專利名稱：鐵道信號(hào)大功率led信號(hào)顯示電源控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種鐵道信號(hào)配套裝置。適于我國(guó)鐵路區(qū)間、站內(nèi)、專用線等各種類 型信號(hào)設(shè)備配套裝用。
長(zhǎng)期以來(lái)的鐵路運(yùn)輸實(shí)踐證明，鐵路信號(hào)設(shè)備技術(shù)性能的優(yōu)劣、安全可靠程度的高 低直接關(guān)系到我國(guó)鐵路行車安全。作為行車指揮命令的信號(hào)顯示裝置，應(yīng)不斷采用現(xiàn)代 高新科學(xué)技術(shù)推陳出新，研制更先進(jìn)、更穩(wěn)定、更安全可靠的新型鐵道信號(hào)控制裝置， 以適應(yīng)我國(guó)鐵路建設(shè)快速發(fā)展的需要。
背景技術(shù)：
既有的類似裝置，采用小功率發(fā)光二極管串聯(lián)控制方式，運(yùn)用中只要有一只發(fā)光管 故障，未故障的發(fā)光管也隨之失效，直接影響信號(hào)的正常顯示。另外，由于其抗干擾特 性不良引起的信號(hào)亂顯示現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，直接影響鐵路運(yùn)輸安全。再則，既有電路在故 障報(bào)警電路設(shè)計(jì)中采取模擬電量變化比率取樣技術(shù)，使得報(bào)警精度及效果很不理想。更 有甚者，隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)發(fā)光管溫度升高后系統(tǒng)輸出特性變差，進(jìn)而導(dǎo)致信號(hào)顯示 異常，給鐵路運(yùn)輸帶來(lái)諸多不可忽視的安全隱患，難以適應(yīng)目前我國(guó)鐵路運(yùn)輸安全、重 載、高效、快速發(fā)展的需要。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服小功率發(fā)光二極管串聯(lián)控制方式所導(dǎo)致的一只光管故障，未故障的光管也
隨之失效問(wèn)題，本實(shí)用新型采用大功率發(fā)光二極管并聯(lián)方式；為了克服報(bào)警取樣不夠精 確導(dǎo)致的報(bào)警效果不理想問(wèn)題，本實(shí)用新型采用逐發(fā)光點(diǎn)位監(jiān)測(cè)技術(shù)；為了克服工作電 流隨溫度升高最后導(dǎo)致電路輸出特性變差，進(jìn)而導(dǎo)致信號(hào)顯示異常之弊病，本實(shí)用新型 采用了具有工作電流與器件溫度自動(dòng)適應(yīng)性能的場(chǎng)空管做控制電路的核心部件，并且采 用負(fù)載電壓負(fù)反饋技術(shù)，增強(qiáng)電流的穩(wěn)定性；為了克服外界電磁干擾帶來(lái)不利影響，本 實(shí)用新型采用封閉式金屬外殼隔斷內(nèi)外的電磁聯(lián)系；為了克服較強(qiáng)的浪涌電壓的侵?jǐn)_， 本實(shí)用新型采用耐高壓大容量電容器濾波技術(shù)；為了解決短路故障與斷路故障的取樣安 全驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用了微型自恢復(fù)過(guò)流防護(hù)技術(shù)；為了克服感應(yīng)雷害導(dǎo)致的失 效問(wèn)題，本實(shí)用新型采用壓敏電阻與放電管組合防雷措施。另外，本實(shí)用新型全部采用 工業(yè)或軍用級(jí)元器件，以適應(yīng)我國(guó)北方嚴(yán)寒與南方酷熱氣候環(huán)境。較好的解決了目前我 國(guó)鐵路信號(hào)LED信號(hào)顯示電源控制裝置運(yùn)用中存在的一系列安全隱患問(wèn)題。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是在一只外形為方體的金屬盒內(nèi)設(shè)置電源電路、穩(wěn)流控制電路、故障音響報(bào)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(hào)機(jī)構(gòu)內(nèi)部。在車站信號(hào)機(jī)械室組合架上設(shè)置自動(dòng)控制條件電路與聲光報(bào) 警執(zhí)行電路。通過(guò)傳輸信號(hào)電纜將室內(nèi)外電路聯(lián)成一個(gè)完整的系統(tǒng)裝置。
自動(dòng)控制條件電路是由兩個(gè)過(guò)荷保護(hù)熔斷器與一個(gè)室內(nèi)監(jiān)督繼電器和一個(gè)鐵道信號(hào) 自動(dòng)控制條件相串聯(lián)而成。采用兩個(gè)過(guò)荷保護(hù)熔斷器防護(hù)目的在于提高系統(tǒng)電路初級(jí)供 電系統(tǒng)的防護(hù)可靠性。室內(nèi)監(jiān)督繼電器用于監(jiān)督本實(shí)用新型的工作狀態(tài)。
電源電路是由一個(gè)BX-34型信號(hào)變壓器與一個(gè)防雷組合、 一個(gè)電流匹配組合、 一個(gè)組
合式整流器、 一個(gè)大容量電解電容器、 一個(gè)電源控制繼電器、 一個(gè)續(xù)流二極管、兩組電 源控制繼電器接點(diǎn)、 一個(gè)電源指示電路順序電連接組成。
信號(hào)變壓器的任務(wù)是將信號(hào)機(jī)械室送來(lái)的交流220伏變成安全電壓11 16伏，整流器 的任務(wù)是將交流變成直流，指示燈的任務(wù)是指示直流電源的工作狀態(tài)。直流電路采取正 負(fù)極線路雙斷控制方式，旨在增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性能，防止在遇到較強(qiáng)的電磁干擾時(shí)出 現(xiàn)信號(hào)燈閃光等亂顯示現(xiàn)象。
電流匹配器時(shí)由兩個(gè)電容和兩個(gè)整流二極管及一個(gè)限流電阻組成的。電流匹配的目 的是保證室內(nèi)監(jiān)督繼電器在電流不足時(shí)也能夠可靠工作。防雷組合是由一個(gè)壓敏電阻和 一個(gè)防雷放電管組合而成的，其防護(hù)電壓不大于36伏。電源控制繼電器的控制接點(diǎn)額定 電流應(yīng)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(shè)備故障率，提高信號(hào)設(shè)備的連續(xù)工作可 靠性。
固定在長(zhǎng)方體金屬盒內(nèi)的穩(wěn)流控制電路由以7只具有電流自動(dòng)控制特性的場(chǎng)控管為核 心構(gòu)成的彼此獨(dú)立的電流自動(dòng)控制電路相并聯(lián)而成。每個(gè)獨(dú)立的電流自動(dòng)控制電路都具 有相同功能與作用。其基本工作原理是串聯(lián)在場(chǎng)控管源極的大功率發(fā)光二極管的電流 因故升高時(shí)，會(huì)使場(chǎng)控管源極電位隨之升高，從而使場(chǎng)控管的柵源極電位差變小，迫使 通過(guò)發(fā)光二極管的電流下降，達(dá)到穩(wěn)定工作電流之目的；另外，串聯(lián)在場(chǎng)控管源極的發(fā) 光二極管電流因故升高還會(huì)使場(chǎng)控管本身溫度上升，由于場(chǎng)控管溫度升到一定程度后， 其內(nèi)部電流通道自動(dòng)變窄而限制電流繼續(xù)上升，于是工作電流就自動(dòng)穩(wěn)定在較理想狀 態(tài)。 一般情況下，工作電流調(diào)定后，整個(gè)系統(tǒng)就處于恒流工作狀態(tài)。
穩(wěn)流控制電路中的7只場(chǎng)控管型號(hào)相同，在其源極串聯(lián)的發(fā)光二極管正常工作電流均 控制在500毫安內(nèi)，在其漏極串聯(lián)的信號(hào)監(jiān)督繼電器的線圈電阻不大于20歐姆，在其柵極 并聯(lián)的電容耐壓不小于25伏，與7只信號(hào)監(jiān)督繼電器并聯(lián)的續(xù)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(diào)電阻調(diào)整上限為5.1千歐姆。
串聯(lián)在負(fù)載回路內(nèi)的7只可恢復(fù)熔絲，能夠?qū)⒇?fù)載的短路故障轉(zhuǎn)化為斷路故障，從而 使同一只監(jiān)督繼電器能夠完成電路短路與斷路兩類故障報(bào)警的控制任務(wù)。
故障音響報(bào)警控制電路、故障位置指示控制電路分別是7只信號(hào)監(jiān)督繼電器的第一組常開(kāi)接點(diǎn)組合和第二組常開(kāi)接點(diǎn)組合。第一組接點(diǎn)以并聯(lián)方式組成"或"邏輯，有一個(gè) 接點(diǎn)閉合，就可以溝通音響報(bào)警電路；第二組接點(diǎn)用來(lái)分別指示故障位置。
若聲光報(bào)警執(zhí)行電路中的蜂鳴器鳴響則說(shuō)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(fā)光二極管根據(jù)信號(hào)機(jī)透鏡大小規(guī)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(yīng)使發(fā)光二極管與散熱板無(wú)縫、絕 緣連接，并將散熱板與原有的金屬信號(hào)機(jī)抅體緊密聯(lián)接，以進(jìn)一步提高散熱效果。
根據(jù)鐵路信號(hào)機(jī)顯示距離的遠(yuǎn)近，大功率發(fā)光二極管的使用數(shù)量可以在1 7只間選 擇。區(qū)間信號(hào)顯示距離最遠(yuǎn)，最多可使用7只大功率發(fā)光二極管；站內(nèi)信號(hào)顯示距離次 之，最多可使用6只大功率發(fā)光二極管；信號(hào)表示器顯示距離最近，最多可使用3只大功 率發(fā)光二極管。其它類型的信號(hào)顯示器，可根據(jù)需要決定大功率發(fā)光二極管的使用量。


結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。 附圖是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例子。
圖1是鐵道信號(hào)大功率LED信號(hào)顯示電源控制裝置系統(tǒng)構(gòu)成方框圖。
圖2是鐵道信號(hào)大功率LED信號(hào)顯示電源控制裝置電原理圖。
圖3是鐵道信號(hào)大功率LED信號(hào)顯示電源控制裝置的LED信號(hào)顯示板示意圖。
具體實(shí)施方式
在圖l所示的系統(tǒng)構(gòu)成方框圖實(shí)例中，鐵道信號(hào)大功率LED信號(hào)顯示電源控制裝置電 路系統(tǒng)由自動(dòng)控制條件電路(1)、電源電路(2)、穩(wěn)流控制電路(3)、故障音響報(bào) 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(bào)警限流電 路(7)、聲光報(bào)警執(zhí)行電路(8) 、 LED信號(hào)顯示板(9)順序電聯(lián)結(jié)而成。
在圖2所示實(shí)施例中，電源電路(2)是由一個(gè)BX-34型信號(hào)變壓器(201)與一個(gè)防 雷組合(202、 203、 204)、 一個(gè)電流匹配組合(205、 206、 207、 208、 209)、 一個(gè)組 合式整流器(210)、 一個(gè)大容量電解電容器(215)、 一個(gè)電源控制繼電器(216)、 一 個(gè)續(xù)流二極管(217)、兩組電源控制繼電器接點(diǎn)(218、 219)、 一個(gè)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(guī)格為50V470微法，整流 二極管(207、 208)的規(guī)格為10A1000V，限流電阻(209)的規(guī)格為5.1歐姆16W，防雷 壓敏電阻(202)的規(guī)格為68V5KA,防雷放電管(203)的型號(hào)為3R90T，防雷地線( 204)的接地電阻小于4歐姆，濾波電容(215)的規(guī)格為50伏1000微法，電源控制繼電器 (216)規(guī)格為DC12V，電源控制繼電器接點(diǎn)(218、 219)的通過(guò)電流不小于5A。組合 式整流器(210)是由4個(gè)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(wěn)流控制電路(3)中的7只場(chǎng)控管(306、 316、 326、 336、 346、 356、 366)型號(hào)均 為V75T，分別在其源極串聯(lián)的發(fā)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(nèi)可調(diào)，分別在其漏極串聯(lián)的信號(hào)監(jiān)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(hào)監(jiān)督繼電器并聯(lián) 的續(xù)流二極管(309、 319、 329、 339、 349、 359、 369)的型號(hào)為1N4007，分別在其漏極 串聯(lián)的7只自恢復(fù)保險(xiǎn)絲(307、 317、 327、 337、 347、 357、 367)的最小啟動(dòng)電流為負(fù) 載工作電流的2倍，分別在其柵極并聯(lián)的7只電容(303、 313、 323、 333、 343、 353、 363)規(guī)格為100微法50伏，分別在其柵極并聯(lián)的7只過(guò)壓防護(hù)管(304、 314、 324、 334、 344、 354、 364)防護(hù)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(diào)電阻(302、 312、 332、 342、 352、 362)最佳調(diào)整 范圍為2.4 5.1K歐姆。
故障音響報(bào)警控制電路(4)、故障位置指示控制電路(5)分別是7只信號(hào)監(jiān)督繼電 器的第一組常開(kāi)接點(diǎn)(401、 402、 403、 404 、 405、 406、 407)和第二組常開(kāi)接點(diǎn)( 501、 502、 503、 504、 505、 506、 507)。
通過(guò)信號(hào)電纜(6)連接并安裝在信號(hào)機(jī)械室內(nèi)組合架上的聲光報(bào)警執(zhí)行電路(8) 中的蜂鳴器(808)規(guī)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(fā)光二極管，7只限流電阻(701、 702、 703、 704、 705、 706、 707)的規(guī)格均為0.25W1K歐姆。
位于信號(hào)機(jī)械室內(nèi)的自動(dòng)控制條件電路(1)是由兩個(gè)過(guò)荷保護(hù)熔斷器(101、 102) 與一個(gè)室內(nèi)監(jiān)督繼電器(103)和一個(gè)鐵道信號(hào)自動(dòng)控制條件(104)相串聯(lián)而成。
在圖3所示的實(shí)例中，LED信號(hào)顯示板(9)上的7只大功率發(fā)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(yàn)結(jié)果證明，本實(shí)用新型具有電特性穩(wěn)定、抗干擾性強(qiáng)、信號(hào)顯示效果滿足 鐵路安全快速發(fā)展需要，故障報(bào)警功能完善可靠、安裝接口與原定型電路配套，與既有 信號(hào)機(jī)構(gòu)配套安裝、更換手續(xù)簡(jiǎn)便，工作環(huán)境不受我國(guó)地區(qū)海拔高度及環(huán)境溫差限制， 各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合鐵道部頒標(biāo)準(zhǔn)，整機(jī)免現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)。適于我國(guó)鐵路各類車站信號(hào)設(shè)備更 新改造配套。其市場(chǎng)前景比較廣闊。
權(quán)利要求1. 鐵道信號(hào)大功率LED信號(hào)顯示電源控制裝置主機(jī)外形是一只大小適于在各種信號(hào)機(jī)構(gòu)內(nèi)部安裝的方體金屬盒，其電路系統(tǒng)由自動(dòng)控制條件電路(1)、電源電路(2)、穩(wěn)流控制電路(3)、故障音響報(bào)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(bào)警限流電路(7)、聲光報(bào)警執(zhí)行電路(8)、LED信號(hào)顯示板(9)順序電聯(lián)結(jié)而成，其特征在于固定在方體金屬盒內(nèi)的穩(wěn)流控制電路(3)是由最多7只具有電流自動(dòng)控制特性的場(chǎng)控管(306、316、326、336、346、356、366)為核心構(gòu)成的彼此獨(dú)立的功放電路相并聯(lián)而成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵道信號(hào)大功率LED信號(hào)顯示電源控制裝置，其特征是自 動(dòng)控制條件電路(1)是由兩個(gè)過(guò)荷保護(hù)熔斷器(101、 102)與一個(gè)室內(nèi)監(jiān)督繼電器( 103)和一個(gè)鐵道信號(hào)自動(dòng)控制條件(104)相串聯(lián)而成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵道信號(hào)大功率LED信號(hào)顯示電源控制裝置，其特征是電 源電路(2)是由一個(gè)BX-34型信號(hào)變壓器(201)與一個(gè)防雷組合(202、 203、 204)、 一個(gè)電流匹配組合(205、 206、 207、 208、 209)、 一個(gè)組合式整流器(210)、 一個(gè)大 容量電解電容器(215)、 一個(gè)電源控制繼電器(216)、 一個(gè)續(xù)流二極管(217)、兩組 電源控制繼電器接點(diǎn)(218、 219)、 一個(gè)電源指示電路(220、 221)順序電連接組成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵道信號(hào)大功率LED信號(hào)顯示電源控制裝置，其特征是穩(wěn) 流控制電路(3)中的7只場(chǎng)控管(306、 316、 326、 336、 346、 356、 366)型號(hào)均為 V75T，分別在其源極串聯(lián)的發(fā)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(nèi)可調(diào)，分別在其漏極串聯(lián)的信號(hào)監(jiān)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(hào)監(jiān)督繼電器并聯(lián)的 續(xù)流二極管(309、 319、 329、 339、 349、 359、 369)的型號(hào)為1N4007，分別在其漏極串 聯(lián)的7只自恢復(fù)保險(xiǎn)絲(307、 317、 327、 337、 347、 357、 367)的最小啟動(dòng)電流為負(fù)載 工作電流的2倍，分別在其柵極并聯(lián)的7只電容(303、 313、 323、 333、 343、 353、 363) 規(guī)格為100微法50伏，分別在其柵極并聯(lián)的7只過(guò)壓防護(hù)管(304、 314、 324、 334、 344、 354、 364)防護(hù)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(diào)電阻(302、 312、 332、 342、 352、 362)最佳調(diào)整范圍為 2.4 5.1K歐姆。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵道信號(hào)大功率LED信號(hào)顯示電源控制裝置，其特征是故 障音響報(bào)警控制電路(4)、故障位置指示控制電路(5)分別是7只信號(hào)監(jiān)督繼電器的第 一組常開(kāi)接點(diǎn)(401、 402、 403、 404 、 405、 406、 407)和第二組常開(kāi)接點(diǎn)(501、 502、 503、 504、 505、 506、 507)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵道信號(hào)機(jī)大功率LED信號(hào)顯示電源控制裝置，其特征是聲光報(bào)警執(zhí)行電路(8)中的蜂鳴器(808)規(guī)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(fā)光二極管，7只限流電阻( 701、 702、 703、 704、 705、 706、 707)的規(guī)格均為0.25W1K歐姆。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵道信號(hào)機(jī)大功率LED信號(hào)顯示電源控制裝置，其特征是 在LED信號(hào)顯示板(9)上的7只大功率發(fā)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(jù)權(quán)利要求3所述的鐵道信號(hào)機(jī)大功率LED信號(hào)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(guī)格為50V470微法，整流二極管( 207、 208)的規(guī)格為10A1000V，限流電阻(209)的規(guī)格為5.1歐姆16W，防雷壓敏電阻(202)的規(guī)格為68V5KA，防雷放電管(203)的型號(hào)為3R90T，防雷地線(204)的接 地電阻小于4歐姆，濾波電容(215)的規(guī)格為50伏1000微法，電源控制繼電器(216)規(guī) 格為DC12V，電源控制繼電器接點(diǎn)(218、 219)的通過(guò)電流不小于5A。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的鐵道信號(hào)機(jī)大功率LED信號(hào)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(gè)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(yùn)輸技術(shù)領(lǐng)域的鐵道信號(hào)大功率LED信號(hào)顯示電源控制裝置，采用電磁屏蔽，組合防雷、恒流控制、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)報(bào)警等多項(xiàng)新技術(shù)，具體解決了目前我國(guó)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(wěn)、故障率高、報(bào)警精確度不理想等諸多問(wèn)題。本裝置主機(jī)控制電路裝在一只方形金屬盒中，安裝在室外信號(hào)機(jī)構(gòu)內(nèi)；聲光報(bào)警電路部分裝設(shè)在一只方形塑料盒內(nèi)并固定在信號(hào)機(jī)械室組合架上。室內(nèi)外電路通過(guò)普通信號(hào)電纜插接化連接。各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合鐵道部頒標(biāo)準(zhǔn)，整機(jī)免現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)，適于我國(guó)鐵路各類型信號(hào)機(jī)安裝配套。
文檔編號(hào)B61L9/04GK201240394SQ20082012634
公開(kāi)日2009年5月20日 申請(qǐng)日期2008年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月13日
發(fā)明者曹升俠 申請(qǐng)人:曹升俠