CZ10362U1 - Světelný indikátor - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká světelného indikátoru, určeného zejména pro návěstění povolené rychlosti železničních vozidel na železniční trati a též pro zobrazování silničních dopravních značek a informací. Světelný indikátor je vytvořen z ochranné skříně se vzadu umístěným zamykacím zařízením a s čelním panelem s otvory. Uvnitř ochranné skříně je umístěn zdroj světla s optickou soustavou. Světelný indikátor je vybaven těsnicími prostředky proti vnikání vody a prachu.

Dosavadní stav techniky io Návěstění povolené rychlosti železničních vozidel na železniční trati se dosud běžně provádí dvěma typy indikátorů.

Oba tyto typy indikátorů jsou uloženy v ochranné skříni, jejíž horní a dolní část je opatřena úchyty pro připevnění k nosné konstrukci. Čelní stěnu indikátorů tvoří kovová matrice, většinou hliníková, s otvory pro návěstěné znaky. Před matricí a nad otvory s návěstními znaky je umístěno stínítko pro omezení vlivu dopadajícícho slunečního světla. Oba typy indikátorů jsou opatřeny zadními dvířky se zamykacím zařízením ajsou vybaveny zařízením s těsnicí hmotou proti vnikání vody a prachu. Uvnitř ochranné skříně je zařízení pro upevnění optického systému. Zdroj světla, žárovka nebo žárovky, je upevněný v držáku, umístěném v ohnisku parabolického reflektoru.

U prvního typu indikátoru se používá návěstních svítilen žlutého nebo zeleného světla s plechovými clonkami, přidanými před čočku návěstní svítilny. Je využito vždy pouze jedné návěstní svítilny s jedním ukazatelem povolené rychlosti. Jedná se o technicky i nákladově nenáročné řešení. Jeho nevýhodou je, že umožňuje zobrazit pouze jednu rychlost. Pro zobrazení více rychlostí se tedy musí použít odpovídající počet návěstních svítidel.

Druhým typem běžně využívaného indikátoru pro návěstění povolené rychlosti železničních vozidel je ukazatel rychlosti se svítícími žlutými nebo zelenými pruhy na jednom ukazateli. Při návěstění se rozsvítí jedna nebo druhá barva podle velikosti požadované rychlosti. Zdrojem světla v tomto typu ukazatele jsou pro každý pruh barvy obvykle čtyři žárovky s reflektorem, před nimiž jsou situována venkovní malá barevná skla.

Tento ukazatel může zobrazit až čtyři velikosti rychlostí aje o něco málo náročnější na údržbu ve srovnání s předchozím ukazatelem.

Společnou nevýhodou obou těchto indikátorů rychlosti je poměrně omezený počet zobrazovaných rychlostí a malá velikost znaků v rozmezí 10 až 15 cm, což je dáno velikostí použitého světelného zdroje, skříně návěstní svítilny, případně i ukazatele rychlosti. To má za následek poměrně malou svítivost a z toho vyplývající malou dohlednost návěstěného znaku. Pro návěstění je využívána pouze žlutá nebo zelená barva.

Poměrně značnou nevýhodou obou těchto indikátorů rychlosti je tzv. fantómový efekt, kdy u pozorovatele vzniká dojem, že se rozsvítil nějaký znak, ač na svítilnu nebo na ukazatel rychlosti není přiváděn signál k rozsvícení. Tento dojem vzniká např. působením přímého slunečního světla na svítilnu či ukazatel.

V zahraničí se pro zobrazení návěstních znaků používají návěstní svítilny se světlovody, které však nezaručují požadovanou dohlednost.

Obdobné řešení se světlovody, i když zatím nevyužité, je popsáno v českém užitném vzoru č. 9954, podle něhož je návěstní indikátor vytvořen skeletem, jehož čelní stěnu tvoří matrice, uvnitř skeletu jsou umístěny lávky pro upevnění optického systému a elektrického zařízení, v bočních

-1 CZ 10362 Ul stěnách skeletu jsou otvory, opatřené protiprachovými filtry, a zadní stěna skeletu je opatřena dvířky se zamykacím zařízením, přičemž celý skelet je opatřen těsnicí hmotou proti vnikání vody a prachu a v jeho horní a dolní části jsou vytvořeny úchyty pro upevnění k nosné konstrukci.

Optický systém je integrován na držáku v ohnisku parabolického reflektoru.

Toto konstrukční řešení je vhodné pro zobrazení více návěstních symbolů rychlostí.

Nevýhodou je menší svítivost a s tím spojená menší dohlednost. Toto řešení je poměrně nákladné, protože vyžaduje světlo vody a jej ich úpravy a samostatné koncovky, a nedá se aplikovat na stávající systém bez dodatečných úprav návěstidel i reléových zařízení.

Diody LED se v železniční dopravě využívají především k indikaci polohy výměn, jak je uvedeno např. ve zveřejněné německé patentové přihlášce DOS č. 198 24 562. Systém tvoří seskupení svítivých ploch, vytvořených diodami LED do bodů, které tvoří pětku jako je na hrací » kostce. To umožňuje indikovat pouze polohu výměny. U tohoto systému není nutná velká dohlednost, protože je umístěn u výhybek a v této oblasti již jede vlak nízkou rychlostí.

• U proměnných silničních dopravních značek a informačních tabulí se nepoužívá zařízení, které by eliminovalo nepříznivý vliv z osvícení přímým slunečním světlem.

Podstata technického řešení

Uvedené nevýhody dosavadního stavu techniky se odstraní nebo podstatně omezí u světelného indikátoru podle tohoto technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že zdrojem světla je nejméně jedna dioda LED, která je uchycena na zadní straně ochranného pouzdra a zasunuta svou funkční vyzařovací částí do ochranného pouzdra. Čelní otvor ochranného pouzdra vyúsťuje do otvoru čelního panelu vnější ochranné skříně. V ochranném pouzdru je umístěna optická soustava a/nebo je před čelním panelem ochranné skříně uchycen optický prvek.

Hlavní výhodou světelného indikátoru podle tohoto technického řešení je využití diod LED, jednak zabezpečující vysokou svítivost světelného indikátoru a tím i velkou dohlednost, ajednak v kombinaci s optickou soustavou a/nebo nebo optickým prvkem eliminující nepříznivý dopad případného vnějšího osvětlení. Čelní otvor, navazující na otvor čelního panelu ochranné skříně, zabezpečuje průchod světelných paprsků z diody LED směrem ven ze světelného indikátoru.

Velkou předností tohoto řešení je, že se dá aplikovat na stávající drážní zabezpečovací zařízení bez dodatečných úprav.

Optimální uspořádání optické soustavy představuje její sestava, kdy v optické ose optické soustavy jsou za diodou LED uspořádány v dané vzdálenosti kondenzor, za ním clonka s malým otvorem a bezprostředně před čelním otvorem pouzdra čelní čočka. Tato optická soustava výrazně potlačuje fantómový efekt, projevující se nepříznivě např. při přímém osvětlení slunečním světlem. Světelný indikátor umožňuje lepší rozlišitelnost návěstěného znaku. Světelný indikátor podle tohoto technického řešení umožňuje i při vysokých traťových rychlostech na železnici návěstit povolenou rychlost v mnoha stupních po lOkm.hod.'¹ s dostatečnou dohledností. Světelný indikátor podle tohoto technického řešení je vhodný v silniční dopravě při nepříznivých světelných podmínkách pro zdálky viditelné zobrazení dopravních značek a libovolných dopravních informací, rozlišitelných i při vysokých rychlostech jízdy vozidel, např.

na dálnicích.

Světelný indikátor může obsahovat diody LED, uspořádané do písmen nebo obrazových prvků, případně může být využit i pro jiné účely v rámci tohoto technického řešení, např. pro použití v silniční dopravě s potlačením fantómového efektu.

S výhodou jsou v čelním panelu ochranné skříně vytvořeny otvory, uspořádané do rastru, který umožňuje variabilitu zobrazování jednotlivých návěstních symbolů.

Optickým prvkem, přispívajícím k potlačení fantómového efektu, může být polopropustná fólie, propouštějící minimálně 80 % světla ve viditelné oblasti spektra ze světelného indikátoru

-2CZ 10362 Ul směrem ven a dovnitř do světelného indikátoru propouštějící maximálně 10 % tohoto světla. To eliminuje tzv. fantómový efekt.

Přehled obrázků na výkresech

Světelný indikátor je podrobně popsán na příkladném provedení, objasněném na připojených schematických výkresech, z nichž představuje:

obr. 1 čelní pohled na světelný indikátor, obr. 2 svislý řez optickou soustavou a obr. 3 pohled shora na světelný indikátor s optickým prvkem.

Příklady provedení technického řešení ío Světelný indikátor, určený pro návěstění povolené rychlosti kolejových železničních vozidel v rozmezí 10 až 190 km.h'¹, se montuje na návěstní stožáry. Světelný indikátor sestává z ochranné skříně i, zhotovené z kovu, jejíž čelní panel je podle obr. 1 opatřen v celé ploše rastrovými otvory 2, z nichž jsou znázorněny pouze ty rastrové otvory 2, které vytváří číslici 5, jako jednu zmožných číslic např. od 1 do 19. Přitom každá číslice odpovídá desetině hodnoty skutečné rychlosti, takže číslice 5 odpovídá povolené rychlosti 50 km.h'¹.

Rozsvícení požadovaného znaku je umožněno neznázoměným ovládacím systémem, umístěným uvnitř ochranné skříně 1 a napojeným na jedné straně na neznázorněné reléové zařízení a na druhé straně na diody LED 3 podle obr. 2. Do každého rastrového otvoru 2 na čelním panelu ochranné skříně 1 se upevňuje jedna dioda LED 3 s optickou soustavou 4.

Na čelním panelu ochranné skříně I je podle obr. 2 upevněna optická soustava 4, uložená v pouzdru 5 pomocí dvou upevňovacích kroužků 6, 7, z nichž čelní kroužek 7 je opatřen čelním otvorem 8. Uvnitř válcového ochranného pouzdra 5 jsou umístěny za sebou v optické ose 9 čelní otvor 8, čelní čočka 10, clonka 13 s malým otvorem 14, kondenzor 11 a dioda LED 3.

Celní čočka 10 je umístěna bezprostředně za čelním otvorem 8. Kondenzor 11 je uložen v přesně určené vzdálenosti od čelní čočky 10 i diody LED 3. Dioda LED 3 je uchycena na zadní stranu 12 pouzdra 5 a svou funkční částí s vyzařovacím systémem je uložena do vnitřku pouzdra 5. Mezi čelní čočkou 10 a kondenzorem 11 je umístěna clonka 13 s malým otvorem 14, situovaném v optické ose 9 optické soustavy 4.

Optická soustava 4 může být v některých jednodušších případech nahrazena optickým prvkem L5 podle obr. 3, v konkrétním případě představovaném polopropustnou fólií, která propouští min. 80 % světla ve viditelné oblasti spektra směrem ze světelného indikátoru ven a minimum tohoto světla propustí opačným směrem dovnitř světelného indikátoru. Tento optický prvek 15 je umístěn na čelním panelu ochranné skříně I podle obr. 3.

Nejvýhodnější řešení světelného indikátoru představuje společné uspořádání optické soustavy 4 a optického prvku 15, což je vhodné pro zvlášť nepříznivé oblasti či podmínky.

Světelný indikátor je na zadní stěně podle obr. 3 opatřen dvířky 16 se zamykacím zařízením, chránícím optickou soustavu 4. Dvířka 16 jsou z vnitřní strany skříně i vybavena neznázoměným zařízením s těsnicí hmotou proti vnikání vody a prachu dovnitř skříně 1.

Světelný indikátor pracuje následovně.

Zdroj světla optické soustavy 4 světelného indikátoru představuje dioda LED 3 s vysokou optickou svítivostí. Světlo vyzářené z diody LED 3 pod určitým daným vyzařovacím úhlem dopadne na kondenzor 11, tvořený např. soustavou čoček. Kondenzor 11 soustřeďuje dopadlé paprsky do malého otvoru 4 clonky 13, kterým paprsky projdou a dopadnou na čelní čočku JO. Z čelní čočky 10 jsou paprsky vyzařovány pod úhlem, který je závislý na vzdálenosti čelní čočky

10 od kondenzoru 11.

-3 CZ 10362 Ul

Pokud je použit optický prvek 15, světelné paprsky prochází ven ze světelného indikátoru.

Při osvětlení optické soustavy 4, např. slunečním světlem, se může dovnitř do optické soustavy 4 dostat až k diodě LED 3 pouze paprsek, procházející optickou osou 9 optické soustavy 4. Paprsek, který je odchýlený od této optické soustavy 4, je zadržený clonkou 13 a nedostane se na diodu LED 3. Takže pouze paprsek, který je totožný s optickou osou 9 optické soustavy 4, případně v nepatrném úhlu od této optické osy 9 odchýlený, přičemž úhel odchýlení je určený velikostí malého otvoru 14 ve clonce 13, dopadne na diodu LED 3 a může způsobit tzv. fantómový efekt. Pouze tento paprsek se může odrazit zpět a procházet ven ze světelného indikátoru, čímž je fantómový efekt téměř potlačený.

ío Pokud se použije současně i optický prvek 15, je jev fantómového efektu ještě více eliminován, protože světlo procházej ící zvenčí je zeslabeno.

Barva číslic je určena typem diod LED 3 aje zejména bílá, žlutá nebo zelená. Výška číslic je mnohem větší než u stávajících světelných ukazatelů a odpovídá cca 50 cm.

Pro silniční dopravu je možno z jednotlivých diod LED 3 s optickými soustavami 4 a/nebo s optickým prvkem 15 sestavit libovolnou dopravní značku, nebo sestavením diod LED 3 vytvořit indikátor proměnné dopravní značky, kterou lze měnit podle potřeb dopravy, tj. hustoty provozu, dopravní situace a pod., přičemž řízení této značky je prováděno vhodným signálem, přiváděným do dopravní značky.

Uvedený příklad provedení neomezuje další možnosti a kombinace dalších konstrukčních řešení světelného indikátoru a využití v rámci rozsahu tohoto technického řešení a v rámci myšlenky tohoto technického řešení.

Průmyslová využitelnost

Světelný indikátor s diodami LED je určen pro železnici a silniční dopravu, především pro venkovní prostředí.

Claims (4)

1. 25 NÁROKY NA OCHRANU

   1. Světelný indikátor, určený zejména pro návěstění povolené rychlosti železničních vozidel na železniční trati a též pro zobrazování silničních dopravních značek a informací, je tvořen ochrannou skříní se vzadu umístěným zamykacím zařízením a s čelním panelem s otvory a uvnitř ochranné skříně situovaným zdrojem světla s optickou soustavou, aje vybavený těsnicími

   30 prostředky proti vnikání vody a prachu, vyznačující se tím, že zdrojem světla je nejméně jedna dioda LED (3), která je uchycena na zadní straně ochranného pouzdra (5) a zasunuta svou funkční vyzařovací částí do ochranného pouzdra (5), jehož čelní otvor (8) vyúsťuje do otvoru (2) čelního panelu vnější ochranné skříně (1), přičemž v ochranném pouzdru (5) je umístěna optická soustava (4) a/nebo je před čelním panelem ochranné skříně (1) uchycen

   35 optický prvek (15).
2. 2. Světelný indikátor podle nároku 1, vyznačující se tím, že v optické ose (9) optické soustavy (4) jsou za diodou LED (
3. 3) uspořádány v dané vzdálenosti kondenzor (11), za ním clonka (13) s malým otvorem (14) a bezprostředně před Čelním otvorem (8) pouzdra (5) čelní čočka (10).

   40 3. Světelný indikátor podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že v čelním panelu ochranné skříně (1) jsou vytvořeny otvory (2), upořádané do rastru.

   -4CZ 10362 Ul
4. 4. Světelný indikátor podle nároku 1 nebo 2 nebo 3, vyznačující se tím, že optickým prvkem (15) je polopropustná fólie, propouštějící minimálně 80 % světla ve viditelné oblasti spektra ze světelného indikátoru směrem ven a dovnitř do světelného indikátoru propouštějící maximálně 10 % tohoto světla.