CN116981130A - 一种led铁路信号机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种LED铁路信号机，涉及信号机设备技术领域，本申请包括发光单元和点灯单元，所述点灯单元经交流电压输入后由输出端输出点灯电源和多路点灯回路，并通过所述点灯电源和多路所述点灯回路与所述发光单元电连接；所述点灯单元包括叠加回路、驱动电路、采集电路、计算电路和比较电路；所述采集电路用于对所述点灯回路上各LED灯珠进行分压采样得到各LED灯珠的工作电压。本发明能够对发光单元中LED灯珠的故障情况进行有效的检测，同时避免在发光单元正常工作状态下因额外功率点灯造成的高温影响LED灯珠使用寿命的情况发生。

Description

一种LED铁路信号机

技术领域

本发明涉及信号机设备技术领域，具体而言，涉及一种LED铁路信号机。

背景技术

我国铁路传统信号机采用25W白炽灯+彩色玻璃透镜作为信号灯光源，信号控制系统点灯室内输出电压为AC220V，工作电流约110mA，我国现有信号灯丝检测标准以及灯丝监测设备均按110mA电流设计。采用LED单色发光二极管作为信号灯光源时，LED发光总功率5W左右即可达到25W白炽灯+彩色玻璃透镜的显示效果，如果加大LED发光功率信号光源亮度将超过人眼的接受范围。

目前为了与现有标准中的110mA电流匹配，所有铁路信号LED厂家均在发光二极管上串联发热功率电阻，通过发热方式来增加功率。现有的LED光源设备中LED灯珠约5W，发热电阻约20W，采用这种方式虽然能够匹配现有标准的灯丝监测设备，但在密封的信号机构内部，发热电阻产生大量的热量很难释放，LED信号灯源长时间工作高温密闭空间内，LED灯珠寿命大大下降。

由于LED发光组由多个灯珠构成，要求在LED灯珠损坏到达30%时，应当停止LED信号灯的工作，但在现有中通过串联电阻方式匹配的信号点灯单元，通常无法达到要求，为了识别发光单元中LED灯珠的好坏，还需要配置专用的灯丝检测系统，这样的检测手段操作起来比较繁琐。

由于LED灯珠具有在微弱电流下即可发光的特性，因此在电气化铁路车站，如果LED光源信号机的驱动电路没有处理好感应电的影响，就会在感应电较大的场合下引起LED的微弱点亮，这样在夜晚将会干扰正常信号，严重会影响驾驶员正常的行车安全。

发明内容

本发明解决的问题是如何对发光单元中LED灯珠的故障情况进行有效的检测，同时避免在发光单元正常工作状态下因额外功率点灯造成的高温影响LED灯珠使用寿命的情况发生。

为解决上述问题，本发明提供一种LED铁路信号机，包括点灯单元和发光单元：

所述点灯单元经交流电压输入后由输出端输出点灯电源和多路点灯回路，并通过所述点灯电源和多路所述点灯回路与所述发光单元电连接；

所述点灯单元包括叠加回路、滤波电路、驱动电路、采集电路、计算电路和比较电路；

所述滤波电路的输出端分别与所述驱动电路、所述采集电路、所述计算电路和所述比较电路的工作电压输入端连接，用于提供稳定的工作电压；

所述采集电路用于对所述点灯回路上各LED灯珠进行分压采样得到各LED灯珠的工作电压；所述采集电路的输出端与所述计算电路的输入端连接，所述计算电路用于对各所述LED灯珠的工作电压进行运算得到所有正常发光状态下LED灯珠的工作电压之和；所述计算电路的输出端与所述比较电路的输入端连接，所述比较电路的输出端与所述叠加回路电连接，所述比较电路用于将所述LED灯珠的工作电压之和与参考电压进行比较，以输出表征所述LED灯珠的工作电压之和与所述参考电压之间电压差的输出信号，当所述LED灯珠的工作电压之和大于参考电压时输出信号为高电平，用于控制所述叠加回路导通叠加电流；当所述LED灯珠的工作电压之和小于参考电压时输出信号为故障信号。

在上述方案中，采用了电流叠加的方式和模拟计算灯珠故障检查方式相结合来实现低功耗点灯，满足了现行铁路标准中的电流、电压指标要求；同时避免发光单元正常工作状态下因额外功率点灯造成的高温影响LED灯珠使用寿命的情况发生。

进一步地，所述采集电路由多组分压采样子电路组成；

所述分压采样子电路包括第九二极管、第十电阻、第十六电阻、第十三电阻和第十电容；一路所述点灯回路与所述第九二极管和所述第十六电阻的正极并接，所述第十六电阻的负极与所述第十电阻的正极、所述第十电容的阳极和所述第十三电阻的正极并接，所述第十电阻的负极和所述第十电容的阴极分别接地；

所述计算电路由多组运算放大电路组成；

每三组所述分压采样子电路并联后的输出端与一组所述运算放大电路的正输入端连接，每组所述运算放大电路的输出端再经运算放大作为输入电压与所述比较电路的正输入端连接。

进一步地，所述比较电路包括运算放大器、第五电阻、第八电阻、第七电阻、第九电阻、第三电容、第五二极管、第二三极管和继电器线圈；

所述第五电阻的负极与所述第八电阻的正极并联在所述运算放大器的负输入端上，所述运算放大器的电源正极和所述第五电阻的正极分别与所述滤波电路的输出端连接；所述运算放大器的电源正极与所述滤波电路的输出端之间并接有所述第三电容；所述运算放大器的输出端通过所述第七电阻与所述第九电阻的正极和所述第二三极管的基极并接，所述第二三极管的集电极与所述继电器线圈和所述第五二极管并接后连接所述滤波电路的输出端，所述第二三极管的发射极与所述第九电阻的负极并接于地。

进一步地，所述驱动电路包括继电器开关、第二保险丝、第八二极管和驱动接口；

所述继电器开关的引脚四通过所述第二保险丝与所述驱动接口的引脚九串接，所述继电器开关的引脚一与所述第八二极管的正极并接于地，所述继电器开关的引脚三与所述滤波电路的输出端连接，所述继电器开关的引脚二与所述第八二极管的负极并接在所述滤波电路的输出端上。继电器开关与继电器线圈相对应。

进一步地，所述点灯单元还包括防雷电路和降压电源电路，所述防雷电路的输出端与所述降压电源电路的输入端连接，所述降压电源电路的输出端与所述滤波电路的输入端连接，所述叠加回路并联在所述防雷电路的输出端和所述降压电源电路的输入端上。

进一步地，所述防雷电路包括双向稳压管、第一电感、第一保险丝、第一电阻、第二电阻和第一电容、继电器触点、第四十八电阻和电容接线端子；

所述双向稳压管的正极与所述第一电感的引脚三并接在交流火线上，所述双向稳压管的负极与所述第一电感的引脚四并接在交流零线上，所述第一电感的引脚二通过所述第一保险丝与所述第一电阻的正极串接，所述第一电阻的负极与所述第二电阻的正极、所述第一电容的阳极和所述继电器触点的一端并接，所述第一电感的引脚一与所述第二电阻的负极、所述第一电容的阴极和所述电容接线端子的引脚一并接，所述继电器触点的另一端通过所述第四十八电阻与所述电容接线端子的引脚二串接；

所述继电器触点、所述第四十八电阻和所述电容接线端子组成所述叠加回路。

进一步地，所述降压电源电路包括变压器、第一瞬态抑制二极管、第二瞬态抑制二极管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管和极性电容；

所述变压器的原边与所述防雷电路的输出端连接，所述变压器的副边与所述第二瞬态抑制二极管和所述第一瞬态抑制二极管并接，所述第一瞬态抑制二极管的负极与所述第二二极管的正极和所述第四二极管的负极并接，所述第一瞬态抑制二极管的正极与所述第一二极管的正极和所述第三二极管的负极并接，所述第二二极管的负极与所述第一二极管的负极和所述极性电容的阳极并接在电源电压上，所述第四二极管的正极与所述第三二极管的正极和所述极性电容并接于地。

本发明采用上述技术方案包括以下有益效果：

本发明能够通过点灯单元中的采集电路和计算电路对各个LED灯珠的工作电压进行运算处理，从而对信号机发光单元中的发光单元中LED灯珠的故障情况进行有效的检测，根据采样电压与参考电压比较的结果来控制叠加回路中继电器触点的导通和关断，实现对发光单元中LED灯珠的故障情况进行有效识别的同时通过叠加回路上的电容来叠加电流，避免在发光单元正常工作状态下因额外功率点灯造成的高温影响LED灯珠使用寿命的情况发生。通过点灯单元对感应电进行释放，为信号机提供具有抗感应电的功能，降低了感应电的电压，驱动电路中的继电器开关不会导通，从而有效的防止信号机被误点亮。

附图说明

图1为本发明实施例提供的LED铁路信号机的结构框图；

图2A和图2B为本发明实施例提供的LED铁路信号机的采集电路和计算电路原理图；

图3为本发明实施例提供的LED铁路信号机的比较电路原理图；

图4为本发明实施例提供的LED铁路信号机的驱动电路原理图；

图5为本发明实施例提供的LED铁路信号机的防雷电路、叠加回路和降压电源电路原理图；

附图标记说明

D9-第九二极管、R10-第十电阻、R16-第十六电阻、R13-第十三电阻、C10-第十电容、U2-运算放大器、R5-第五电阻、R8-第八电阻、R7-第七电阻、R9-第九电阻、C3-第三电容、D5-第五二极管、Q2-第二三极管、Q1A-继电器线圈、Q3-继电器开关、FUS2-第二保险丝、D8-第八二极管、P2-驱动接口、V1-双向稳压管、L1-第一电感、FUS1-第一保险丝、R1-第一电阻、R2-第二电阻、C1-第一电容、U1-变压器、TVS1-第一瞬态抑制二极管、TVS2-第二瞬态抑制二极管、D1-第一二极管、D2-第二二极管、D3-第三二极管、D4-第四二极管、EC1-极性电容。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

本实施例提供了一种LED铁路信号机，如图1所示，包括发光单元和点灯单元；

点灯单元经交流电压输入后由输出端输出点灯电源和多路点灯回路，并通过点灯电源和多路点灯回路与发光单元电连接；

点灯单元包括叠加回路、滤波电路、驱动电路、采集电路、计算电路和比较电路；

滤波电路的输出端分别与驱动电路、采集电路、计算电路和比较电路的工作电压输入端连接，用于提供稳定的工作电压；

点灯单元还包括防雷电路和降压电源电路，防雷电路的输出端与降压电源电路的输入端连接，降压电源电路的输出端与滤波电路的输入端连接；

采集电路用于对点灯回路上各LED灯珠进行分压采样得到各LED灯珠的工作电压；采集电路的输出端与计算电路的输入端连接，计算电路用于对各LED灯珠的工作电压进行运算得到所有正常发光状态下LED灯珠的工作电压之和；计算电路的输出端与比较电路的输入端连接，比较电路的输出端与叠加回路电连接，比较电路用于将LED灯珠的工作电压之和与参考电压进行比较，以输出表征LED灯珠的工作电压之和与参考电压之间电压差的输出信号，当所述LED灯珠的工作电压之和大于参考电压时输出信号为高电平，用于控制叠加回路导通叠加电流；当所述LED灯珠的工作电压之和小于参考电压时输出信号为故障信号。

参阅图2A和图2B，其中，采集电路由多组分压采样子电路组成；

分压采样子电路包括第九二极管D9、第十电阻R10、第十六电阻R16、第十三电阻R13和第十电容C10；一路点灯回路与第九二极管D9和第十六电阻R16的正极并接，第十六电阻R16的负极与第十电阻R10的正极、第十电容C10的阳极和第十三电阻R13的正极并接，第十电阻R10的负极和第十电容C10的阴极分别接地；

计算电路由多组运算放大电路组成；

每三组所述分压采样子电路并联后的输出端与一组所述运算放大电路的正输入端连接，每组所述运算放大电路的输出端再经运算放大作为输入电压与所述比较电路的正输入端连接。

具体的，以9灯珠组成的发光单元为例，在各个LED灯珠对应的点灯回路上分别并联一个二极管，包括D9，D10，D11，D12，D13，D14，D15，D16和D17，上述各个二极管的负极接地。在LED灯珠工作正常时，每个灯珠回路上的二极管正极可以得到0.7V的电压，通过与二极管对应并联的电阻匹配可将0.7V分压为0.35V，因此每颗发光LED灯珠正常工作时可以得到0.35V正常工作采样电压，如：由第九二极管D9，第十电阻R10、第十六电阻R16、第十三电阻R13和第十电容C10构成的分压采样子电路对点灯回路OUT7进行了分压采样。

具体的，LED灯珠在工作正常时计算电路的运算放大电路由运算放大器、电阻和电容组成，计算电路中的运算放大电路用于将LED的正常工作电压进行加法运算，当9颗LED灯珠都正常工作时，电路的和为0.35*9=3.15V，当任意一个灯珠故障时，电压下降0.35V，因此根据标准在LED灯珠损坏到达或高于30%时，准确检测并停止LED信号灯的工作，即2颗LED灯珠出现故障时点灯电压会下降到2.45V，3颗灯珠损坏时电压下降到2.1V，考虑到实际电路可能会存在一些偏差，因此选用2.25V作为此时的参考电压，当9颗灯珠的采样电压之和小于2.25V时则判断信号机故障，在大于2.25V时信号机工作正常。

具体的，其他分压采样子电路如图2A和图2B所示，包括：由第十二二极管D12，第二十电阻R20、第二十七电阻R27、第二十三电阻R23和第十五电容C15构成的分压采样子电路对点灯回路OUT8进行了分压采样；由第十五二极管D15，第三十一电阻R31、第三十七电阻R37、第三十四电阻R34和第十七电容C17构成的分压采样子电路对点灯回路OUT9进行了分压采样；由第十一二极管D11，第十二电阻R12、第十八电阻R18、第十五电阻R15和第十二电容C12构成的分压采样子电路对点灯回路OUT4进行了分压采样；由第十四二极管D14，第二十二电阻R22、第二十九电阻R29、第二十六电阻R26和第十四电容C14构成的分压采样子电路对点灯回路OUT5进行了分压采样；由第十七二极管D17，第三十三电阻R33、第三十九电阻R39、第三十六电阻R36和第十九电容C19构成的分压采样子电路对点灯回路OUT6进行了分压采样；由第十二极管D10，第十一电阻R11、第十七电阻R17、第十四电阻R14和第十一电容C11构成的分压采样子电路对点灯回路OUT1进行了分压采样；由第十三二极管D13，第二十一电阻R21、第二十八电阻R28、第二十四电阻R24和第十三电容C13构成的分压采样子电路对点灯回路OUT2进行了分压采样；由第十六二极管D16，第三十二电阻R32、第三十八电阻R38、第三十五电阻R35和第十八电容C18构成的分压采样子电路对点灯回路OUT1进行了分压采样。

具体的，如图2A和图2B所示，每三组分压采样子电路经过并联后与一组运算放大电路连接，每组运算放大电路的输出端与比较电路的正输入端连接，由上述可知，第九二极管D9、第十二二极管D12和第十五二极管D15并接于地，第十三电阻R13、第二十三电阻R23和第三十四电阻R34并联后作为输入与一组运算放大电路连接输出OUT10；第十一二极管D11、第十四二极管D14和第十七二极管D17并接于地，第十五电阻R15、第二十六电阻R26和第三十六电阻R36并联后作为输入与一组运算放大电路连接输出OUT11；第十二极管D10、第十三二极管D13和第十六二极管D16并接于地，第十四电阻R14、第二十四电阻R24和第三十五电阻R35并联后作为输入与一组运算放大电路连接输出OUT12；将输出端OUT10、OUT11和OUT12分别与第十九电阻R19、第二十五电阻R25、第三十电阻R30串联后并接在运算放大电路的正输入端，经运算放大电路的输出端输出OUT14，将OUT14作为输入与比较电路的正输入端连接。

参阅图3，其中，比较电路包括运算放大器U2、第五电阻R5、第八电阻R8、第七电阻R7、第九电阻R9、第三电容C3、第五二极管D5、第二三极管Q2和继电器线圈Q1A；

第五电阻R5的负极与第八电阻R8的正极并联在运算放大器U2的负输入端上，运算放大器U2的电源正极和第五电阻R5的正极分别与滤波电路的输出端连接；运算放大器U2的电源正极与滤波电路的输出端之间并接有第三电容C3；运算放大器U2的输出端通过第七电阻R7与第九电阻R9的正极和第二三极管Q2的基极并接，第二三极管Q2的集电极与继电器线圈Q1A和第五二极管D5并接后连接滤波电路的输出端，第二三极管Q2的发射极与第九电阻R9的负极并接于地。

具体的，将OUT14作为输入与比较电路的正输入端连接，将OUT14与参考电压2.25V进行比较，根据比较结果控制驱动电路的工作状态。当LED灯珠损坏个数小于3颗时，OUT14的电压大于参考电压2.25V，运算放大器U2的引脚8输出高电平，运算放大器U2的输出端通过第七电阻R7驱动第二三极管Q2的导通，第二三极管Q2驱动电流匹配继电器线圈Q1A得电，当损毁灯珠大于或等于3颗时，运算放大器U2的引脚8输出低电平，继电器线圈Q1A失电。

具体的，继电器线圈Q1A得电的同时，防雷电路中的继电器触点Q1B导通，电容接线端子P1上的电容开始工作叠加回路电流，通过直接叠加约80mA电流在回路中，即在L/N之间通过电路控制直接形成80mA的回路电流，叠加电流不会消耗的点灯单元上，因此不会发热。当LED灯珠工作正常时电流匹配电路叠加80mA电流在继电器触点Q1B导通回路中，整个点灯回路电流约110mA，满足标准要求，当LED灯珠损坏达到30%时，继电器触点Q1B导通的回路停止叠加回路电流，回路电流仅剩下还能正常工作的灯珠电流，在不改变现有标准和设备的前提下，能够准确识别到发光单元的故障并避免在发光单元正常工作状态下因额外功率点灯造成的高温影响LED灯珠使用寿命的情况发生。

参阅图4，其中，驱动电路包括继电器开关Q3、第二保险丝FUS2、第八二极管D8和驱动接口P2；

继电器开关Q3的引脚四通过第二保险丝FUS2与驱动接口P2的引脚九串接，继电器开关Q3的引脚一与第八二极管D8的正极并接于地，继电器开关Q3的引脚三与滤波电路的输出端连接，继电器开关Q3的引脚二与第八二极管D8的负极并接在滤波电路的输出端上。

继电器触点Q1B与继电器线圈Q1A相对应。在继电器线圈Q1A得电时，继电器触点Q1B工作导通，电容接线端子P1上的电容开始工作叠加回路电流，同时点灯单元中的LED灯珠被接通，在继电器触点Q1B导通时经过叠加回路电流，驱动电路接通点灯回路时在每个LED灯珠上施加的电流较小，从而避免因额外功率点灯造成的高温影响LED灯珠的使用寿命；在继电器线圈Q1A失电时，继电器开关Q3关断，此时输出信号为故障信号。

具体的，通过驱动继电器开关Q3为LED灯珠提供点灯电源，在驱动电路中串联熔断型第二保险丝FUS2，当点灯电流超过要求值时，保险丝熔断，起到保护作用。当点灯单元电流电压到达继电器工作值时，继电器开关Q3导通，点灯单元中的LED灯珠被接通。

参阅图5，其中，点灯单元还包括防雷电路和降压电源电路，防雷电路的输出端与降压电源电路的输入端连接，降压电源电路的输出端与滤波电路的输入端连接，叠加回路并联在防雷电路的输出端和降压电源电路的输入端上。防雷电路包括双向稳压管V1、第一电感L1、第一保险丝FUS1、第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1；继电器触点Q1B、第四十八电阻和电容接线端子P1组成叠加回路。

双向稳压管V1的正极与第一电感L1的引脚三并接在交流火线上，双向稳压管V1的负极与第一电感L1的引脚四并接在交流零线上，第一电感L1的引脚二通过第一保险丝FUS1与第一电阻R1的正极串接，第一电阻的负极与第二电阻的正极、第一电容的阳极和继电器触点Q1B的一端并接，第一电感的引脚一与第二电阻的负极、第一电容的阴极和电容接线端子P1的引脚一并接，继电器触点Q1B的另一端通过第四十八电阻与电容接线端子P1的引脚二串接。继电器触点Q1B、第四十八电阻和电容接线端子P1组成叠加回路。

其中，降压电源电路包括变压器U1、第一瞬态抑制二极管TVS1、第二瞬态抑制二极管TVS2、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4和极性电容EC1；

变压器U1的原边与防雷电路的输出端连接，变压器U1的副边与第二瞬态抑制二极管TVS2和第一瞬态抑制二极管TVS1并接，第一瞬态抑制二极管TVS1的负极与第二二极管D2的正极和第四二极管D4的负极并接，第一瞬态抑制二极管TVS1的正极与第一二极管D1的正极和第三二极管D3的负极并接，第二二极管D2的负极与第一二极管D1的负极和极性电容EC1的阳极并接在电源电压上，第四二极管D4的正极与第三二极管D3的正极和极性电容EC1并接于地。

具体的，AC220V点灯电源输出后采用防雷电路，通过双向稳压管V1，第一电感L1，第一保险丝FUS1，第一电阻R1和第一电容C1实现EMC保护，采用负温度系数保险丝第一电阻R1来抑制启动峰值。滤波电路采用DC/DC电源芯片并结合滤波EMC电路将DC12V电源转换为精密DC5V低纹波电源。将DC5V低纹波电源通过电源线提供给驱动电路、采集电路、计算电路和比较电路。

具体的，信号机安装在铁路车站，控制系统设置在控制室内，中间通过电缆连接，在电缆距离较长或电气化铁路即使室内控制系统没有接通信号点灯电源，在信号点灯单元的输入端即ACL和ACN会感应出较高电压，随着时间累计电压会越来越高，在电气化铁路车站，感应电有时会接近正常点灯电压。为了避免因信号机的驱动电路在感应电较大场合下而引起LED被点亮影响行车安全的情况发生。本发明信号机中在电源输入部分并联第二电阻R2和第一电容C1，对感应电进行释放，同时能够避免感应电的累计。如果第二电阻R2和第一电容C1没有完全释放掉，感应电会输入到变压器U1，若感应电为直流电，变压器U1将完全阻断；若感应电为交流电，变压器U1为工频变压器，对非工频交流电具有较大的衰减作用；如果是工频感应电时，由于变压器U1工作需要消耗一定的能量，因此能够对工频感应电进行较大衰减，并且感应电压会降低。变压器U1原边的输入端设置有第一电容C1，当感应电流传导到此处时，再次衰减。从而避免了感应电干扰引起的误点亮情况发生。

本系统能够通过点灯单元中的采集电路和计算电路对各个LED灯珠的工作电压进行运算处理，从而对信号机发光单元中的发光单元中LED灯珠的故障情况进行有效的检测，根据采样电压与参考电压比较的结果来控制叠加回路中继电器触点的导通和关断，实现对发光单元中LED灯珠的故障情况进行有效识别的同时通过叠加回路上的电容来叠加电流，避免在发光单元正常工作状态下因额外功率点灯造成的高温影响LED灯珠使用寿命的情况发生。通过点灯单元对感应电进行释放，为信号机提供具有抗感应电的功能，降低了感应电的电压，同时驱动电路中的继电器开关在感应电的情况下是不会导通的，从而有效的防止信号机被误点亮。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种LED铁路信号机，其特征在于，包括发光单元和点灯单元；

所述点灯单元经交流电压输入后由输出端输出点灯电源和多路点灯回路，并通过所述点灯电源和多路所述点灯回路与所述发光单元电连接；所述点灯单元包括叠加回路、驱动电路、采集电路、计算电路和比较电路；

所述采集电路用于对所述点灯回路上各LED灯珠进行分压采样得到各LED灯珠的工作电压；所述采集电路的输出端与所述计算电路的输入端连接，所述计算电路用于对各所述LED灯珠的工作电压进行运算得到所有正常发光状态下LED灯珠的工作电压之和；所述计算电路的输出端与所述比较电路的输入端连接，所述比较电路的输出端与所述叠加回路电连接，所述比较电路用于将所述LED灯珠的工作电压之和与参考电压进行比较，以输出表征所述LED灯珠的工作电压之和与所述参考电压之间电压差的输出信号，当所述LED灯珠的工作电压之和大于参考电压时输出信号为高电平，用于控制所述叠加回路导通叠加电流；当所述LED灯珠的工作电压之和小于参考电压时输出信号为故障信号。

2.根据权利要求1所述的LED铁路信号机，其特征在于，所述点灯单元还包括滤波电路；

所述滤波电路的输出端分别与所述驱动电路、所述采集电路、所述计算电路和所述比较电路的工作电压输入端连接，用于提供稳定的工作电压。

3.根据权利要求2所述的LED铁路信号机，其特征在于，所述采集电路由多组分压采样子电路组成；

所述分压采样子电路包括第九二极管、第十电阻、第十六电阻、第十三电阻和第十电容；一路所述点灯回路与所述第九二极管和所述第十六电阻的正极并接，所述第十六电阻的负极与所述第十电阻的正极、所述第十电容的阳极和所述第十三电阻的正极并接，所述第十电阻的负极和所述第十电容的阴极分别接地；

所述计算电路由多组运算放大电路组成；

每三组所述分压采样子电路并联后的输出端与一组所述运算放大电路的正输入端连接，每组所述运算放大电路的输出端再经运算放大后作为输入电压与所述比较电路的正输入端连接。

4.根据权利要求3所述的LED铁路信号机，其特征在于，所述比较电路包括运算放大器（U2）、第五电阻、第八电阻、第七电阻、第九电阻、第三电容、第五二极管、第二三极管和继电器线圈（Q1A）；

所述第五电阻的负极与所述第八电阻的正极并联在所述运算放大器（U2）的负输入端上，所述运算放大器（U2）的电源正极和所述第五电阻的正极分别与所述滤波电路的输出端连接；所述运算放大器（U2）的电源正极与所述滤波电路的输出端之间并接有所述第三电容；所述运算放大器（U2）的输出端通过所述第七电阻与所述第九电阻的正极和所述第二三极管的基极并接，所述第二三极管的集电极与所述继电器线圈（Q1A）和所述第五二极管并接后连接所述滤波电路的输出端，所述第二三极管的发射极与所述第九电阻的负极并接于地。

5.根据权利要求2所述的LED铁路信号机，其特征在于，所述驱动电路包括继电器开关（Q3）、第二保险丝（FUS2）、第八二极管和驱动接口（P2）；

所述继电器开关（Q3）的引脚四通过所述第二保险丝（FUS2）与所述驱动接口（P2）的引脚九串接，所述继电器开关（Q3）的引脚一与所述第八二极管的正极并接于地，所述继电器开关（Q3）的引脚三与所述滤波电路的输出端连接，所述继电器开关（Q3）的引脚二与所述第八二极管的负极并接在所述滤波电路的输出端上。

6.根据权利要求2所述的LED铁路信号机，其特征在于，所述点灯单元还包括防雷电路和降压电源电路，所述防雷电路的输出端与所述降压电源电路的输入端连接，所述降压电源电路的输出端与所述滤波电路的输入端连接，所述叠加回路并联在所述防雷电路的输出端和所述降压电源电路的输入端上。

7.根据权利要求6所述的LED铁路信号机，其特征在于，所述防雷电路包括双向稳压管（V1）、第一电感、第一保险丝（FUS1）、第一电阻、第二电阻、第一电容、继电器触点（Q1B）、第四十八电阻和电容接线端子（P1）；

所述双向稳压管（V1）的正极与所述第一电感的引脚三并接在交流火线上，所述双向稳压管（V1）的负极与所述第一电感的引脚四并接在交流零线上，所述第一电感的引脚二通过所述第一保险丝（FUS1）与所述第一电阻的正极串接，所述第一电阻的负极与所述第二电阻的正极、所述第一电容的阳极和所述继电器触点（Q1B）的一端并接，所述第一电感的引脚一与所述第二电阻的负极、所述第一电容的阴极和所述电容接线端子（P1）的引脚一并接，所述继电器触点（Q1B）的另一端通过所述第四十八电阻与所述电容接线端子（P1）的引脚二串接；

所述继电器触点（Q1B）、所述第四十八电阻和所述电容接线端子（P1）组成所述叠加回路。

8.根据权利要求7所述的LED铁路信号机，其特征在于，所述降压电源电路包括变压器（U1）、第一瞬态抑制二极管、第二瞬态抑制二极管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管和极性电容（EC1）；

所述变压器（U1）的原边与所述防雷电路的输出端连接，所述变压器（U1）的副边与所述第二瞬态抑制二极管和所述第一瞬态抑制二极管并接，所述第一瞬态抑制二极管的负极与所述第二二极管的正极和所述第四二极管的负极并接，所述第一瞬态抑制二极管的正极与所述第一二极管的正极和所述第三二极管的负极并接，所述第二二极管的负极与所述第一二极管的负极和所述极性电容（EC1）的阳极并接在电源电压上，所述第四二极管的正极与所述第三二极管的正极和所述极性电容（EC1）并接于地。