CN1081783A - 信号装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到信号装置，特别是公路信号装置。 该装置包括至少一个能够由来自车辆前灯灯光充电 的装置(7，C3)，和一个与上述可充电装置(7，C3)连 接并由其触发的可见信号装置(8；13，15)，并且一经 充电，在上述前灯不再照亮上述可充电装置(7，C3) 之后，上述可充电装置(7，C3)在一段不连续时间里 触发上述信号装置(8；13，15)，并直到上述可充电装 置(7，C3)放电完毕。作为结果，在领先车辆后面永 久地留有一条信号轨迹，以便警告后续车辆前面有车 辆存在，信号轨迹的长度构成了安全制动距离。

Description

本发明涉及到信号装置，特别涉及到公路信号装置。

为机动车的司机提供公路信号装置的优点早已为人们所认识。尽管已经提出了各种各样的受光信号装置用以将车辆前灯的灯光反射给司机，以便清楚地指明一般公路的中间位置，以及在复式车行道或高速公路上指明车道位置，但是最有效的形式仍然是反射柱装置。

因此，在照明条件不良的公路上或在完全没有公路照明的地方，以及更特殊地，在薄雾和大雾覆盖了公路的恶劣的气候中，为了将车辆正确地在公路上定位和对司机指示出拐弯和拐角的位置，对司机来说公路反射柱是十分有用的。它们的缺点是它们只能用于向一辆汽车的司机发出信号。

本发明的目的是提供信号装置，这种信号装置不仅能用于上述目的，此外还能对别的公路用户提供其他公路用户存在的信息。本发明的第二个目的是提供能够向公路用户指明前方具有某一特定危险的信号装置。

根据本发明，公路信号装置包括一个可由汽车前灯灯光充电的装置，以及一个与上述可充电装置连接并由其触发的可见信号装置，一经充电，在上述前灯不再照射上述可充电装置以后，上述可充装置便间断地触发上述信号装置一段时间，直到上述可充电装置放电完毕。

因此，这种可充电的装置可包括一个相对简单的、用来接收来自前灯灯光并对电容器充电的太阳能电池。可见信号装置可以是一个照明装置，例如一个与电容器相连的、在电容器放电完毕之前保持发光的灯泡。这种照明装置的另一种选择是一个发光二极管。最好在电容器和照明装置之间安置一个自动断续器，以便产生闪光信号。

代替照明装置，即灯炮或LED，信号装置可以是一个装在液晶制成的屏罩内的反光器。在此，电容器的充电或不充电会引起液晶的晶体方向的改变，允许或阻止光的反射。例如，当使用接收来自汽车前灯灯光的太阳能电池对电容器充电时，从电容器到液晶屏罩产生充电，使液晶的晶体方向重组，从而允许光的通过，这种状态将一直保持到电容器放电完毕。因此，如果在某个信号装置的电容器放电完毕之前，第二辆车也到达此特定的公路信号装置，反光器能够将第二辆车的灯光反射给司机，警告司机前方有另一辆车的存在。为使这种信号装置能作为普通反光器使用，可对白色或其他要求颜色的反光器用一部分液晶屏罩进行覆盖。当不充电时，这种液晶屏罩是透明的，充电后为不透明的，以便当反光器的桔黄色或红色部分由于所覆盖的液晶屏罩带电而表现为透明时，关闭白色或其他反光器。

在其基本形式中，本发明的公路信号装置可与相对普通的反光装置一起使用，例如路柱类和布置在公路旁的反光装置。因此，并例如，在任何能见度下降的场合，反光元件都对机动车司机提供清楚的信号，并且在汽车前灯照明信号装置时，灯泡或LED，或表现为透明的液晶屏罩可对后续车辆提供清楚的、前方有机动车辆的警告。

按照普通用法，这种灯泡或LED或反光器应染成黄色。根据本发明的进一步特性，可安装第二个灯泡或LED，或第二个反光器，并且按照普通用法应将其染为红色。因此在黄色灯泡或LED点亮的任何情况下，或在覆盖黄色反光器的屏罩为透明的情况下，以及在后续车的前灯照在本发明的信号装置、电容器尚未放电完毕的情况下，电容器具有过流电荷，电荷传到与第二灯泡或LED或第二个反光器以及红色液晶屏相连的第二个电容器上，或者直接传到第二个灯泡或LED、或第二个反光器以及染为红色的液晶屏上。这里也可以将一个闪光装置与第二个电容器和第二个灯泡或LED，或第二个反光器和屏罩一起使用。在这种情况下，并在具有黄光和红光或在公路信号装置处的可见反光以及最好为闪光的情况下，一辆车的司机不仅被告知前方有辆车存在，此外还被告知前方车辆距离非常近。作为染成黄色或红色的独立的灯泡/LED的一种选择，灯泡/LED也可染为绿色或红色。来自电容的电荷可加到灯泡/LED上，其中加到绿色上的电流高于加在红色上的电流，以便生成一种组合的桔黄色输出，并且在有过流电荷的情况下，可使红色的灯泡/LED上具有相同大小的电流，使输出从桔黄色转变为红色。

为了提供一种更通用性的公路信号装置，可以进一步安装灯泡或LED，或者反光器以及覆盖屏，并通过一种合适的开关装置连到电容器上。因此，一种蓝色灯泡或LED，或者兰色反光器以及屏罩可以与由温度传感装置触发的开关一起安装。这样，如果测量的温度达到可能有冰的水平上，闭合开关，来自电容的电荷最好除了上述黄色和/或红色灯泡，LED或反光器和屏罩以外，还通过一个中介闪光装置被导向蓝色灯泡或LED、或者反光器以及屏罩，以便告知后续车辆有可能有结冰条件的危险和/或前方有一辆车辆。同样，上述开关装置也可以由水的存在而闭合，因而触发相应的具有合适颜色的灯泡或LED、或者反光器和屏罩以便发出可能有路面积水的信号，路面积水可能导致水面滑行。

作为在本发明范围之内的一个进一步的可能性，公路信号装置可以包括一个或多个由上述太阳能电池和电容器点亮的灯泡，这些灯泡用合适数量的、不同颜色的液晶屏罩遮盖。这样以及按与上述相似的方式，照在公路信号装置上的第一辆车的前灯使电容器充电，使得屏罩的黄色部分变为透明，警告后续车辆前方有车辆存在。如果在电容器放电完毕之前，第二辆车的前灯照在公路信号装置上，过流电荷可以传到第二电容器，打开屏罩的红色部分，并警告在前方有一辆相距很近的车辆。屏罩也可以有一个通过开关装置由电容器触发的蓝色部分，而开关装置由温度控制，这样使其发出蓝色信号以便给出有水的警告，也可以进一步有一个有合适颜色的、由对水敏感的开关装置触发的部分，并给出公路表面可能有水的警告。

上述的公路信号装置对领先车辆之后的车辆有极大帮助。根据本发明的进一步情况，以及为了对领先车辆提供信号，可安装一个可更新的电池电源，即或者是周期性充电和可拆型电池，或者是可由太阳能充电的电池。

当装有一个可更新的电池电源时，可以安装对司机提供早期警告的附加装置。因此，在每个公路信号装置处可以安装一个合适的发射和接收装置，并且因而在触发一个公路信号装置时，发射器被触发，对领先车辆之后一段预定距离和有足够的安全制动距离的公路信号装置内的接受器发出信号，因此，领先车辆经过的那些信号装置被触发，发射出同样的信号。这样，来自可更新电池电源的动力可以通过或温度触发开关或因水的存在而闭合的开关传到信号装置的灯泡或LED、或者液晶屏罩，而同时它的发射器触发，在交通流向方向的后面对信号装置内的接收器发射信号，上述接收器触发位于可更新电池电源和灯泡或LED、或者液晶屏罩之间的合适的开关，因而在可能出现的位置之前，可能存在的冰和水可向司机发出信号，同样可能在公路信号装置中安装检测信号装置附近的静止车辆存在的传感装置，以便触发其发射器，因而在这辆静止车辆之后的公路信号装置可被触发，以警告静止车辆之后的临近车辆。

对公路用户来说另一个潜在危险源是：在不良可见度的情况下，在两车道公路上的超车行为。因此，在装有发射和接收装置的本发明的实例中，沿一方向行驶，并照到公路信号装置的一车辆的前灯可引起信号的发射，此信号由该车辆位置之前的公路信号装置的接收器接收，并触发在这些公路信号装置中的灯或LED，或者液晶屏罩，以便对有车的公路一侧的车辆提前发出一适当警告，并在公路的另一侧警告此时试图超车的危险。对于具有发射器和接收器的结构型式，本发明提供进一步的可能性。因此，并例如，车辆本身能够安装合适的接收器，并接收有关前方车辆存在的信息，以及公路状况信息，例如冰或水的存在。同样，如果安装有合适的发射器，以便触发沿一段公路的信号，这种信号装置也可用于紧急部门。

对驶近诸如交通信号灯、人行十字路口、铁路道口以及类似地方的车辆也可提供预警装置。这里，它将是一种合适的发射器，安置在交通信号灯、人行十字路口、铁路道口以及类似地方，当它们通电时，触发发射器，但最好是当它们根据停车状况将要通电时，并预先触发许多信号装置时，触发发射器，以便告知驶近车辆前方的停车状况。

为了在正常的日光条件下防止发光和反光信号的出现，可安装一个控制开关装置以防止由于诸如强烈日光所造成的触发。最好提供一个对环境光线条件进行监测的检测装置，以便提高和降低自动信号出现的阈值，使得在白天有雾的情况下，车辆前灯也在由检测器设定的、发射信号时的阈值以上。

本发明的公路信号装置能够方便地装在相对普通的固定在公路上的反光器装置中。同样，本发明的信号装置可以构造成一个独立的装置，此装置可装在一个公路旁的支柱上，或者可以装到诸如一个已有的公路作业立柱上。

本发明的实例将仅通过例子并参考附图来加以描述，其中：

图1是根据本发明并采用了LEDs的信号装置的示意图;

图2是根据本发明的信号装置的示意图，其中使用了带有液晶屏罩的反光器;

图3以分解的形式表示了图2的信号装置的基本元件;

图4是一个电路图，表明了获得对图1中的LEDs所要求的触发的一种方法;

图5是一个电路图，表明了获得对图2中液晶屏罩所要求的触发的一种方法;

图6与图4一致，但显示了一个带有路面冰/路面水检测装置的电路图;

图7是一个电路图，表明了提供一个辅助电源和装有发射器/接收器的方法;

图8是一个热敏电阻检测器的电路图;

图9A和9B是本发明的信号装置的基本应用图;

图10是本发明的信号装置的更进一步应用图;

图11、12是本发明的信号装置的更进一步的应用图。

在图1中，信号装置1有一个基本为管形、并由诸如铜制成的外壳2，外壳的两个端部3加大。在两个端部3内是也由诸如铜制成的环形衬垫4，在衬垫4内装有玻璃镜片5、6。一系列太阳能电池7围绕着镜片5，而在镜片5的后面是许多LED8。在对面一端，镜片6的后面有一个光敏电阻9。

在外壳2内有用于控制LED的电路，电路可以是印刷电路板10，它可以与一合适的、含有要求电路的硅集成电路联合使用，作为选择，也可以由其替代。

在关键的地方，外壳2可以固定在公路表面，例如通过穿过其反光柱的支承部件与安装在公路上的普通结构的反光器一起连接，并使镜片5和6露出，或固定在邻近公路的支柱上。在这两种情况下，镜片5面对驶来的汽车以便采集来车辆前灯的灯光，为了下面要进一步解释的目的，镜片6采集环境光并将其导向光敏电阻9。

在图2中，在公路上或邻近公路的关键地方，外壳11中装有一个印刷电路板或一个合适的硅集成电路，其中含有要求电路系统。外壳11的一侧装有一个偏振玻璃镜片12，在其后面，如图3所指明的，有一个液晶消隐板13，另一个偏玻璃镜片14，以及一个多色反光板15。在镜片12之后，按照图1所描述的相似方法装有一个太阳能电池。与图1的方式相似，在外壳的另一侧，装有另一个镜片以及相关的光敏电阻。

如图4所示，用于控制图1中的LED或控制图2和3中的液晶消隐板的基本电路包含有图1中的太阳能电池7。来自车辆前灯、照在太阳能电池上的灯光产生电能，电能传输到一个充电电容器C3上。电容上的电荷一直保持在可变电阻VR1不再发现灯光（也就是说，当车辆已经驶过时）。在灯光照射太阳能电池7的期间，可变电阻VR1以低的强度将能量传到电容器C1。当电阻VR1不再发现灯光时，来自电容器C3的能量传到电容器C2，从C2通过单片振荡电能以高电流脉冲传输到第一绿色LED    G上。同时，通过电阻R6，低电流流向第二红色LED    R上，来自两个LED的输出组合成为桔黄色的闪光显示。因此，领先车辆之后的任何第二辆车在到达发出桔黄色闪光显现的公路信号装置时被自动地告知前方有车辆存在。

传到电容器C1和C2的电荷以及闪光信号维持的持续时间是汽车前灯灯光照射在太阳能电池7上的时间的函数，因此也是车速的函数。这就在领先汽车之后得到一段长度的闪光信号轨迹，其长度是车速的函数，但始终有足够的长度，使得领先车辆后面的汽车可看到的第一个闪光信号在领先车和第二辆车之间提供足够的制动距离。

在第二车辆紧跟领先车辆的情况下，照在已闪光信号装置的太阳能电池7上的灯光使从可变电阻VR1流向电容器C1的电流达到了阈点，并且当稳压二极管ZD2允许电流绕过并联的电阻R6将高电流引向第二红色LED    R时，信号从闪光的桔黄色变为稳定的红色可见信号，并且因此警告第二辆车前方有一辆十分靠近的车。可以容易地理解，红色、绿色的及蓝色LED可装进同一个装置，并且每种LED的控制电流可以提供所要求的颜色输出。

如图5中所示，其中基本电路与图4所示的一样，通过装上一块逻辑集成电路板17，对液晶消隐屏可有大的控制，并且提供要求的稳定反光或按任何要求的频率进行闪光反射。这里，它同样能应用于图1的信号装置以及图4的电路图，其中逻辑板在LED之前可以直接联进电路。特别如图5所示，反光器有一些白色、红色、桔黄色和蓝色部分，以供适当的触发。

对图2和3的信号装置做同样的考虑。在电容器C1没有充电的情况下，没有流向液晶消隐板13上第一部分的电流，也没有流向消隐板上第二部分的电流，上述每个部分分别与一多色反光器板15上的第一桔黄色部分和第二红色部分对准。按照图1中基本相同的方式对LED进行控制，并如图5中的电路图所示，来自太阳能电池7的电能通过可变电阻VR1以低强度传到电容器C1。当VR1不再发现光线，来自电容器C3的电能传到电容器C2，从C2通过振荡器16，电能以高强度脉冲输送到覆盖在桔黄色反光器上的消隐板部分。加在该部分的电流引起晶体校正方向，使得允许光穿过和到达反光器并从反光器反射回来。因此在激活时，第二辆车照在信号装置上的前灯光引起了桔黄色闪光反射信号的出现，警告第二辆车前方有一辆车存在。当第二辆车紧跟在领先车辆之后时，结果仍是从可变电阻VR1流向电容器C1的电流达到阈值点，与此同时，稳压二极管ZD2允许电流绕过并联的电阻R6将电流导向消隐屏的第二部分使晶体定向以便允许光线通过，并露出反光器的红色部分。这样，第二辆车的前灯引起了闪光的桔黄色和稳定的红色反光信号，以便告知第二辆车正靠近前面车辆。

如图1所示，镜片6和后面是一个光敏电阻9，光敏电阻9的作用是在本发明的信号装置处检测环境光线条件。在正常光线条件下，以及当不需要本发明的信号装置时，光敏电阻作为断开LED或液晶屏的开关，防止它们触发。在天黑或能见度不良的恶劣气候条件下，照在光敏电阻上的光很弱，使其不工作，并且按照要求使得LED和液晶屏能够动作。

为了对本发明的信号装置安装附加装置，如图6中的电路图所示，可以安装附加的LED或反光屏以及液晶消隐板部分。例如，如图所示，第三个蓝色LED    B或当参考图2时，第三个消隐板部分均可以安装，用以覆盖反光器板的第三蓝色部分。因此，通过安装一个传感器18，例如温度传感器或测量路面水的传感器，装在传感器中的开关装置被触发以便使蓝色LED发光，或使覆盖在反光器板蓝色部分上的消隐板部分的晶体定向以便允许光的通过，这样就提供了一个蓝色信号用于警告驶近车辆有冰或路面水的危险。

本发明的信号装置的好处可以通过提供一个辅助电源而大为增加。因此，如图7所示，可以提供一个辅助的可充电电池19，它同样可以是在电路中与太阳能电池连接的存储后备式电容器。这些电池应该有固有的长寿命以便预防长期的不良环境光线条件，此时太阳能电池不能提供充足的电能对其充电。

提供辅助电源使得能够在每个信号装置上安装一个发射器/接收器20，例如一个具有相对普通特性的红外发射器和接收器。这就使任何一个信号装置能够引起前方或后方的其它信号装置触发。例如，当带有如图8所示的热敏电阻电路时，本发明的信号装置可以探测出或者有非常慢速的车经过它，或者在其旁边有一静止车辆。热敏电阻电路引起该信号装置的发射器触发，将信号传到后面信号装置的接收器，以便触发红色LED或红色反光器，并警告驶来车辆前方可能有静止车辆。同样，检测公路上的冰或水也可以发射到车流反向上的其它接收器上。

具有同样重要性的是防止在不良照明条件下危险的超车行为。因此，照在传感装置上的车辆前灯能够引起其发射装置触发，将信号传到行进方向前方的信号装置接收器上，以警告驶近的司机公路另一侧有一辆车存在。驶近车辆可能已有可见信号，在面对它的信号装置上的可见的桔黄色、红色或蓝色的信号。因此，最好安装第四个LED或在反光屏上安装第四个彩色部分以便提供诸如紫色的信号，警告公路另一侧的驶来车辆。

本发明的信号装置的基本应用如图9A和9B所示。如图9A所示，车辆21的前灯照亮了行驶方向前方的一些信号装置1，对它们各自的电容器充电。如图9B所示，在此车辆之后留下了一个信号装置轨迹，信号装置或是桔黄色LED被点亮或是其反光屏的桔黄色部分露出，直到各自的电容器发电完毕。任何一个信号装置的电容是前灯照亮信号装置的汽车车速的函数，并使得在汽车通过之后信号装置保持发光状态一段时间，这段时间是车速的函数。结果，车辆之后的发光信号装置轨迹始终在安全制动距离处对后续车辆提供警告。

在装有一个发射器/接收器的结构形式中，并如图10所示，信号装置1能够探测到静止车辆22的存在，并引起其后的一定距离上的许多信号装置触发，这一距离由发射器范围决定，例如可触发静止车辆之后1.5公里以内的信号装置。根据相同的原理，危险的公路条件例如冰和水的信号也可向后发射，在有冰/水之处1.5公里范围内信号装置可以触发。

如图11所示，以及在装有发射器的结构形式中，由车辆23前灯产生的信号装置的触发引起其前方的面对驶来车辆的信号装置触发，以便触发诸如其紫色LED或反光屏的紫色部分，用以告知驶来车辆24有车辆23存在。

也可以将发射器装在诸如交通信号灯、人行交叉口信号灯、或铁路道口上。这里如图12所示，布置是这样的：在停车信号灯之前或起作用的铁路道口的档杆之前的一段距离上（同样可以是交通信号灯或人行交叉口信号灯，并正处于要变为红灯的时刻），发射器对一系列靠近信号灯或交叉口的信号装置发射信号，引起其红色LED触发或打开其红色反光器，以便警告驶近车辆：交通控制信号正要换为停止信号或前方档杆正要关闭。

进一步重要的可能性在于对于紧急部门如警察、消防队或救护部门，发射器的安装能够触发本发明的信号装置，使得它们能沿着一条所要求的公路为任何目的触发信号装置。

对于装有发射器和接收器的本发明的信号装置，尽管主要考虑的是按上述方法产生信号以及在领先车辆的前方和后方触发其它信号装置，发射器还可以用来对远程接收器发射信号。这些接收器可以固定在公路旁，用以采集有关环境光线，公路交通密度和路面状态的信息。同样，接收器能够与等效电路和LED一起固定在车辆内，以便在车内生成可见的和/或可闻信号，这些信号与信号装置本身产生的信号等效。

Claims (13)

1、信号装置(1，11)的特征在于：至少有一个能够由来自车辆前灯的灯光充电的装置(7，C3)，和一个与上述可充电装置(7，C3)联接并由其触发的可见信号装置(8；13，15)，并且一经充电，在上述前灯不再照亮上述可充电装置(7，C3)后，上述可充电装置(7，C3)在一段不连续的时间里触发上述信号装置(8；13，15)，并直到上述可充电装置(7，C3)放电完毕。

2、根据权利要求1的信号装置，其特征在于：能够充电的装置包括有一个太阳能电池（7），以便接收来自前灯的灯光并对一个或多个电容器（C1，C2，C3）充电。

3、根据权利要求1或权利要求2的信号装置，其特征在于：可见信号装置是一种灯光装置（8），其形式为一个或多个灯泡或者为一个或多个发光二极管。

4、根据权利要求1或权利要求2的信号装置，其特征在于：可见信号装置装有由一块液晶消隐板（13）覆盖的反光板（15），可充电装置（7，C3）上充电和/或不充电，液晶消隐板（13）表现为透明和/或不透明。

5、根据权利要求4的信号装置，其特征在于：上述反光板（15）有若干不同颜色的部分，而上述液晶消隐板（13）有若干独立的部分，每个部分格盖在反光板的一个相应部分上，液晶消隐板的独立部分可选择地使其表现为透明或组成提供一种或多种具有所要求颜色的反光信号。

6、根据权利要求1～5中的任何一个权利要求的信号装置，其特征在于：来自可充电装置（7，C3）的电流脉冲输送到可见信号装置（8;13，15）以提供闪光信号。

7、根据权利要求1～6中的任何一个权利要求的信号装置，其特征在于：装有一个检测器装置（VR1）以便检测来自车辆前灯、指向信号装置的灯光，其电路是这样布置的：当检测器装置（VR1）不再检测来自车辆前灯的灯光时，来自可充电装置（7，C3）的能量传递到第二个可见信号装置（8;13，15），在信号装置上保持信号，直到可充电装置放电完毕。

8、根据权利要求7的信号装置，其特征在于：装有另一个可充电装置（C1），在检测器装置（VR1）检测到指向信号装置的车辆前灯的期间，除了传到可充电信号装置（C3）上的能量外，来自太阳能电池（7）的电能以低强度同时导向可充电装置（C1），并且当检测器装置（VR1）不再检测到光线时，来自可充电装置（C3）的能量传递到可充电装置（C2），从C2，能量以高强度传到第一可见信号装置（8;13，15），同时来自可充电装置（C1）的能量以第二低强度传到第二可见信号装置（8;13，15），每个上述的第一和第二信号装置具有一个不同的颜色，以便组合，从信号装置上发出所需要的输出颜色。

9、根据权利要求8的信号装置，其特征在于：在上述可充电装置放电完毕以前，当对上述可充电装置（7，C3）进一步充电时，传到另一个可充电装置（C1）的电能达到和超过预定的阈值，超过此值，电能就能以较高强度导向上述可见信号装置（8;13，15）中的一个，将第一输出颜色变为第二输出颜色。

10、根据权利要求1～9中任何一个权利要求的信号装置，其特征在于：装有一个或多个传感器（18）以及第三个或多个可见信号装置（8;13，15），以便在传感器装置触发以后，在信号装置上提供进一步的要求的输出颜色。

11、根据权利要求1～10中任何一个权利要求的信号装置，其特征在于：装有光敏装置，用以检测高过某一预定阈值的环境光线条件，以便当环境光线条件高于上述阈值时，防止信号装置触发，并且当环境光线条件低于上述阈值时，允许信号装置触发。

12、根据权利要求1～11中任何一个权利要求的信号装置，其特征在于：装有一个发射器/接收器装置（20），使任何一个信号装置都能在车流方向上，在某一特定信号装置的前方或后方触发其它信号装置。

13、根据权利要求11的信号装置，其特征在于：装有远程布置的发射器装置以便在一段所要求的装有信号装置的公路长度上触发所要求数量的信号装置。

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