СЕКЦИЯ СВЕТОФОРА Российский патент 2008 года по МПК G08G1/95 

Изобретение относится к технике световой сигнализации и может быть использовано в светофорах, применяемых для регулирования дорожного движения.

Известны антифантомные устройства секций светофора, уменьшающие фантомный эффект (Ю.А.Кременец. Технические средства организации дорожного движения, - М.: 1990 г.). Сущность фантомного эффекта состоит в том, что одна или все секции светофора одновременно отражают на участников дорожного движения лучи от внешних источников света главным образом от солнца. Интенсивность их может быть соизмерима или больше интенсивности лучей, излучаемых включенными секциями светофора. При этом трудно определить, включена ли та или иная секция светофора или наблюдаются лучи, отраженные от светофильтра секции. В результате участникам дорожного движения создается помеха, могущая привести к ДТП. Устройства, уменьшающие фантомный эффект, называют антифантомными.

Известно антифантомное устройство, содержащее отражатель с антифантомным крестом в виде взаимно перпендикулярных сегментных пластин с вырезом для галогенной лампы (см. упомянутую книгу с.25, рис.2.5а). В известном устройстве лучи солнца, падающие на отражатель после прохождения цветного светофильтра (светофильтра-рассеивателя), отклоняются и поглощаются зачерненной поверхностью пластин антифантомного креста. В то же время упомянутые пластины практически полностью пропускают лучи от галогенной лампы. Таким образом, антифантомный крест поглощает лучи солнца, прошедшие через цветной светофильтр и достигшие отражателя.

Однако известное устройство не исключает фантомный эффект, вызываемый отражением лучей солнца поверхностью цветного светофильтра, который устанавливают перед отражателем секции светофора.

Известна секция светофора, содержащая корпус с противосолнечным козырьком и оптическое устройство, включающее источник света, отражатель и цветной светофильтр-рассеиватель. Перед цветным светофильтром-рассевателем установлена специальная антифантомная линза, состоящая из двух частей, каждая из которых имеет пилообразный профиль с наклонными и горизонтальными участками (см. упомянутую книгу с.25, рис.2.5б), причем горизонтальные участки зачернены. Упомянутые части линзы установлены встречно-направленно таким образом, что выступы пилообразного профиля одной из частей линзы входят в соответствующие впадины пилообразного профиля другой части линзы. Утверждается, что в известной секции светофора лучи солнца, падая на наклонные поверхности пилообразного профиля линзы, отражаются вниз на зачерненные горизонтальные участки пилообразного профиля линзы и поглощаются.

Однако в известной секции светофора антифантомная линза устанавливается в пакете с цветным светофильтром-рассевателем и обращенным наружу прозрачным элементом, обеспечивающим защиту антифантомной линзы от внешних воздействий. Поэтому раньше, чем лучи света достигают наклонных поверхностей пилообразного профиля антифантомной линзы, происходит отражение лучей света от прозрачного элемента, обеспечивающего защиту антифантомной линзы от внешних воздействий. Вследствие этого имеет место фантомный эффект, вызываемый отражением лучей от наружной поверхности упомянутого прозрачного элемента.

Известна секция светофора, содержащая корпус с окном и козырьком. Внутри корпуса смонтированы источник света с цветной рассеивающей линзой и антифантомный элемент, выполненный в виде матовой поверхности, составляющей 40-60% от площади цветной рассеивающей линзы (авт.св. SU №1494025, МПК⁴ G0801/095, 1986 г.). В известном устройстве, при падении на рассеивающую линзу секции светофора лучей солнца, свечение наблюдается только на нематовой поверхности рассеивающей линзы. Антифантомный элемент при этом затемнен, так как лучи солнца рассеиваются и поглощаются матовой поверхностью антифантомного элемента. При включении источника света секции светофора светятся нематовая поверхность рассеивающей линзы и антифантомный элемент. В невключенных секциях светофора антифантомные элементы затемнены.

Недостатком известного устройства является то, что в нем не исключен фантомный эффект, вызываемый отражением лучей солнца от обращенной наружу нематовой поверхности линзы. Кроме того, матовая поверхность антифантомного элемента уменьшает интенсивность излучаемого светового потока, что уменьшает дальность видимости сигнала светофора.

Известна секция светофора по патенту RU №2010339 (МПК⁵ G08G 1/095, 1990 г.). Известная секция светофора содержит корпус с крышкой и противосолнечным козырьком. В корпусе расположен оптический блок, включающий источник света, установленный в корпусе отражателя. В отверстии крышки корпуса установлена цветная рассеивающая линза. Оптический блок содержит дополнительный отражатель, отражающая поверхность которого расположена по периметру цветной рассеивающей линзы. Углы наклона отражающей поверхности дополнительного оптического отражателя к оптической оси цветной рассеивающей линзы находятся в пределах 0-45°. При этом дополнительный оптический отражатель выполнен в виде одного или нескольких элементов, форма каждого из которых зависит от угла наклона его отражающей поверхности к оптической оси цветной рассеивающей линзы. В известном устройстве, при включенном световом сигнале, при возникновении световых бликов на поверхности цветной рассеивающей линзы свечение последней не воспринимается участниками дорожного движения. Вместе с этим цветные лучи с периферийной поверхности линзы и цветные лучи с ее центральной поверхности поступают на отражающую поверхность дополнительного оптического отражателя и отражаются в сторону участника дорожного движения. Таким образом, при включенном световом сигнале обеспечивается удовлетворительная информативность благодаря дополнительному оптическому отражателю.

Недостатком известного устройства является то, что оно не исключает образования на поверхности рассеивающей линзы световых бликов, которые препятствуют определению фактического состояния светового сигнала секции светофора.

Известен светофор по патенту DE №2851115 А1 (МПК² G08G 1/095, 1980 г.). Известное устройство содержит корпус с противосолнечным козырьком и смонтированные в корпусе оптические устройства, каждое из которых имеет цветной светофильтр-рассеиватель, который установлен под углом к вертикали, причем верхняя часть светофильтра-рассеивателя наклонена вперед. Обращенная наружу поверхность цветного светофильтра-рассеивателя выполнена плоской и, по существу, представляет собой линейчатую поверхность, образованную параллельным перемещением прямой линии, перпендикулярной вертикальной плоскости, проходящей через ось излучения отдельного оптического устройства светофора, по заданной в упомянутой вертикальной плоскости направляющей линии, представляющей собой прямую линию. Здесь и ниже в смысловое содержание понятия «линейчатая поверхность» вкладывается смысловое содержание этого понятия, известное в начертательной геометрии (например, можно указать книгу - Фролов С.А. Начертательная геометрия: Учебник для втузов. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1983, с.94-109). Утверждается, что при использовании известного устройства, благодаря наклонному расположению обращенной наружу плоской поверхности цветного светофильтра-рассеивателя, при ярком солнечном свете и при заходящем солнце не наступает ослепления или отражения, и участники дорожного движения могут гарантированно распознать соответствующий цвет светофора.

Однако указанный результат достигается для участников дорожного движения, находящихся на достаточно большом расстоянии от светофора. В то же время, в известном устройстве указанное выше направление наклона обращенной наружу плоской отражающей поверхности цветного светофильтра-рассеивателя не исключает того, что, в соответствии с законом отражения света, отраженные цветным светофильтром-рассевателем лучи от солнца попадут на участников дорожного движения, расположенных ниже светофора и находящихся вблизи последнего. Таким образом, для участников дорожного движения, находящихся вблизи светофора, возникает фантомный эффект.

Наиболее близкой по совокупности существенных признаков с заявляемым изобретением является секция светофора по патенту RU №2250507 С1 (МПК⁷ G08G 1/095, 2005 г.). Известное устройство содержит корпус с противосолнечным козырьком, смонтированное в корпусе оптическое устройство и цветной светофильтр-рассеиватель. Обращенная наружу поверхность цветного светофильтра-рассеивателя выполнена в виде части линейчатой поверхности, образованной параллельным перемещением прямой линии, перпендикулярной вертикальной плоскости, проходящей через ось излучения секции светофора, по заданной в указанной плоскости непрерывной направляющей линии, причем последняя задана таким образом, что любая касательная к ней имеет наклон в сторону, противоположную направлению излучения секции светофора, а угол наклона касательной таков, что лучи от внешних источников света, не задержанные противосолнечным козырьком, отражаются от линейчатой поверхности под углом к горизонтальной плоскости, большим или равным нулю. Благодаря этому исключается фантомный эффект. В вариантах выполнения секции светофора непрерывная направляющая линия выбрана в виде отрезка прямой с заданным углом наклона или в виде дуги окружности с заданным радиусом или в виде участка параболы с заданным фокальным параметром.

Недостатком известного устройства является то, что цветной светофильтр-рассеиватель и секция светофора в целом имеют увеличенный габарит вдоль оси излучения секции светофора.

Задачей изобретения является создание секции светофора, исключающей фантомный эффект и при этом обладающей сравнительно небольшим габаритом вдоль оси излучения секции светофора.

Указанная задача решается благодаря тому, что в известной секции светофора, содержащей корпус с противосолнечным козырьком, смонтированное в корпусе оптическое устройство, включающее источник света и цветной светофильтр-рассеиватель, у которого обращенная наружу поверхность выполнена в виде части линейчатой поверхности, представляющей собой поверхность, образованную параллельным перемещением прямой линии, перпендикулярной вертикальной плоскости, проходящей через ось излучения секции светофора, по заданной в указанной плоскости непрерывной направляющей линии, причем последняя задана таким образом, что содержит участок, на котором любая касательная к ней имеет наклон в сторону, противоположную направлению излучения секции светофора, а угол наклона касательной таков, что лучи от внешних источников света, не задержанные противосолнечным козырьком, отражаются от линейчатой поверхности под углом к горизонтальной плоскости, большим или равным нулю, согласно изобретению направляющая линия выбрана в виде контура зубьев вертикально поставленной пилы с одинаковыми зубьями, направленными в сторону излучения секции светофора. Каждый зуб имеет форму двустороннего выступа, нижняя сторона которого образована отрезком прямой линии, расположенным параллельно оси излучения секции светофора, а другая - образована линией, которая в указанной вертикальной плоскости задана таким образом, что любая касательная к ней имеет наклон в сторону, противоположную направлению излучения секции светофора, а угол наклона касательной таков, что лучи от внешних источников света, не задержанные противосолнечным козырьком, отражаются от линейчатой поверхности под углом к горизонтальной плоскости, большим или равным нулю.

Технический результат использования изобретения состоит в том, что оно позволяет уменьшить габарит цветного светофильтра-рассеивателя вдоль оси излучения секции светофора. В сравнении с ближайшим аналогом указанное уменьшение примерно пропорционально количеству зубьев направляющей линии линейчатой поверхности. Уменьшение габарита цветного светофильтра-рассеивателя вдоль оси излучения секции светофора позволяет монтировать цветной светофильтр-рассеиватель в корпусах обычных (существующих) секций светофоров без существенной переделки корпуса.

На фиг.1 схематично показана секция светофора, вариант выполнения, общий вид, продольный разрез, когда длина противосолнечного козырька равна диаметру проекции цветного светофильтра-рассеивателя на плоскость, перпендикулярную оси излучения секции светофора; на фиг.2 - то же, вариант выполнения с минимизированным размером противосолнечного козырька; на фиг.3 - то же, вариант выполнения с минимизированным размером противосолнечного козырька, при большем по сравнению с фиг.2 числе зубьев направляющей линии линейчатой поверхности; на фиг.4 - секция светофора, отражение лучей от внешнего источника света в варианте выполнения со светофильтром-рассеивателем, когда верхняя сторона выступа зуба направляющей линии линейчатой поверхности выбрана в виде отрезка прямой линии. На схеме: Лп - падающий луч, Ло - отраженный луч, Н - текущая нормаль к направляющей линии в точке падения луча на направляющую линию (если говорить точно, то в точке падения луча на поверхность, примыкающую к рассматриваемой точке направляющей линии).

Секция светофора содержит корпус 1 с противосолнечным козырьком 2. В корпусе 1 смонтировано оптическое устройство, включающее источник света 3, отражатель 4 и цветной светофильтр-рассеиватель 5. Светофильтр-рассеиватель может быть выполнен из светотехнического материала определенного цвета. Обращенная наружу поверхность цветного светофильтра-рассеивателя 5 выполнена в виде части линейчатой поверхности, представляющей собой поверхность, образованную параллельным перемещением прямой линии, перпендикулярной вертикальной плоскости, проходящей через ось излучения секции светофора, по заданной в указанной плоскости непрерывной направляющей линии. Последняя выбрана в виде контура зубьев вертикально поставленной ленточной пилы с одинаковыми зубьями, направленными в сторону излучения секции светофора. Причем каждый зуб имеет форму двустороннего выступа, нижняя сторона которого образована отрезком прямой линии, расположенным параллельно оси излучения светофора, а другая - образована линией, которая в указанной плоскости задана таким образом, что любая касательная к ней имеет наклон в сторону, противоположную направлению излучения секции светофора, а угол наклона касательной таков, что лучи от внешних источников света, не задержанные противосолнечным козырьком 3, отражаются от линейчатой поверхности под углом к горизонтальной плоскости, большим или равным нулю.

В варианте осуществления изобретения верхняя сторона выступа зуба направляющей линии линейчатой поверхности выбрана, например, в виде отрезка прямой линии с заданным известным образом (см. ближайший аналог патент RU №2250507 С1) углом наклона. В других вариантах выполнения изобретения (на чертеже не показано) верхняя сторона выступа зуба направляющей линии линейчатой поверхности может быть выбрана, например, в виде дуги окружности с заданным радиусом или в виде участка параболы с заданным фокальным параметром.

Отражение луча от внешнего источника света светофильтром-рассеивателем, в варианте осуществления изобретения, когда верхняя сторона выступа зуба направляющей линии линейчатой поверхности выбрана, например, в виде отрезка прямой линии с заданным углом наклона, показано на схеме, приведенной на фиг.4. На схеме показано отражение луча, падающего в точку, геометрически совмещенную с серединой нижнего наклонного участка направляющей линии (разумеется, что луч отражается не от направляющей линии, а от поверхности, примыкающей к рассматриваемой точке на направляющей линии).

В вариантах выполнения, показанных на фиг.2 и 3, угол наклона верхней стороны зуба направляющей линии линейчатой поверхности равен, например, 45°. При этом даже лучи от внешних источников света с углом наклона к плоскости горизонта, близким к 90°, отражаются от обращенной наружу поверхности светофильтра-рассеивателя под углом к горизонтальной плоскости, большим или равным нулю. Это позволяет минимизировать размер противосолнечного козырька в направлении оси излучения секции светофора. В данном случае указанный размер противосолнечного козырька определяется только конструктивными соображениями. В варианте выполнения, показанном на фиг.3, направляющая линия линейчатой поверхности имеет большее количество зубьев, чем в варианте выполнения, показанном на фиг.2. Увеличение количества зубьев направляющей линии линейчатой поверхности позволяет уменьшить габарит цветного светофильтра-рассеивавателя вдоль оси излучения секции светофора.

Секция светофора работает следующим образом.

Секция светофора монтируется на высоте, большей, чем высота, на которой могут находиться участники дорожного движения. В варианте осуществления изобретения, когда длина противосолнечного козырька равна диаметру проекции цветного светофильтра-рассеивателя на плоскость, перпендикулярную оси излучения секции светофора, а верхняя сторона выступа зуба направляющей линии линейчатой поверхности цветного светофильтра-рассеивателя выбрана, например, в виде отрезка прямой линии (см. фиг.4), лучи, падающие на наклонные участки обращенной наружу поверхности цветного светофильтра-рассеивателя, от внешнего источника света, расположенного ниже уровня секции светофора, отражаются под углом к горизонтальной плоскости, большим нуля. При этом они либо излучаются вне секции светофора, либо падают на внутреннюю поверхность противосолнечного козырька и поглощаются ею. В обоих случаях они не попадают на участников дорожного движения. Лучи, падающие на светофильтр-рассеиватель от внешнего источника света, расположенного на уровне или выше секции светофора, отражаются от наклонных участков обращенной наружу поверхности цветного светофильтра-рассеивателя выше горизонтальной плоскости и также не попадают на участников дорожного движения, находящихся ниже уровня секции светофора. Таким образом, фантомный эффект практически полностью исключается. В принципе возможны редкие случаи, когда лучи от внешних источников света отразятся (первое отражение) от наклонных участков обращенной наружу поверхности цветного светофильтра-рассеивателя на участки указанной поверхности, расположенные параллельно оси излучения секции светофора (горизонтальные участки). Далее произойдет второе отражение, и отраженные лучи могут попасть на участников дорожного движения. Однако можно показать, что интенсивность лучей после второго отражения будет более чем в 10 раз меньше интенсивности лучей после первого отражения. Вследствие этого фантомный эффект в этих редких случаях пропорционально уменьшается по сравнению с эффектом, обусловленным обычным отражением.

Аналогичным образом отражаются лучи в вариантах выполнения, когда верхняя сторона выступа зуба направляющей линии линейчатой поверхности цветного светофильтра-рассеивателя имеет профиль в виде дуги окружности с заданным радиусом или в виде участка параболы с заданным фокальным параметром.

Таким образом, благодаря особенности выполнения секции светофора изобретение позволяет практически исключить возникновение фантомного эффекта при освещении секции светофора внешним источником света, в том числе обеспечивает защиту от возникновения солнечных бликов, препятствующих определению фактического состояния светового сигнала секции светофора, позволяет уменьшить габарит цветного светофильтра-рассеивателя вдоль оси излучения секции светофора и, следовательно, габарит последней. Вместе с этим уменьшение габарита цветного светофильтра-рассеивателя вдоль оси излучения секции светофора позволяет, в сравнении с ближайшим аналогом, монтировать цветной светофильтр-рассеиватель в корпусах обычных (т.е. существующих) секций светофоров без существенной переделки корпуса последних. Таким образом, предлагаемая секция светофора обладает приспособляемостью к существующей инфраструктуре, легко встраивается в нее и позволяет провести ее модернизацию.

Изобретение относится к технике световой сигнализации и предназначено для использования в светофорах для регулирования дорожного движения. Секция светофора содержит корпус с противосолнечным козырьком. В корпусе смонтировано оптическое устройство с источником света, отражателем и цветным светофильтром-рассеивателем. Обращенная наружу поверхность светофильтра-рассеивателя выполнена в виде части линейчатой поверхности, образованной параллельным перемещением прямой линии, перпендикулярной вертикальной плоскости, проходящей через ось излучения секции светофора, по заданной в указанной плоскости непрерывной направляющей линии. Последняя выбрана в виде контура зубьев вертикально поставленной ленточной пилы с одинаковыми зубьями, направленными в сторону излучения секции светофора. Каждый зуб имеет форму двустороннего выступа, нижняя сторона которого образована отрезком прямой линии, расположенным параллельно оси излучения светофора, а другая - образована линией, которая в указанной вертикальной плоскости задана таким образом, что любая касательная к ней имеет наклон в сторону, противоположную направлению излучения, а угол наклона касательной таков, что лучи от внешних источников света, не задержанные противосолнечным козырьком, отражаются от линейчатой поверхности под углом к горизонтальной плоскости, большим или равным нулю. Изобретение позволяет исключить возникновение фантомного эффекта при освещении секции светофора внешним источником света и обеспечивает защиту от возникновения солнечных бликов. Предложенная конструкция характеризуется уменьшенным габаритом цветного светофильтра-рассеивателя вдоль оси излучения секции светофора, а также габаритом секции светофора в целом и обладает приспособляемостью к существующей инфраструктуре. 4 ил.

Секция светофора, содержащая корпус с противосолнечным козырьком, смонтированное в корпусе оптическое устройство, включающее источник света и цветной светофильтр-рассеиватель, у которого обращенная наружу поверхность выполнена в виде части линейчатой поверхности, представляющей собой поверхность, образованную параллельным перемещением прямой линии, перпендикулярной вертикальной плоскости, проходящей через ось излучения секции светофора, по заданной в указанной плоскости непрерывной направляющей линии, причем последняя задана таким образом, что содержит участок, на котором любая касательная к ней имеет наклон в сторону, противоположную направлению излучения секции светофора, а угол наклона касательной таков, что лучи от внешних источников света, не задержанные противосолнечным козырьком, отражаются от линейчатой поверхности под углом к горизонтальной плоскости, большим или равным нулю, отличающаяся тем, что направляющая линия выбрана в виде контура зубьев вертикально поставленной ленточной пилы с одинаковыми зубьями, направленными в сторону излучения секции светофора, причем каждый зуб имеет форму двустороннего выступа, нижняя сторона которого образована отрезком прямой линии, расположенным параллельно оси излучения секции светофора, а другая образована линией, которая в указанной вертикальной плоскости задана таким образом, что любая касательная к ней имеет наклон в сторону, противоположную направлению излучения секции светофора, а угол наклона касательной таков, что лучи от внешних источников света, не задержанные противосолнечным козырьком, отражаются от линейчатой поверхности под углом к горизонтальной плоскости, большим или равным нулю.