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题名基于自由曲面的LED铁路信号机透镜结构优化设计
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作者
贺清
张正琳
康耀军
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机构
兰州交通大学自动化与电气工程学院
洛阳铁路信息工程学校轨道信号工程系
中铁工程设计咨询集团有限公司郑州设计院
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出处
《应用光学》
北大核心
2025年第1期80-88,共9页
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基金
甘肃省自然科学基金(23JRRA876,21JR7RA292)。
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文摘
色灯信号机是我国铁路信号室外设备的重要组成部分,信号光源在恶劣气象条件下因大气溶胶的散射和吸收而导致输出光线与司机实际识别颜色不符,为了保证光源能传送正确的行车信号,在现有LED铁路信号机的基础上,提出一种基于自由曲面的信号机透镜结构优化设计方案。依据斯涅耳定律对透镜透射部分及反射部分的自由曲面进行迭代计算及数值拟合,计算所得透镜母线导入SolidWorks 3D建模软件完成三维透镜的建模,并结合TracePro光学软件对LED灯珠和灯珠嵌入透镜的效果进行仿真对比验证。仿真结果表明:嵌入自由曲面透镜的LED灯珠相较LED光源直接出射,其接收面上总光通量的最大值提升了近500倍,LED光源的光束散角从90°减小到了6°。在此基础上进一步完成了铁路信号现场的灯盘设计,并与蜂窝状透镜进行对比。光学分析及实验结果均表明:自由曲面透镜结构配光均匀性优于蜂窝状透镜,新型LED铁路信号机光学性能满足TB/T 2353-2018《铁路信号灯光发光强度》的要求,可实现光源光色经大气溶胶散射和吸收后仍能正确传递到司机视线范围内,进一步保障行车安全。
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关键词
光学设计
LED铁路信号机
自由曲面
透镜设计
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Keywords
optical design
LED railway signals
free-form surface
lens design
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分类号
TN202
[电子电信—物理电子学]
U284.1
[交通运输工程—交通信息工程及控制]
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