Проблемы внедрения светодиодных светофоров на российских железных дорогах

Основным средством сигнализации на железнодорожном транспорте является светофор.

Железнодорожный светофор – это светооптический прибор, с помощью которого передаются приказы машинистам поездов в любое время суток о разрешении или запрещении дальнейшего движения, допустимой скорости движения с помощью световых сигналов, отличающихся цветом, миганием, числом и расположением огней.

Основным отличием железнодорожных светофоров от светофоров на дорогах общего пользования заключается в том, что однозначное восприятие показания светофора на железной дороге должно происходить на больших расстояниях - порядка 1000 метров. Другой немаловажный факт – маленький угол направленности основного светового луча, так как показание предназначено только для машиниста, находящегося в конкретном месте пути.

Первый прообраз светофора был применен достаточно давно, еще в 1868 года. Создателем этого сигнального прибора явился инженер по имени Джон Пик Найт, который являлся разработчиком железнодорожных семафоров. Семафор – это механический сигнальный прибор на ручном управлении и представлял собой конструкцию с набором из двух семафорных стрелок. В ночное время стрелки заменялись газовым фонарем соответствующих цветов.

Современные светофоры разнообразны по конструкции и оптической системе, состоят из одной или более головок, которые устанавливаются на мачтах, консолях, мостиках, опорах контактной сети или низких тумбах. В головке размещен один или несколько линзовых комплектов. Для улучшения видимости огней каждый линзовый комплект защищен козырьком от прямых солнечных лучей, а к головке крепится черный фон для контраста сигнальным огням.

По назначению светофоры подразделяются на входные, выходные, маршрутные, проходные, прикрытия, заградительные и другие. По способу установки различают светофоры мачтовые, консольные, карликовые (крепятся на низких тумбах или столбиках) и туннельные. В зависимости от оптического устройства головки светофоры бывают линзовые - имеют отдельный линзовый комплект для каждого сигнального огня; прожекторные - дают одним линзовым комплектом несколько различных по цвету сигнальных огней; светодиодные - используют в качестве источников света светодиоды вместо ламп накаливания

В этом докладе я акцентирую внимание на светодиодных светофорах, как наиболее прогрессивных светофорах для внедрения на Российских железных дорогах.

Светодиод появился на свет еще в начале шестидесятых, благодаря инженеру "Дженерал Электрик" Нику Холоньяку. Тогда разработка показалась очень перспективной, несмотря на то, что светодиод светил только тусклым красным светом. Уже через десять лет появились зеленые и желтые светодиоды, их стали использовать в электронных приборах. С каждым годом эффективность светового потока увеличивалась, значение 1 люмен было достигнуто к началу девяностых. В 1993 году был изобретен первый синий яркий светодиод. Теперь появляется возможность получить светодиод любого цвета, в том числе и белого.

Использование светодиодов в осветительных приборах является наиболее передовой технологией освещения. Энергоэффективность светодиодных источников света в 2 раза превышает энергоэффективность люминесцентных ламп и в 10 раз – ламп накаливания. Малое энергопотребление, высокая надежность, длительный срок службы, экологическая безопасность, отсутствие необходимости в регулярном обслуживании и антивандальные качества делают эти источники света весьма выигрышными по сравнению с традиционными лампами накаливания, люминесцентными и газоразрядными лампами. К недостаткам светодиодов можно отнести слишком блеклый, но несколько резкий, раздражающий цвет; светодиоды резко зажигаются и гаснут соответственно тому, как на них подается и снимается напряжение.

В настоящее время лидером светодиодного освещения среди крупнейших российских корпораций без преувеличения можно назвать ОАО «РЖД». Основными направлениями использования светодиодов на данном этапе являются – светодиодное освещение железнодорожного транспорта (вокзалы, станции, депо, мосты и тоннели) и светодиодные светосигнальные устройства (маршрутные указатели и светофоры).

Внедрение светодиодных светосигнальных устройств осуществляется в рамках инвестиционного проекта «Внедрение ресурсосберегающих технологий на железнодорожном транспорте», генеральным подрядчиком которого является ЗАО «Отраслевой центр внедрения новой техники и технологии».

Основная цель – повышение эффективности и надежности светосигнальных приборов железнодорожного транспорта, улучшение их светотехнических параметров (дальность видимости и различимость сигнальных показаний), что ведет к повышению безопасности движения, улучшению условий труда машинистов.

Различают два вида светодиодных светофоров на железнодорожном транспорте. Первый вид — специфически светодиодный, похожий на уличные светодиодные светофоры. В них каждый сигнальный комплект представляет собой плоскую матрицу со светодиодами, фокусировка луча происходит для каждого светодиода отдельно встроенной в светодиод линзой. Достоинства такого светофора — очень хорошая устойчивость к разбиванию сигнальных комплектов хулиганами, так как матрица защищена каким-либо прочным прозрачным материалом, резкость и четкая видимость показаний начиная со средних расстояний. Второй вид — линзовые. Они подобны ламповым линзовым светофорам, и отличаются от них принципиально только тем, что все их линзы бесцветны. Это могут быть как специально разработанные линзовые комплекты для светодиодов, так и обычные ламповые линзовые светофоры, в которых вместо лампы установлен замещающий светодиодный комплект, испускающий в целом свет в широкий сектор, покрывающий всю площадь линзы, а вместо цветной линзы — бесцветная.

На современном этапе развития светодиодной техники на железнодорожном транспорте ведется внедрение светофорной головки мачтового светофора с токовым контролем, которая является малообслуживаемым устройством

С внедрением светодиодных светофоров зафиксировано:

• 1)    значительное снижение энергопотребления по сравнению с ламповыми комплектами;

• 2)    снижение эксплуатационных расходов на светофоры;

• 3)    повышение видимости сигнала;

Тем не менее, эксплуатационные службы отмечают ряд недостатков:

• 1)    климатические требования по безопасности – на отрицательных температурах красные светодиоды меняют цветность, смещаясь в область оранжевого свечения;

• 2)    высокая стоимость светодиодных модулей;

• 3)    «фантомный» эффект - наличие емкостных связей между жилами кабеля в схемах с центральным питанием светофоров;

Но в целом установленные светодиодные светофорные головки получили положительные отклики с дорог. Машинистам нравятся яркие огни светодиодных светофоров, хорошо различимые при любых погодных условиях.