断丝问题，运用效果良好，但还需进一步试用改进。

5）将既有双丝转换报警灯座更换为双灯三丝灯座。现场将原有的单灯双丝或双灯双丝变为双灯三丝。当主丝断丝点亮副丝时，通过“新型点灯单元”告知“新型灯丝报警总机”，并由该总机将断丝信息仅传送至“断丝预警系统”告知电务维护人员，而此时室内“灯丝断丝报警继电器”、“信号集中监测”、“控制台（显示器）”等设备仍处于不报警状态。若此期间未采取措施，直到副丝断丝后可自动切换至副灯泡后，才会使“灯丝断丝报警继电器”落下。这样所有的列车信号机灯丝报警信息基本可以避免，调车信号若能够逐步采用转换带报警功能也可避免。虽然此措施现场工作量不大，不需更换配线，但考虑到信号机数量较多且分散，可选取部分站内、区间先行试用，待试用良好后再进行大面积应用，这种报警方式可在今后设计研究采用，对规范铁路信号报警有一定意义。

结束语：

信号机已通过了部技术审查，充分肯定了它是一项免维护、少维护的信号器材，是将近代光电子学器材和电子稳压新技术应用在信号领域的一次探索。它不仅能够保障行车安全，提高运输效率，同时也会带来显而易见的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]中国铁路总公司.铁总运238号普速铁路信号维护规则（业务管理）[S].北京:中国铁道出版社，2019.