DE102010032796A1

DE102010032796A1 - Verfahren zur Ermittlung eines Reinigungsbedarfs optischer Flächen bei Lichtsignalen sowie Lichtsignal zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102010032796A1
Application number: DE102010032796A
Authority: DE
Inventors: Peter Sieverding
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2010-07-27
Filing date: 2010-07-27
Publication date: 2012-02-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Reinigungsbedarfs optischer Flächen (3) bei Lichtsignalen, insbesondere Eisenbahn-Lichtsignalen, sowie ein entsprechend ausgestattetes Lichtsignal. Um die Reinigung verschmutzter optischer Flächen (3) des Lichtsignals bedarfsgerecht durchführen zu können, ist vorgesehen, dass von der optischen Fläche (3) reflektiertes und/oder die optische Fläche (3) durchdringendes Licht fotosensorisch erfasst, ein Verschmutzungsgrad der optischen Fläche (3) abgeleitet und jenseits eines Schwellwertes Reinigungsbedarf festgestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Reinigungsbedarfs optischer Flächen bei Lichtsignalen, insbesondere Eisenbahn-Lichtsignalen, sowie ein Lichtsignal zur Durchführung des Verfahrens.
Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich im Wesentlichen auf Lichtsignale für Eisenbahnsicherungsanlagen, ohne dass die Erfindung auf diese Anwendung beschränkt sein soll.
Unter dem Begriff „Lichtsignale” werden jegliche Streckeneinrichtungen mit einem Leuchtmittel und einer peripheren, der Witterung und anderen Umwelteinflüssen ausgesetzten optischen Fläche subsummiert, beispielsweise Lichtsignalgeber und Anzeiger zur Signalisierung von Halt- und Fahrtbegriffen oder ausgeleuchtete Symboldisplays.
Um die Sicherheit des Eisenbahnverkehrs zu gewährleisten, ist die Erkennbarkeit und die richtige Interpretation des Lichtsignals durch einen Triebfahrzeugführer von entscheidender Bedeutung. Umwelteinflüsse führen zu Verschmutzungen der optisch wirksamen äußeren Flächen der Lichtsignale, wodurch eine Beeinträchtigung der Funktion und damit der Sicherheit im Eisenbahnverkehr verursacht werden kann. Aus diesem Grund erfolgt im Rahmen von Wartungsvorschriften üblicherweise in bestimmten festen Intervallen eine Handreinigung der verschmutzten optischen Flächen. Bei Glühlampen-Signalen kann dazu der Auswechselzyklus der Glühlampen, beispielsweise Einjahreszyklus, quasi mit verwendet werden. Zusammen mit dem turnusmäßigen Auswechseln der Glühlampen werden auch die optischen Flächen des Lichtsignals gereinigt. Zunehmend werden jedoch LED-Lichtsignale eingesetzt, deren Leuchtmittel nur noch sehr selten ausgewechselt werden müssen. Deshalb muss bei LED-Lichtsignalen eine regelmäßige vor Ort-Inspektion der Signale nur zum Zwecke einer eventuell erforderlichen Reinigung der optischen Flächen erfolgen. Bei dieser Inspektion in regelmäßigen Zeitabständen muss in Kauf genommen werden, dass häufig eine Reinigung noch nicht oder im kritischeren Fall bereits früher erforderlich gewesen wäre.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung des Reinigungsbedarfs optischer Flächen bei Lichtsignalen sowie ein Lichtsignal zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.
Verfahrensgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass von der optischen Fläche reflektiertes und/oder die optische Fläche durchdringendes Licht fotosensorisch erfasst, ein Verschmutzungsgrad der optischen Fläche abgeleitet und jenseits eines Schwellwertes Reinigungsbedarf festgestellt wird.
Zur Durchführung des Verfahrens ist das Lichtsignal mit mindestens einem Fotosensor versehen, welcher innerhalb und/oder außerhalb eines Lampengehäuses angeordnet und mit einer Auswerteeinrichtung zur Ermittlung eines Verschmutzungsgrades der optischen Fläche und eines durch Vergleich mit einem Schwellwert abgeleiteten Reinigungsbedarfs verbunden ist.
Prinzipiell kann der zeitliche Verlauf des Reflektionsgrades oder der Absorptionsfähigkeit des optischen Bauelememtes als Maß für den Verschmutzungsgrad und damit für den Reinigungsbedarf herangezogen werden. Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, dass zyklische Effekte, insbesondere durch den Tag-Nacht-Zyklus, zu starken Schwankungen der gemessenen Lichtintensität führen können. Außerdem wirken sich besondere, nicht zyklische Effekte, beispielsweise unterschiedliche Sonneneinstrahlung sowie Phantomlicht, auf die Messergebnisse aus. Deshalb wird der Verschmutzungsgrad vorzugsweise aus der tendenziellen Entwicklung von Mittelwerten innerhalb längerer Zeiträume abgeleitet. Als Vergleichsnormal zur Beurteilung des Reinigungsbedarfs kann dabei eine empirisch ermittelte Erwartungswertkurve dienen, die den zu erwartenden Lichtintensitätsverlauf, beispielsweise auf einen Zeitraum von einem Jahr bezogen, bei nicht verschmutzter Oberfläche repräsentiert. Dieser Soll-Tendenzverlauf bildet dann den Schwellwert, mit dem der Ist-Verlauf verglichen wird.
Gemäß einer in Anspruch 2 gekennzeichneten ersten Ausführungsform wird die optische Fläche durchdringendes Umgebungslicht fotosensorisch erfasst. Je nach Anordnung des Fotosensors kann der Messwert durch entsprechend der Ansteuerung des Lichtsignals unterschiedlich helles Signallicht beeinflusst werden. Aus diesem Grund und wegen der erheblichen tageszeitlichen und jahreszeitlichen Schwankungen des natürlichen Umgebungslichts, muss in der Auswerteeinrichtung eine Kompensation dieser Einflussgrößen erfolgen.
Bei der Messung des Umgebungslichts wird bei Anordnung des Fotosensors im Inneren des Lichtsignals bei zunehmender Verschmutzung eine tendenziell abnehmende Lichtintensität des von außen in das Lichtsignal eindringenden Umgebungslichtes gemessen.
Es ist aber auch möglich, den Fotosensor außerhalb des Lichtsignals anzuordnen und das an der optischen Fläche reflektierte Umgebungslicht als Maß für den Verschmutzungsgrad zu verwenden. Hierbei ist jedoch zu berücksichtigen, dass auch die Messfläche des Fotosensors verschmutzen kann, so dass Verfälschungen des Ergebnisses resultieren können.
Bei einer zweiten Ausführungsform gemäß Anspruch 3 wird nicht das Umgebungslicht, sondern das Signallicht fotosensorisch erfasst. Auch bei dieser Variante kann der Fotosensor außerhalb des Lichtsignals angedeutet sein, wobei das die optische Fläche durchdringende Signallicht und damit letztlich die zunehmende Lichtabsorption bei zunehmendem Verschmutzungsgrad das Kriterium für den Reinigungsbedarf bildet. Wegen der Verschmutzungsgefahr des Fotosensors wird dieser jedoch vorzugsweise innerhalb des üblicherweise hermetisch abgeschlossenen Lichtsignalgehäuses angeordnet. Dabei wird das von der optischen Fläche reflektierte Signallicht erfasst.
Die Signallichterfassung hat gegenüber der Umgebungslichterfassung den Vorteil, dass das intensitätsmäßig stark schwankende Umgebungslicht durch Modulation des Signallichts bei der Messung eliminiert werden kann. Dadurch lässt sich auf einfache Weise ein Messnormal ableiten, das einen Erwartungswert widerspiegelt, der bei nicht vorhandener Verschmutzung als Schwellwert verwendet werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie das gemäß Anspruch 4 ausgebildete Lichtsignal ermöglichen in jeglicher Ausführungsform, insbesondere auch bei gleichzeitiger Messung des Umgebungslichts und des Signalichts, eine bedarfsgerechte Reinigung verschmutzter optischer Flächen. Auf diese Weise ergibt sich vor allem der Vorteil, dass unnötige Inspektionsfahrten vermieden werden. Die Sicherheit des Bahnbetriebes wird erhöht, da die gute Erkennbarkeit des durch das Lichtsignal dargestellten Symbols oder Signalbegriffs zu jeder Zeit gewährleistet ist. Die Sicherheit wird vor allem dadurch erhöht, dass auch spontane Verschmutzungseffekte, beispielsweise durch Vogelkot, sofort erkannt und beseitigt werden können.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand figürlicher Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lichtsignals und
2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lichtsignals.
Das schematisch in beiden Figuren veranschaulichte Lichtsignal besteht im Wesentlichen aus einem Leuchtmittel, insbesondere einer Glühlampe oder einer LED-Anordnung 1 und einem Gehäuse 2, das zur Auskopplung des Signallichts ein optisches System mit einer peripheren optischen Fläche 3 aufweist. Da die optische Fläche 3 durch Umwelteinflüsse verschiedenster Art zu Verschmutzungen neigt, ist eine Reinigung dieser optischen Fläche 3 regelmäßig erforderlich. Um eine bedarfsgerechte, vom Grad der Verschmutzung abhängige Reinigung zu ermöglichen, ist das Lichtsignal mit Fotosensoren 4 und 5 ausgestattet, welche tendenzielle Lichtveränderungen über einen längeren Zeitraum erfassen.
Bei der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform wird dazu das Umgebungslicht 6, das aus der Umgebung des Lichtsignals stammt und die optische Fläche 3 durchdringt, fotosensorisch erfasst. Unter Umgebungslicht ist hier jegliche Lichtquelle zu verstehen, die nicht von der LED-Anordnung des Lichtsignals stammt, also sowohl Sonnenlicht als auch z. B. Scheinwerferlicht. Die Messwerte der Fotosensoren 4 und 5 unterliegen folglich starken Schwankungen, die von einer nicht dargestellten Auswerteeinrichtung ausgemittelt und mit einem Schwellwert oder einer den Schwellwert repräsentierenden Helligkeitserwartungskurve verglichen werden. Wenn der durch Vergleich mit dem Schwellwert ermittelte Verschmutzungsgrad eine bestimmte Größenordnung, vorzugsweise während eines Mindestzeitraumes, erreicht hat, wird die Reinigung der verschmutzten optischen Fläche 3 veranlasst. Die entsprechende Information kann dabei auf dem überwiegend ohnehin vorhandenen Übertragungsweg von dem Lichtsignal zu einer Zentrale, beispielsweise funkgestützt, erfolgen. Dabei kann das Ausgangssignal des Fotosensors 4, 5 direkt an die Zentrale übermittelt werden, wobei die Auswertung der Messwertfolge in der Zentrale erfolgt. Möglich ist aber auch eine Auswertung der Messwertfolge am Standort des Lichtsignals, z. B. durch Mitbenutzung der für die Ansteuerung des Lichtsignals vorhandenen Prozessorkapazität, und Alarmierung der Zentrale nur bei festgestelltem Reinigungsbedarf.
Bei dem in 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel dienen die Fotosensoren 4 und 5 der Erfassung des von der LED-Anordnung 1 emittierten und an der optischen Fläche 3 reflektierten Signallichts 7. Zumindest das reflektierte Signallicht 7 ist dabei unterscheidbar von Umgebungslicht moduliert, so dass für die Auswertung ein einfacher Schwellwert, unabhängig vom Umgebungslicht, zur Verfügung steht.
Die Modulation des Signallichts kann jegliche optische Parameter des emittierten LED-Lichts betreffen, beispielsweise auch eine Polarisation an der optischen Fläche 3, so dass nur das reflektierte Signallicht 7 polarisiert, d. h. moduliert, wird.
Denkbar ist auch eine Selektion signallichttypischer Eigenschaften, die das Umgebungslicht nicht aufweist, wobei der Fotosensor 4, 5 nur auf diese typischen Eigenschaften, beispielsweise bestimmte Wellenlängen, empfindlich reagiert. Beispielsweise kann ein künstlich erzeugter oder ohnehin vorhandener Anteil des Signallichts, der außerhalb des sichtbaren Lichts liegt, von einem speziellen Fotosensor erfasst werden.

Claims

Verfahren zur Ermittlung eines Reinigungsbedarfs optischer Flächen (3) bei Lichtsignalen, insbesondere Eisenbahn-Lichtsignalen, dadurch gekennzeichnet, dass von der optischen Fläche (3) reflektiertes und/oder die optische Fläche (3) durchdringendes Licht fotosensorisch erfasst, ein Verschmutzungsgrad der optischen Fläche (3) abgeleitet und jenseits eines Schwellwertes Reinigungsbedarf festgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Fläche (3) durchdringendes Umgebungslicht (6) fotosensorisch erfasst wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der optischen Fläche (3) reflektiertes Signallicht (7), das zur Unterscheidbarkeit von natürlichem Licht (6) moduliert ist, fotosensorisch erfasst wird.
Lichtsignal zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Fotosensor (4, 5) innerhalb und/oder außerhalb eines Gehäuses (2) des Lichtsignals angeordnet und mit einer Auswerteeinrichtung zur Ermittlung eines Verschmutzungsgrades der optischen Fläche (3) und eines durch Vergleich mit einem Schwellwert abgeleiteten Reinigungsbedarfs verbunden ist.