在现今材料科学、微电子及控制技术不断进步的同时,为适应生产生活飞速发展过程中关于铁路运输方面的需求,对于优化色灯信号机的呼声越来越大。于是,可以避免传统白炽灯光源与小功率LED盘式光源的缺点并且能将两者优势结合起来的大功率LED光源得到了越来越多的重视。目前大功率LED的出光技术已相当成熟,但由于LED与白炽灯的发光原理不同,所以点灯系统的控制电路设置有很大区别。因此,本课题研究的关键在于设计一种功能更加多样操作更加人性化的点灯控制系统,以匹配原本的信号机设备并同时满足现代铁路信号机智能化的需求,且该系统应具有成本低、运行高效、可靠性强、应用范围广的特点。本文首先阐述了LED的光学、电学等相关特性,并详细说明了铁道部对信号机在光度学、色度学以及适用环境等方面的要求,确定了选取市场现有型号的大功率色光LED作为信号机光源,主/副光源均只需配备一个,与透镜组配合发出符合技术条件的光线,减少了设计改造环节,节约成本。在点灯系统的控制电路设计中,选取STM32F031单片机作为主控芯片,用来控制LED信号灯并监督其工作状态及传输数据信息。该主控芯片具备强大的数据处理能力和充足的外部接口,保证了电路整体可以实现稳定运行、快速反应,并满足之后的功能需求和扩展。在电路整体硬件设计中,主要完成以下内容:设计了整流稳压电路为单片机和其他芯片提供直流电,并针对输入电压与工作电压的差异设置了DC-DC降压电路;设计了关键的恒流驱动电路,设置了400m A～800m A的电流范围,可以适配多种电流需求,且能够实现断电记忆、循环点灯等多种功能;设计了ADC采样电路,用来监测主/副灯的切换以及故障报警信号的输出,并且通过对电压的取样分析来判断LED处于怎样的运行状态;此外,还设置了内置存储芯片,使用了RS-485串口通讯,设计了继电器驱动电路,用来完成控制系统数据存储、信息输出、故障告警等功能;当一次侧输入电压不同时,也可改为相应型号的电流型继电器。在传统信号机点灯工作机构中只需替换成本文设计的点灯控制电路和选取的LED灯珠即可,机构其他装置无需更换,以尽可能少的改动实现设备的延续利用。在软件设计方面,为智能点灯系统设计了严格的点灯程序,开发了配套的上位机,实现了数据实时显示、系统远程控制及数据库查询,增强了系统的人机交互性,实现了非现场化监督操作。最后针对LED光源的特性,以及智能点灯单元的电气参数、主/副LED转换时间、点灯逻辑和JZXC、G2R-1-E继电器联动动作、主/副灯丝输出端的电压差、点灯单元长期稳定性等相关性能做了一些详细测试,证明了针对该铁路大功率LED智能信号机设计的点灯系统功能可实现,具有推广价值。