车站信号工程中色灯信号机的调试方法研究毕业论文.docx
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车站信号工程中色灯信号机的调试方法研究毕业论文
毕业论文
车站信号工程中色灯信号机的
调试方法研究
TheDebugMethodResearchoftheColorLightSignalattheStationEngineering
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原创性声明
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所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
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日 期:
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日 期:
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日 期:
学位论文原创性声明
本人郑重声明:
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名:
日期:
年月日
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涉密论文按学校规定处理。
作者签名:
日期:
年月日
导师签名:
日期:
年月日
毕业论文成绩单
学生姓名
学号
班级
专业
自动化
毕业论文题目
车站信号工程中色灯信号机的调试方法研究
指导教师姓名
指导教师职称
高级工程师
评定成绩
指导教师
得分
评阅人
得分
答辩小组组长
得分
成绩:
院长(主任)签字:
年月日
毕业论文任务书
题 目
车站信号工程中色灯信号机的调试方法研究
学生姓名
郭晨曦
学号
20107459
班级
方1053-1
专业
自动化
承担指导任务单位
电气工程系
导师
姓名
郭建明
导师
职称
高级工程师
一、设计内容
在熟悉车站信号电气集中电路的联锁关系的基础上,总结色灯信号机调试步骤,并给出试验步骤,画出点灯电路和报警电路图。
二、基本要求
1.分析车站信号电气集中电路。
2.对调试步骤、方法予以总结,设计局部导通试验电路。
3.设计说明书一万五千字以上。
4.完成3000字的专业英文翻译。
三、主要参考文献
[1]中国铁路通信信号总公司研究设计院.铁路工程设计技术手册.信号[S].北京:
中国铁道出版社,1993
[2]王永信.车站信号自动控制[M].中国铁道工业出版社,2009
[3]安伟光.车站信号施工[M].中国铁道工业出版社,2010
四、进度计划
第1-3周:
调研、收集材料,完成开题报告。
第4-7周:
分析、确定方案,按照设计要求进行设计。
第8周:
中期答辩。
第9-14周:
写毕业设计论文。
第15-16周:
毕业答辩。
教研室主任签字
时 间
年 月 日
毕业论文开题报告
题目
车站信号工程中色灯信号机的调试方法研究
学生姓名
郭晨曦
学号
20107459
班级
1053-1
专业
自动化
一、研究背景
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。
二、国内外研究现状
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机构有时出现故障,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。
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。
2004年,GELcore公司为美国铁路客运公司在东北走廊的宾夕法尼亚、纽约等地安装了TR3和RM4的型LED信号机。
同年,英国TubeLines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。
三、研究方案
1、论文的主要工作
本次设计是为了保证铁路行车安全,针对信号机进行各项测试,确保色灯信号机起到正常的作用。
需要完成的工作如下:
(1)分析车站信号电气集中电路;
(2)对调试步骤、方法予以总结;
2、采用的方法和手段
设计的主要步骤如下:
(1)先对色灯信号机进行物理测试,即进行灯光调试;
(2)然后针对信号机的电气特性进行调试,分三方面:
点灯变压器Ⅰ次测、Ⅱ次测电压调整;主、副灯丝端电压调整;灯丝转换继电器端电压测试;
(3)测试无误后,开始进行电路试验,分析其中出现的故障并及时做出应对措施。
四、预期达到的结果
希望通过一步一步对色灯信号机的各方面的测试,最后可以实现信号机的正常运作。
指导教师签字
时间
年月日
摘要
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,为了提高色灯信号机构的性能,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。
论文是在熟悉车站信号电气集中电路的联锁关系的基础上,对色灯信号机各个方面进行调试。
整个色灯信号机调试首先从最基本的信号机灯光调整入手,接下来通过测试点灯变压器Ⅰ次侧、Ⅱ次侧电压,调整变压器的电气特性;然后是对主、副灯丝端电压进行测试,为了保证灯光有足够的显示距离;然后是对灯丝转换继电器端电压进行测试。
论文对如何区分室内外故障进行了详细介绍,并且提到了针对故障如何采取应急措施。
此次设计还说明了计算机联锁系统的日常维护和应急故障处理措施。
最后通过以上各方面的调试,使得色灯信号机在铁路上得到实现正常运转。
关键词:
色灯信号机调试透镜组联锁系统
Abstract
Withtheimprovingofthetrainrunningspeed,thecolorlightsignalinstitutionperformanceandqualityrequirementsofmoreandmorehigh,inordertoimprovetheperformanceofcolorlightsignalmechanism,someunitshavethecolorlightsignalmechanismoflightsource,lensgroupandsignalinstitutionalimprovementandtestmanytimes.
Thisdesignisfamiliarwiththestationsignalelectriccircuitinterlockingrelationship,onthebasisofallaspectsofcolorlightsignalfordebugging.Thecolorlightsignaldebugbeginfromthebasicsignallightadjustment,nextbytestinglightmeasurevoltagetransformer,adjusttheelectricalcharacteristicsoftransformer.Thenthetestingvoltageofthemainanddeputyfilament,inordertokeepthelightshaveenoughdisplaydistance.Andthentestthefilamentvoltageoftherelay.
Thedesignofhowtodistinguishbetweenindoorandoutdoorfailureareintroducedindetail,andmentionshowtotakeemergencymeasuresagainstmalfunction.Thisdesignalsoillustratesthecomputerinterlockingsystemofdailymaintenanceandemergencytroubleshootingmeasures.Finallythroughtheaboveallaspectsofthedebugging,makingthecolorlightsignalontherailfornormaloperation.
Keywords:
LightsignalDebugLensgroupInterlockingsystem
目 录
第1章 绪论1
1.1 课题研究的背景1
1.2 国内外研究现状1
1.3 课题的研究目的2
第2章 色灯信号机介绍3
2.1 传统色灯信号机存在的问题3
2.2 LED色灯信号机与传统色灯信号机的比较4
第3章 色灯信号机调试7
3.1 色灯信号机灯光调试7
3.1.1 色灯信号机灯光现地调整7
3.1.2色灯信号机激光调整8
3.2色灯信号机电气特性调整及测试10
3.2.1点灯变压器Ⅰ次侧、Ⅱ次侧电压调整及测试10
3.2.2主、副灯丝端电压调整及测试12
3.2.3灯丝转换继电器(或灯丝转换装置)端电压测试12
3.3色灯信号机室外电路试验和故障处理13
3.3.1 色灯信号机室外回路导通13
3.3.2 色灯信号机室外电路试验13
3.3.3 色灯信号机室外电路故障处理17
第4章 联锁系统的维护和应急故障处理22
4.1 联锁系统的维护22
4.2故障应急处理23
4.2.1 联锁机故障23
4.2.2 控显分机故障24
4.2.3 监控分机故障24
第5章 结论26
参考文献27
致谢28
附录29
附录A 外文资料29
第1章 绪 论
1.1 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。
1.2 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。
2004年,GELcore公司为美国铁路客运公司在东北走廊的
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TubeLines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。
1.3 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。
第2章 色灯信号机介绍
2.1 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TX12-25/12-25A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。
(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。
2.2 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。
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
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