專利名稱：鐵道信號大功率led信號顯示電源控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型是一種鐵道信號配套裝置。適于我國鐵路區間、站內、專用線等各種類 型信號設備配套裝用。
長期以來的鐵路運輸實踐證明，鐵路信號設備技術性能的優劣、安全可靠程度的高 低直接關系到我國鐵路行車安全。作為行車指揮命令的信號顯示裝置，應不斷采用現代 高新科學技術推陳出新，研制更先進、更穩定、更安全可靠的新型鐵道信號控制裝置， 以適應我國鐵路建設快速發展的需要。
背景技術：
既有的類似裝置，采用小功率發光二極管串聯控制方式，運用中只要有一只發光管 故障，未故障的發光管也隨之失效，直接影響信號的正常顯示。另外，由于其抗干擾特 性不良引起的信號亂顯示現象時有發生，直接影響鐵路運輸安全。再則，既有電路在故 障報警電路設計中采取模擬電量變化比率取樣技術，使得報警精度及效果很不理想。更 有甚者，隨著使用時間的延長發光管溫度升高后系統輸出特性變差，進而導致信號顯示 異常，給鐵路運輸帶來諸多不可忽視的安全隱患，難以適應目前我國鐵路運輸安全、重 載、高效、快速發展的需要。
發明內容
為了克服小功率發光二極管串聯控制方式所導致的一只光管故障，未故障的光管也
隨之失效問題，本實用新型采用大功率發光二極管并聯方式；為了克服報警取樣不夠精 確導致的報警效果不理想問題，本實用新型采用逐發光點位監測技術；為了克服工作電 流隨溫度升高最后導致電路輸出特性變差，進而導致信號顯示異常之弊病，本實用新型 采用了具有工作電流與器件溫度自動適應性能的場空管做控制電路的核心部件，并且采 用負載電壓負反饋技術，增強電流的穩定性；為了克服外界電磁干擾帶來不利影響，本 實用新型采用封閉式金屬外殼隔斷內外的電磁聯系；為了克服較強的浪涌電壓的侵擾， 本實用新型采用耐高壓大容量電容器濾波技術；為了解決短路故障與斷路故障的取樣安 全驅動問題，本實用新型采用了微型自恢復過流防護技術；為了克服感應雷害導致的失 效問題，本實用新型采用壓敏電阻與放電管組合防雷措施。另外，本實用新型全部采用 工業或軍用級元器件，以適應我國北方嚴寒與南方酷熱氣候環境。較好的解決了目前我 國鐵路信號LED信號顯示電源控制裝置運用中存在的一系列安全隱患問題。
本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是在一只外形為方體的金屬盒內設置電源電路、穩流控制電路、故障音響報警控制電路、故障位置指示控制電路。并將其 安裝在室外信號機構內部。在車站信號機械室組合架上設置自動控制條件電路與聲光報 警執行電路。通過傳輸信號電纜將室內外電路聯成一個完整的系統裝置。
自動控制條件電路是由兩個過荷保護熔斷器與一個室內監督繼電器和一個鐵道信號 自動控制條件相串聯而成。采用兩個過荷保護熔斷器防護目的在于提高系統電路初級供 電系統的防護可靠性。室內監督繼電器用于監督本實用新型的工作狀態。
電源電路是由一個BX-34型信號變壓器與一個防雷組合、 一個電流匹配組合、 一個組
合式整流器、 一個大容量電解電容器、 一個電源控制繼電器、 一個續流二極管、兩組電 源控制繼電器接點、 一個電源指示電路順序電連接組成。
信號變壓器的任務是將信號機械室送來的交流220伏變成安全電壓11 16伏，整流器 的任務是將交流變成直流，指示燈的任務是指示直流電源的工作狀態。直流電路采取正 負極線路雙斷控制方式，旨在增強系統的抗干擾性能，防止在遇到較強的電磁干擾時出 現信號燈閃光等亂顯示現象。
電流匹配器時由兩個電容和兩個整流二極管及一個限流電阻組成的。電流匹配的目 的是保證室內監督繼電器在電流不足時也能夠可靠工作。防雷組合是由一個壓敏電阻和 一個防雷放電管組合而成的，其防護電壓不大于36伏。電源控制繼電器的控制接點額定 電流應大于工作電流的3倍。組合式整流器反向耐壓不小于700V、額定電流不小于工作電 流的10倍，采用組合式整流器的目的在于減少設備故障率，提高信號設備的連續工作可 靠性。
固定在長方體金屬盒內的穩流控制電路由以7只具有電流自動控制特性的場控管為核 心構成的彼此獨立的電流自動控制電路相并聯而成。每個獨立的電流自動控制電路都具 有相同功能與作用。其基本工作原理是串聯在場控管源極的大功率發光二極管的電流 因故升高時，會使場控管源極電位隨之升高，從而使場控管的柵源極電位差變小，迫使 通過發光二極管的電流下降，達到穩定工作電流之目的；另外，串聯在場控管源極的發 光二極管電流因故升高還會使場控管本身溫度上升，由于場控管溫度升到一定程度后， 其內部電流通道自動變窄而限制電流繼續上升，于是工作電流就自動穩定在較理想狀 態。 一般情況下，工作電流調定后，整個系統就處于恒流工作狀態。
穩流控制電路中的7只場控管型號相同，在其源極串聯的發光二極管正常工作電流均 控制在500毫安內，在其漏極串聯的信號監督繼電器的線圈電阻不大于20歐姆，在其柵極 并聯的電容耐壓不小于25伏，與7只信號監督繼電器并聯的續流二極管的耐壓不小于700 伏，7只偏置電阻阻值不小于10千歐姆，7只可調電阻調整上限為5.1千歐姆。
串聯在負載回路內的7只可恢復熔絲，能夠將負載的短路故障轉化為斷路故障，從而 使同一只監督繼電器能夠完成電路短路與斷路兩類故障報警的控制任務。
故障音響報警控制電路、故障位置指示控制電路分別是7只信號監督繼電器的第一組常開接點組合和第二組常開接點組合。第一組接點以并聯方式組成"或"邏輯，有一個 接點閉合，就可以溝通音響報警電路；第二組接點用來分別指示故障位置。
若聲光報警執行電路中的蜂鳴器鳴響則說明有故障存在；故障指示燈將直接指示具 體故障位置。
若干只大功率發光二極管根據信號機透鏡大小規格均勻固定在直徑為100 220毫米、 厚度不小于2毫米的圓形鋁板上。為了保證散熱效果，應使發光二極管與散熱板無縫、絕 緣連接，并將散熱板與原有的金屬信號機抅體緊密聯接，以進一步提高散熱效果。
根據鐵路信號機顯示距離的遠近，大功率發光二極管的使用數量可以在1 7只間選 擇。區間信號顯示距離最遠，最多可使用7只大功率發光二極管；站內信號顯示距離次 之，最多可使用6只大功率發光二極管；信號表示器顯示距離最近，最多可使用3只大功 率發光二極管。其它類型的信號顯示器，可根據需要決定大功率發光二極管的使用量。
結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。 附圖是本實用新型的一個實施例子。
圖1是鐵道信號大功率LED信號顯示電源控制裝置系統構成方框圖。
圖2是鐵道信號大功率LED信號顯示電源控制裝置電原理圖。
圖3是鐵道信號大功率LED信號顯示電源控制裝置的LED信號顯示板示意圖。
具體實施方式
在圖l所示的系統構成方框圖實例中，鐵道信號大功率LED信號顯示電源控制裝置電 路系統由自動控制條件電路(1)、電源電路(2)、穩流控制電路(3)、故障音響報 警控制電路(4)、故障位置指示控制電路(5)、傳輸電纜通道(6)、故障報警限流電 路(7)、聲光報警執行電路(8) 、 LED信號顯示板(9)順序電聯結而成。
在圖2所示實施例中，電源電路(2)是由一個BX-34型信號變壓器(201)與一個防 雷組合(202、 203、 204)、 一個電流匹配組合(205、 206、 207、 208、 209)、 一個組 合式整流器(210)、 一個大容量電解電容器(215)、 一個電源控制繼電器(216)、 一 個續流二極管(217)、兩組電源控制繼電器接點(218、 219)、 一個電源指示電路( 220、 221)、順序電連接組成。電流匹配電容(205、 206)的規格為50V470微法，整流 二極管(207、 208)的規格為10A1000V，限流電阻(209)的規格為5.1歐姆16W，防雷 壓敏電阻(202)的規格為68V5KA,防雷放電管(203)的型號為3R90T，防雷地線( 204)的接地電阻小于4歐姆，濾波電容(215)的規格為50伏1000微法，電源控制繼電器 (216)規格為DC12V，電源控制繼電器接點(218、 219)的通過電流不小于5A。組合 式整流器(210)是由4個反向耐壓不小于700V、額定電流不小于6A的整流橋模塊(211、 212、 213、 214)采取安全冗余方式組合而成的。穩流控制電路(3)中的7只場控管(306、 316、 326、 336、 346、 356、 366)型號均 為V75T，分別在其源極串聯的發光二極管(305、 315、 325、 335、 345、 355、 365)正常 工作電流均在100 500毫安范圍內可調，分別在其漏極串聯的信號監督繼電器(308、 318、 328、 338、 348、 358、 368)的線圈電阻小于15歐姆，別與7只信號監督繼電器并聯 的續流二極管(309、 319、 329、 339、 349、 359、 369)的型號為1N4007，分別在其漏極 串聯的7只自恢復保險絲(307、 317、 327、 337、 347、 357、 367)的最小啟動電流為負 載工作電流的2倍，分別在其柵極并聯的7只電容(303、 313、 323、 333、 343、 353、 363)規格為100微法50伏，分別在其柵極并聯的7只過壓防護管(304、 314、 324、 334、 344、 354、 364)防護浪涌電壓不大于10V， 7只偏置電阻(301、 311、 321、 331、 341、 351、 361)阻值為12K歐姆，7只可調電阻(302、 312、 332、 342、 352、 362)最佳調整 范圍為2.4 5.1K歐姆。
故障音響報警控制電路(4)、故障位置指示控制電路(5)分別是7只信號監督繼電 器的第一組常開接點(401、 402、 403、 404 、 405、 406、 407)和第二組常開接點( 501、 502、 503、 504、 505、 506、 507)。
通過信號電纜(6)連接并安裝在信號機械室內組合架上的聲光報警執行電路(8) 中的蜂鳴器(808)規格為6^12V0.5 1W， 7只指示燈(801、 802、 803、 804、 805、 806、 807)均為微功耗普通紅色發光二極管，7只限流電阻(701、 702、 703、 704、 705、 706、 707)的規格均為0.25W1K歐姆。
位于信號機械室內的自動控制條件電路(1)是由兩個過荷保護熔斷器(101、 102) 與一個室內監督繼電器(103)和一個鐵道信號自動控制條件(104)相串聯而成。
在圖3所示的實例中，LED信號顯示板(9)上的7只大功率發光二極管(305、 315、 325、 335、 345、 355、 365)最佳分布形式為中心一只，其余6只以前后互差60度的等分 角度均勻分布在在一張直徑為200毫米、厚度為4毫米的鋁合金板上。
初步試驗結果證明，本實用新型具有電特性穩定、抗干擾性強、信號顯示效果滿足 鐵路安全快速發展需要，故障報警功能完善可靠、安裝接口與原定型電路配套，與既有 信號機構配套安裝、更換手續簡便，工作環境不受我國地區海拔高度及環境溫差限制， 各項技術指標符合鐵道部頒標準，整機免現場維護。適于我國鐵路各類車站信號設備更 新改造配套。其市場前景比較廣闊。
權利要求1. 鐵道信號大功率LED信號顯示電源控制裝置主機外形是一只大小適于在各種信號機構內部安裝的方體金屬盒，其電路系統由自動控制條件電路(1)、電源電路(2)、穩流控制電路(3)、故障音響報警控制電路(4)、故障位置指示控制電路(5)、傳輸電纜通道(6)、故障報警限流電路(7)、聲光報警執行電路(8)、LED信號顯示板(9)順序電聯結而成，其特征在于固定在方體金屬盒內的穩流控制電路(3)是由最多7只具有電流自動控制特性的場控管(306、316、326、336、346、356、366)為核心構成的彼此獨立的功放電路相并聯而成。
2. 根據權利要求1所述的鐵道信號大功率LED信號顯示電源控制裝置，其特征是自 動控制條件電路(1)是由兩個過荷保護熔斷器(101、 102)與一個室內監督繼電器( 103)和一個鐵道信號自動控制條件(104)相串聯而成。
3. 根據權利要求1所述的鐵道信號大功率LED信號顯示電源控制裝置，其特征是電 源電路(2)是由一個BX-34型信號變壓器(201)與一個防雷組合(202、 203、 204)、 一個電流匹配組合(205、 206、 207、 208、 209)、 一個組合式整流器(210)、 一個大 容量電解電容器(215)、 一個電源控制繼電器(216)、 一個續流二極管(217)、兩組 電源控制繼電器接點(218、 219)、 一個電源指示電路(220、 221)順序電連接組成。
4. 根據權利要求1所述的鐵道信號大功率LED信號顯示電源控制裝置，其特征是穩 流控制電路(3)中的7只場控管(306、 316、 326、 336、 346、 356、 366)型號均為 V75T，分別在其源極串聯的發光二極管(305、 315、 325、 335、 345、 355、 365)正常工 作電流均在100 500毫安范圍內可調，分別在其漏極串聯的信號監督繼電器(308、 318、 328、 338、 348、 358、 368)的線圈電阻小于15歐姆，分別與7只信號監督繼電器并聯的 續流二極管(309、 319、 329、 339、 349、 359、 369)的型號為1N4007，分別在其漏極串 聯的7只自恢復保險絲(307、 317、 327、 337、 347、 357、 367)的最小啟動電流為負載 工作電流的2倍，分別在其柵極并聯的7只電容(303、 313、 323、 333、 343、 353、 363) 規格為100微法50伏，分別在其柵極并聯的7只過壓防護管(304、 314、 324、 334、 344、 354、 364)防護浪涌電壓不大于10V， 7只偏置電阻(301、 311、 321、 331、 341、 351、 361)阻值為12K歐姆，7只可調電阻(302、 312、 332、 342、 352、 362)最佳調整范圍為 2.4 5.1K歐姆。
5. 根據權利要求1所述的鐵道信號大功率LED信號顯示電源控制裝置，其特征是故 障音響報警控制電路(4)、故障位置指示控制電路(5)分別是7只信號監督繼電器的第 一組常開接點(401、 402、 403、 404 、 405、 406、 407)和第二組常開接點(501、 502、 503、 504、 505、 506、 507)。
6. 根據權利要求1所述的鐵道信號機大功率LED信號顯示電源控制裝置，其特征是聲光報警執行電路(8)中的蜂鳴器(808)規格為6 12V0.5 1W， 7只指示燈(801、 802、 803、 804、 805、 806、 807)均為微功耗普通紅色發光二極管，7只限流電阻( 701、 702、 703、 704、 705、 706、 707)的規格均為0.25W1K歐姆。
7. 根據權利要求1所述的鐵道信號機大功率LED信號顯示電源控制裝置，其特征是 在LED信號顯示板(9)上的7只大功率發光二極管(305、 315、 325、 335、 345、 355、 365)最佳分布形式為中心一只，其余6只以前后互差60度的等分角度均勻分布在在直徑 為180 220毫米、厚度為3 4毫米的鋁合金板上。
8. 根據權利要求3所述的鐵道信號機大功率LED信號顯示電源控制裝置，其特征是 電源電路(2)中的電流匹配電容(205、 206)的規格為50V470微法，整流二極管( 207、 208)的規格為10A1000V，限流電阻(209)的規格為5.1歐姆16W，防雷壓敏電阻(202)的規格為68V5KA，防雷放電管(203)的型號為3R90T，防雷地線(204)的接 地電阻小于4歐姆，濾波電容(215)的規格為50伏1000微法，電源控制繼電器(216)規 格為DC12V，電源控制繼電器接點(218、 219)的通過電流不小于5A。
9. 根據權利要求3所述的鐵道信號機大功率LED信號顯示電源控制裝置，其特征是: 電源電路(2)中的組合式整流器(210)是由4個反向耐壓不小于700V、額定電流不小于 6A的整流橋模塊(211、 212、 213、 214)采取安全冗余方式組合而成的。
專利摘要一種涉及鐵路運輸技術領域的鐵道信號大功率LED信號顯示電源控制裝置，采用電磁屏蔽，組合防雷、恒流控制、實時監測、自動報警等多項新技術，具體解決了目前我國鐵路既有類似裝置存在的顯示距離不足、抗干擾性差、電特性不穩、故障率高、報警精確度不理想等諸多問題。本裝置主機控制電路裝在一只方形金屬盒中，安裝在室外信號機構內；聲光報警電路部分裝設在一只方形塑料盒內并固定在信號機械室組合架上。室內外電路通過普通信號電纜插接化連接。各項技術指標符合鐵道部頒標準，整機免現場維護，適于我國鐵路各類型信號機安裝配套。
文檔編號B61L9/04GK201240394SQ20082012634
公開日2009年5月20日 申請日期2008年6月13日 優先權日2008年6月13日
發明者曹升俠 申請人:曹升俠