DE4334659A1 - Optische Leiteinrichtung, insbesondere für den Straßenverkehr - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Leiteinrichtung, insbesondere für den Straßenverkehr, mittels eines oder mehrerer retroreflektierender Leitelemente.

Zum Stand der Technik auf dem Gebiet derartiger Leitsysteme wird auf das DE-GM G 93 04 134.9, die EP-OS 0 349 323 A2 und die DE-OS 25 15 938 verwiesen.

Danach ist es bekannt, die Fahrbahn, z. B. an Baustellen, mit retroreflektierenden Markierungsfolien zu markieren. Es können auch Einzelreflektoren vorgesehen sein, die mit sogenannten Katzenaugen bestückt oder wiederum mit retroreflektierender Folie beschichtet sind. Die genannten optischen Markierungen können - je nach den gegebenen Notwendigkeiten - auf der Fahr­ bahn selbst oder an Leitschwellen, seitlichen Leitwänden, -planken und dergleichen angebracht sein.

Was die erwähnten retroreflektierenden Folien anbelangt, so sind diese auf der Basis von Mikroglaskugeln aufgebaut oder als sogenannte Prismenfolien ausgebildet.

Das Problem bei derartigen auf Retroreflexion des von Fahr­ zeugen ausgesendeten Lichts beruhenden Leiteinrichtungen be­ steht generell darin, daß die Leuchtdichte des reflektierten Lichts in starkem Maße vom Anleuchtungswinkel abhängt. Dieser ist definiert als der Winkel zwischen der Flächennormalen (auf der angestrahlten Folie) und der Lichteinfallsrichtung. Nach der sich dabei ergebenden Gesetzmäßigkeit ist die Leucht­ dichte (Grad des entgegen der Lichteinfallsrichtung zurück­ geworfenen vom Fahrzeugbenutzer wahrgenommenen Lichts) umso kleiner je größer der Anleuchtwinkel ist. Da sich die Fahr­ zeuge in aller Regel nahezu parallel zu den in Rede stehenden Leitsystemen bewegen, ergeben sich entsprechend große Anleucht­ winkel von nahe 90°. Als praxisrelevant kann ein Anleuchtwinkel­ bereich zwischen 85 und 90° bezeichnet werden.

Bei herkömmlichen (ebenflächigen) retroreflektierenden Folien ist aber schon bei Anleuchtwinkeln von ca. 60° ein starker Ab­ fall der Leuchtdichte zu konstatieren, die sich dann bereits bei Anleuchtwinkeln zwischen 70 und 75° praktisch auf Null re­ duziert. Das bedeutet, daß in dem praxisrelevanten Bereich zwischen 85 und 90° eine völlig unzureichende Kennzeichnung der in Rede stehenden Leiteinrichtung gegeben ist.

Ausgehend von dem geschilderten Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, geeignete Maßnahmen dafür zu treffen, daß auch und insbesondere in dem praxisrelevanten Anleuchtwinkelbereich zwischen 85 und 90° noch eine für die gestellten Sicherheitsanforderungen genügende Leuchtdichte gewährleistet ist.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe bei einer Leiteinrichtung der eingangs bezeichneten Art dadurch gelöst, daß das (die) retroreflektierende(n) Leitelement(e) hin- und hergehend aus­ gebildet ist (sind), vorzugsweise Wellenform aufweist (auf­ weisen.

Die als bevorzugt bezeichnete Wellenform des erfindungsgemäßen retroreflektierenden Leitelements, insbesondere, wenn dieses als Folie ausgeführt ist, läßt sich mit vergleichsweise einfachen Mitteln preisgünstig herstellen. Es sind aber auch andersar­ tige hin- und hergehende Formen des erfindungsgemäßen Leit­ elements, insbesondere einer Folie, denkbar. So könnte diese etwa zickzackförmig ausgebildet sein. Auch eine Trapez- oder ähnliche Form der einzelnen aufeinanderfolgenden hin- und her­ gehenden Bereiche des Leitelements wäre möglich.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird der (reale) Anleucht­ winkel, d. h. der Lichteinfallswinkel zwischen der Flächen­ normalen (an der jeweils angestrahlten Stelle) und dem einfal­ lenden Lichtstrahl verkleinert, wodurch sich - gemäß der oben erläuterten Gesetzmäßigkeit - eine entsprechend vergrößerte Leuchtdichte des retroreflektierenden Lichts ergibt.

Durch diese Optimierung des Lichteinfallswinkels zur Flächen­ normalen aufgrund der erfindungsgemäßen hin- und hergehenden, insbesondere wellenförmigen Gestaltung des Leitelements wird es vorteilhafterweise möglich, auch andere retroreflektierende Materialien als die bisher üblichen Fahrbahnmarkierungsfolien einzusetzen.

In vorteilhafter Ausgestaltung des Grundgedankens der Erfindung wird für eine Leiteinrichtung mit einer retroreflektierenden Folie als Leitelement, die als Beschichtung auf einer Träger­ vorrichtung, z. B. einer Leitwand, angeordnet ist, vorgeschlagen, daß die Trägervorrichtung an ihrer die retroreflektierende Folie aufnehmenden Fläche wellenförmig ausgebildet ist, wobei die zunächst ebenflächige Folie beim Aufbringen die Wellenform der Trägervorrichtung annimmt. Der Vorteil liegt in einer her­ stellungsmäßig besonders einfachen und damit praxisorientierten Realisierung der Erfindung.

Im Sinne einer möglichst kostengünstigen Verwirklichung der Erfindung ist es nach einer anderen Ausführungsform aber auch denkbar, die retroreflektierende Folie als solche wellenförmig auszubilden und in eine Trägervorrichtung zu integrieren. Her­ stellung der Trägervorrichtung (z. B. einer Leitwand) und An­ bringung der retroreflektierenden Folie erfolgen in diesem Fall in einem Arbeitsgang.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sollte das retro­ reflektierende Leitelement eine gleichmäßige Wellenform mit gleichbleibender Amplitude aufweisen.

Gleichwohl liegt es aber durchaus noch im Rahmen der vorlie­ genden Erfindung, ungleichmäßige hin- und hergehende Formeln der verschiedensten Art und/oder periodisch abwechselnde Ampli­ tudengrößen bei den in Rede stehenden Leitelementen, insbe­ sondere retroreflektierenden Folien, vorzusehen.

Anzustreben ist in jedem Fall eine derartige Abstimmung von Wellen­ form, -länge und -amplitude, daß bei vorgegebener Lichteinfalls­ richtung eine Optimierung des Anleuchtwinkels an der jeweils ange­ strahlten Wellenflanke erfolgen kann. Hierbei ist zu beachten, daß die Abschattung des nächstfolgenden Wellenberges durch die jeweils angestrahlte Wellenflanke möglichst gering gehalten wird.

Nach einer sich durch einfache und kostengünstige Herstellbar­ keit, ebenso wie durch gute Wirksamkeit auszeichnenden Aus­ führungsform der Erfindung weist das retroreflektierende Leit­ element eine Wellenform nach der Formel h · cos ax auf, wobei die Amplitude durch den Faktor h und die Wellenlänge durch den Fak­ tor a bestimmt wird. Hierbei sollten die Faktoren h und a auf­ einander abgestimmt sein. Als praxisrelevant hat sich das Produkt von h · ax in einem Bereich 0,05 bis 10,0 vorzugsweise von 0,2 bis 2,0 erwiesen.

Das Optimum der absoluten Werte für Amplitude und Wellenlänge sollte erst für den jeweiligen speziellen Anwendungszweck be­ stimmt werden. Diese absoluten Werte hängen insbesondere von der Beleuchtungsentfernung und damit vom Sehwinkel, d. h. vom Auflösungsvermögen des Auges, ab.

Um vor allem bei "streifendem" Lichteinfall, d. h. bei nahezu Parallelität der Fahrtrichtung des betreffenden Fahrzeugs und der Längserstreckung des retroreflektierenden Leitelements, ein Optimum der erzielbaren Retroreflexion zu erreichen, wird vorgeschlagen, daß das wellenförmige retroreflektierende Leit­ element anstelle der (an sich abgerundeten) Wellenkuppe ein lineares bis progressives Profil aufweist.

Die Erfindung ist nun anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung veranschaulicht und in der nachstehenden Beschrei­ bung dieser Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 - schematisch - eine Fahrbahn mit seitlicher optischer Leiteinrichtung und sich näherndem Kraft­ fahrzeug, in Seitenansicht,

Fig. 2 die Anordnung nach Fig. 1 in Draufsicht betrachtet,

Fig. 3 die Einzelheit "A" aus Fig. 1, in gegenüber Fig. 1 leicht vergrößerter Darstellung,

Fig. 4 die Einzelheit "B" aus Fig. 2, in gegenüber Fig. 2 starker Vergrößerung,

Fig. 4a eine Darstellung entsprechend Fig. 4, jedoch - im Gegensatz zu der dortigen wellenförmigen Ausbildung des Leitelements - mit (bisher üblicher) glatter (ebenflächiger) Ausbildung des Leitelements, und

Fig. 5 - in Diagramm-Darstellung - die Leuchtdichte zweier verschiedener retroreflektierender Leitelemente in Abhängigkeit des jeweiligen Anleuchtwinkels.

In Fig. 1 und 2 bezeichnet 10 eine Fahrbahn für Kraftfahrver­ kehr, 11 eine linksseitig an der Fahrbahn 10 angeordnete Leit­ einrichtung und 12 ein sich der Leiteinrichtung 11 näherndes Kraftfahrzeug mit Scheinwerfern 13. Die Augen des Fahrers sind schematisch angedeutet und mit 14 beziffert. Hieraus ergibt sich eine Beobachtungsrichtung 15 (siehe Fig. 1).

Wie insbesondere aus Fig. 1 und 3 ersichtlich ist, besteht die Leiteinrichtung 11 aus einer leitwandartigen Trägervorrichtung 16, auf deren fahrbahnseitiger Vertikalfläche 17 ein in Form einer Folie realisiertes retroreflektierendes Leitelement 18 ange­ ordnet ist, das auf der Basis von Mikroglaskugeln aufgebaut sein kann, vorzugsweise aber als (totalreflektierende) Prismen­ folie ausgebildet ist. Fig. 4 macht deutlich, daß die retro­ reflektierende Folie 18 eine gleichmäßige Wellenform aufweist. (Im Vergleich dazu zeigt Fig. 4a eine in herkömmlicher Weise ebenflächig glatt ausgebildete Folie 18a.)

Es sei angenommen, daß von den Scheinwerfern 13 ausgehende Lichtstrahlen 19 die retroreflektierende Folie 18 im Punkt P treffen. Durch die Lichtstrahlen 19 ist somit die Lichtein­ fallsrichtung festgelegt. Wie aus Fig. 1 und 3 hervorgeht, er­ gibt sich zwischen Lichteinfallsrichtung 19 und Beobachtungs­ richtung 15 ein (vergleichsweise kleiner) Beobachtungswinkel, der in Fig. 1 und 3 mit α bezeichnet ist. Der Beobachtungs­ winkel α ist in Fig. 1, insbesondere aber auch in Fig. 3, aus Gründen einer besseren Veranschaulichung stark überhöht dargestellt. In Wirklichkeit beträgt er nur etwa 0,3 bis 0,40 (vgl. hierzu auch Fig. 5).

Aufgrund der bei P auf die retroreflektierende Folie 18 auf­ treffenden Lichtstrahlen 19 ergibt sich ein mit 20 bezifferter Bereich der Retroreflexion, dessen vertikale Erstreckung aus Fig. 1 und dessen horizontale Ausdehnung aus Fig. 2 ersichtlich ist. Die Leuchtdichte (gemessen in Candela pro m²) des Retro­ reflexionsbereichs 20 hängt von einem in Fig. 4 mit β bezeich­ neten Winkel ab, bei dem es sich um den sogenannten Anleucht­ winkel handelt. (Zu der gegebenen Gesetzmäßigkeit siehe Fig. 5). Der Anleuchtwinkel β ist definiert als der Winkel zwischen der Flächennormalen N im jeweils angeleuchteten Punkt (P) der retroreflektierenden Folie 18 und der jeweiligen Lichteinfalls­ richtung 19.

Bei wellenförmiger Ausbildung der retroreflektierenden Folie 18 (siehe Fig. 4) unterscheidet man zwischen dem "scheinbaren" Anleuchtwinkel β′ und dem (bereits oben erwähnten) realen Anleuchtwinkel β. Zur Ermittlung des "scheinbaren" Anleucht­ winkels β′ wird auf einer durch die "Wellenspitzen" der retro­ reflektierenden Folie 18 gebildeten (gedachten) ebenen Fläche 21 eine Flächennormale N′ errichtet. β′ ergibt sich dann als Winkel zwischen der (im gedachten Punkt P′ auftreffenden) Lichteinfallsrichtung 19 und der (gedachten) Flächennormalen N′. Fig. 4 macht deutlich, daß der (für das ankommende Fahrzeug 12 und für das Fahrerauge 14 maßgebende) "scheinbare" Anleucht­ winkel β′ erheblich größer ist als der (tatsächlich für die Leuchtdichte des Reflexionsbereichs 20 verantwortliche) reale Anleuchtwinkel β. (Bei in herkömmlicher Weise ebenflächig glatt ausgebildetem Leitelement 18a dagegen gilt P = P′, N = N′ und demgemäß β = β′, siehe Fig. 4a.)

In Fig. 5 ist der für die Praxis interessante Winkelbereich (85 bis 90°) für β′ geschwärzt eingezeichnet. Als Parameter für die gemessene und in Fig. 5 in Kurvenform aufgetragene Abhängigkeit wurden gewählt:
- Beleuchtungsstärke: 0,1 Lux
- Beleuchtungswinkel α: 0,33°.

Als Material diente ein Reflexstoff Typ 2, Farbe gelb (nach DIN 67520, Teil 2). Zum Vergleich sind zwei Kurven 22 und 23 eingezeichnet. Die Kurve 22 wurde für ein ebenflächig glatt ausgebildetes retroreflektierendes Leitelement (z. B. 18a in Fig. 4a) nach dem bisherigen Stand der Technik ermittelt. Die mit 23 bezeichnete Kurve dagegen stellt das bei Verwendung eines erfindungsgemäßen wellenförmigen retroreflektierenden Leitelements (z. B. 18 in Fig. 4) gefundene Ergebnis dar.

Fig. 5 macht deutlich, daß bei herkömmlichen ebenflächigen retroreflektierenden Leitelementen (18a, Fig. 4a) in dem praxisrelevanten Anleuchtwinkel-Bereich von 85 bis 90° überhaupt keine Leuchtdichte mehr meßbar, mithin keine Retroreflexion mehr vorhanden ist. Dagegen beträgt die Leuchtdichte bei dem in Rede stehenden wellenförmigen retroreflektierenden Leitelement (18, Fig. 4) in einem Bereich des (scheinbaren) Anleuchtwinkels β′ zwischen 85 und etwa 87° noch (circa) 2,3 bis (ca.) 0,7 cd/m². Diese Werte genügen für die mit der optischen Leiteinrichtung verfolgten Zwecke vollauf.

Der vorteilhafte Effekt der Erfindung beruht, wie Fig. 4 ver­ deutlicht, darauf, daß bei einem wellenförmigen Profil des Leitelements (18) β′ nicht gleich β ist. Vielmehr ist - je nach Steilheit des Wellenprofils - der für die Leuchtdichte tatsäch­ lich wirksame (reale) Anleuchtwinkel β erheblich kleiner als der für das Fahrzeug (12) maßgebliche ("scheinbare") Anleucht­ winkel β′.

Claims (8)

1. Optische Leiteinrichtung, insbesondere für den Straßenver­ kehr, mittels eines oder mehrerer retroreflektierender Leitelemente, dadurch gekennzeichnet, daß das (die) retroreflektierende(n) Leitelement(e) (18) hin- und hergehend ausgebildet ist (sind), vorzugsweise Wellenform aufweist (aufweisen).

2. Optische Leiteinrichtung nach Anspruch 1, mit einer retro­ reflektierenden Folie als Leitelement, die als Beschichtung auf einer Trägervorrichtung, z. B. einer Leitwand, ange­ ordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägervorrichtung (16) an ihrer die retroreflektierende Folie (18) aufnehmenden Fläche wellenförmig ausgebildet ist, wobei die zunächst ebenflächige Folie beim Aufbringen die Wellenform der Trägervorrichtung annimmt.

3. Optische Leiteinrichtung nach Anspruch 1, mit einer retro­ reflektierenden Folie als Leitelement, dadurch gekennzeichnet, daß die retroreflektierende Folie (18) als solche wellenförmig ausgebildet und in eine Trägervorrichtung (16) integriert ist.

4. Optische Leiteinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das retroreflektierende Leit­ element (18) eine gleichmäßige Wellenform mit gleichblei­ bender Amplitude aufweist.

5. Optische Leiteinrichtung nach einem oder mehreren der vor­ stehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine derartige Abstimmung von Wellen­ form, -länge (ax) und -amplitude (h), daß bei vorgegebener Lichteinfallsrichtung (19) eine Optimierung des Anleucht­ winkels (β) an der jeweils angestrahlten Wellenflanke er­ folgen kann.

6. Optische Leiteinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das retroreflektierende Leit­ element (18) eine Wellenform nach der Formel h · cos ax aufweist, wobei die Amplitude durch den Faktor h und die Wellenlänge durch den Faktor a bestimmt wird.

7. Optische Leiteinrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch das Produkt h · ax innerhalb eines Bereichs von 0,05 bis 10,0, vorzugsweise von 0,2 bis 2,0.

8. Optische Leiteinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das wellenförmige retrore­ flektierende Leitelement (18) anstelle der (an sich ab­ gerundeten) Wellenkuppe ein lineares bis progressives Profil aufweist.