[科普中国]-信号玻璃

信号玻璃在交通运输上用于制造各种形式的光信号。光信号应当非常清晰鲜明。每种信号玻璃(绿、红)应有一定的光谱透过率，与另一种信号玻璃的光谱透过率完全不同。此外，信号玻璃应当具有尽可能人的总透光系数，因为随着总透光系数的增大，可以使信号的照射距离增大。

水上交通和空中交通采用的红色和绿色玻璃是最普通的信号玻璃。此外，在城市交通方面采用黄色玻璃，在铁路交通上采用蓝色和“月白”信号玻璃。

发展背景信号玻璃生产始于1949年。解放初期，铁路处于全面恢复时期，急需各种信号玻璃，东北行政委员会铁道部令工厂生产信号玻璃。1949年4月，工厂建设玻璃场，7月投产。当年仿制日工100MM透境无、红、黄、绿色小型产品4种，开始供应现场使用。同时生产机车前照灯、手提号志灯玻璃产品。为修理旧中国遗留下来的各种信号机，急需玻璃，1954年在铁道部科学研究院帮助下，工厂开始参照国外产品绘制图样，自行研制信号玻璃并于当年批量生产。到60年代初，信号玻璃已形成自己的标准系列。产品有凸透镜X100、X139月白色、绿色、红色，无色X100、X163、X212，蓝色X139；平板玻璃X216红、绿、黄、月白；曲线10°、20°、30°和道口偏光玻璃。1963年产品通过铁道部鉴定。70年代，熔炉燃料由煤改为重油，使产品质量提高。1978年，X212-20°偏光玻璃在全国第一次科技大会上获科技发明奖。1980年，铁道部投资30万元对玻璃生产进行技术改造，采用自动控制，使产品质量又上一个台阶。80年代初期，经2次对模具材料改进后，满足了工艺要求，生产的11种颜色各种规格的9种信号凸透镜和平面透镜，颜色准确，质量优良，保证了全路的需求。

1949-1985年，全路使用的信号玻璃均为沈阳信号工厂生产的产品。随着铁路建设事业的发展，信号玻璃产量逐年递增，50年代初为5万块左右，进入80年代后，年产已达20万块。1

要求信号滤光器在工作厚度内规定：

1)玻璃的颜色，由它决定了特有的吸收曲线，它应当位于色图上一定区段的界限以内；

2)总透光系数。信号玻璃可以制成3～4毫米厚的平板玻璃(主要是用在铁路运输上)，也可以制成费湼耳圆形棱柱透镜或圆柱形透镜(用于水上交通)，还可以制成各种形状的罩子和圆筒。2

材料用于制造信号玻璃的组成可以与制造平板玻璃、空心玻璃和压制玻璃的组成完全相同，差别只是前者含有着色剂。特殊的组成可以用宋制造用硒或用硫化镉着色的信号玻璃。更加复杂的组成也可以用来制造圆筒形有色双凹透镜。

制造红色信号玻璃可以采用硒红玻璃，在实际上硒红玻璃差不多能够完全透过红光，并且能够将绿色、蓝色和紫色光线完全吸收。只有含氧化锌(5-10%)的玻璃才适宜于着色， CaO和B2O3也是很好的组分，硫化镉(1~2%)和硒(0.5~1%)可用作着色剂。有时加入少量的(约0.5%)的金属锑、锡盐或酒石作为还原剂。红色玻璃需要在弱还原气氛或中性气氛中熔制。在高温或氧化焰的情况下，着色剂会被烧尽并被氧化成无色的化合物。退火后制品就获得最终颜色。

硒着色玻璃中着色剂的含量在实际生产中确定，值得注意的是：留在玻璃中的着色剂的浓度不足时，会使制得的玻璃颜色淡薄，并且会使光谱吸收曲线的轨迹倾斜。玻璃的蛋白化和形成“肝色”表明硫化镉的含量过高。红宝石透光的界限(玻璃的颜色)取决于留在玻璃中的硒和硫(CdS·CdSe固溶体的组成)的比例。生产橙黄或淡红色玻璃时，必须提高配合料中硒的含量。在生产颜色过睛的玻璃时，要减少硒的含量。由于铜红玻璃的吸收光谱曲线偏斜、透明度差，所以不能用于信号工程。

软质钠钙组成最适宜于制造绿色信号玻璃。这种组成可以单独用氧化铜来着色(蓝绿色玻璃或蔚蓝色玻璃)，也可以用氧化铜和氧化铬一起来着色(绿色玻璃)。两种玻璃都能满足信号玻璃的技术条件。当单独使用氧化铜来着色，而且滤光器的实用厚度等于3毫米时，氧化铜大约应当引入3%。黄色信号玻璃用碱金属的多硫化物来着色。

为了制得优质信号玻璃，所采用的原料应当尽可能地不合铁的杂质，否则就会形成深色的铁的硫化物。用引入芒硝(1~3%)和炭块的方法也可以获得颜色，调节炭块的用量，使玻璃的颜色和总透光系数在需要的范围之内。很少用硫化钿看成黄色制造信号玻璃，因为这种玻璃的成本很高。这种玻璃应当含有氧化锌。硫化镉引入量大约为1.5%，但是为了制得颜色较深的玻璃要加入0.05~0.1%的硒。黄色玻璃的熔制条件和红色玻璃相同。2

制造工艺制造蓝色信号玻璃的方法是向普通钠钙玻璃中引入氧化钴和氧化铜。加入氧化铜是为了吸收钴玻璃能透过的光谱边缘的红色光线。对于3毫米厚的玻璃来说，着色剂的含量为：CoO0.2%和CuO0.5%。熔制条件和绿色玻璃一样。配合料中必须引入硝石。向任何组成的配合料中引入数量大约为0.05%的氧化钴，就能制得月白色的信号玻璃。铁路运输方面大量需用的(红、绿、黄色的)平板信号玻璃，最好是在小型池窰中进行熔制，用垂直引上机成型。需用量不大的蓝色和月白色平板玻璃用坩埚窰熔制，用人工吹制的方法成型。2

本词条内容贡献者为:

黄伦先 - 副教授 - 西南大学