EP4741251A1

EP4741251A1 - Lichtsignal zur steuerung eines verkehrsmittels

Info

Publication number: EP4741251A1
Application number: EP24211297.7A
Authority: EP
Inventors: Rolf Weber
Original assignee: Siemens Mobility AG
Current assignee: Siemens Mobility AG
Priority date: 2024-11-07
Filing date: 2024-11-07
Publication date: 2026-05-13

Abstract

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Lichtsignal anzugeben, dessen Lichtpunkte auch bei winterlichen Wetterverhältnissen immer sicher wahrgenommen werden können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Lichtsignal (2) zur Steuerung eines Verkehrsmittels, im besonderen eines Schienenfahrzeugs, gelöst, umfassend:
a) mindestens einen Leuchtpunkt, der ein Volumen definiert, in dem ein diesem Leuchtpunkt zugeordnetes Leuchtmittel (4) angeordnet ist;
b) eine das Volumen in Abstrahlrichtung begrenzende und für das Licht des Leuchtmittels durchlässige Frontscheibe (8),
c) ein in dem Volumen und/oder in der Frontscheibe (8) angeordnetes Heizelement (6, 18); und
d) eine Steuerungsschaltung (12) zur Versorgung des Leuchtpunkts (4) und des Heizelements (6, 18) mit elektrischer Leistung, wobei für die Versorgung des Heizelements eine Konstantstromquelle (32) vorgesehen ist, die einen vorgebbaren Strom für den Stromkreis des Heizelements (6, 16) bereitstellt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Lichtsignal zur Steuerung eines Verkehrsmittels, im besonderen eines Schienenfahrzeugs.
Lichtsignale werden auf breiter Front eingesetzt um Verkehrsflüsse zu steuern, wie beispielsweise im schienengebundenen Verkehr und im Strassenverkehr.
Je nach Standort sind die Lichtsignale beispielsweise in den Bergen und in nordischen Ländern oft sehr lange winterlichen Wetterverhältnissen ausgesetzt. Besonders Nassschnee kann dazu führen, dass ein Lichtpunkt des Lichtsignals wegen von der Schute herabhängendem Schnee und/oder wegen direkt auf der Frontscheibe befindlichem Schnee nicht mehr ausreichend gut und früh genug wahrgenommen werden kann. Im schlimmsten Fall droht beispielsweise sogar eine Überfahrt eines Rotlicht anzeigenden Eisenbahnsignals mit den entsprechenden Sicherheitsgefahren.
Sehr häufig sind die einzelnen Leuchtpunkte aber so konstruiert, dass ein Leuchtmittel eines Lichtpunkts in einem vergleichsweise gut abgeschlossenen Volumen angeordnet ist. Dabei erzeugen gerade Glühfadenlampen, die im Eisenbahnverkehr typischerweise Leistungsaufnahmen von 10 bis 50 Watt aufweisen, eine vergleichsweise grosse Wärmeleistung, die in der Regel ausreicht, die Frontscheibe des Lichtpunkts entsprechend von innen her zu erwärmen. Somit kann besonders angeblasener Nassschnee nur schlecht an der Aussenseite der Frontscheibe haften bleiben. Zudem erwärmt die von der Frontscheibe aufsteigende Wärme auch die den Lichtpunkt nach oben gegen Niederschlag schützende Schute, sodass die Gefahr von überhängendem Schnee und ein Verdecken des Lichtpunkts relativ sicher ausgeschlossen werden kann.
Aus Gründen längeren Standzeit und des geringen Wartungsaufwandes werden aber mehr und mehr Lichtpunkte speziell von Eisenbahnsignalen mit LED-Leuchtmittel ausgerüstet, die zur Erreichung derselben Leuchtstärke eine viel geringere elektrische Leistung aufnehmen müssen. Zudem ist auch die Wärmeentwicklung eines LED-Leuchtmittels erheblich geringer als die einer klassischen Glühfadenlampe.
Somit ist das Problem der ausreichenden Sichtbarkeit von Lichtpunkten bei winterlichen Wetterverhältnissen, im Besondere ist da angeblasener Nassschnee zu nennen, wieder virulent, da die von dem LED-Leuchtmittel erzeugte Wärme nun nicht mehr ausreichen kann, die Frontscheibe und die Schute schneefrei zu halten.
Gerade weil die Lichtsignale im Bereich von Bahnen und Strassen der Witterung ausgesetzt sind und Ablagerungen von Schnee/ Eis / Frost auf der Oberfläche von Signalgläsern die Erkennbarkeit beeinträchtigen können, werden zur Verringerung dieser sicherheitsrelevanten Beeinträchtigungen separate Signalheizungen eingesetzt, welche in Form von elektrischen Heizungen (ohmscher Widerstand) z.B. in und/oder an der Oberfläche/ oder im Gehäuse eines Signals verbaut werden. Diese Heizungen werden von einer elektrischen Versorgung gespiesen. Ein besonderes Problem bilden hierbei die Anzahl der einzelnen Lichtpunkte, welche an einem Signalstandort geheizt werden müssen, sowie auch die Distanz der elektrischen Versorgung zum Signalstandort. Bei Signalen im Bereich der Bahntechnik sind alle Lichtpunkte zur Bestimmung des Signalbegriffes notwendig, weshalb entweder alle Lichtpunkte geheizt sein müssen, oder gar kein Lichtpunkt, da ansonsten eine fehlerhafte Interpretation des Signalbegriffes erfolgen kann. Daher werden die Signalheizungen einzelner Lichtpunkte in Reihe geschaltet, so dass der Ausfall einer einzelnen Heizung alle Lichtpunkte betrifft und somit zumindest keine die signaltechnische Sicherheit gefährdende Fehlinterpretation stattfinden kann.
Die Reihenschaltung von ohmschen Verbrauchern bedeutet für die Versorgung des Signalsystems eine Herausforderung bei der Dimensionierung. Dies gilt besonders auch im Bezug auf den Hintergrund, dass die Signalstandorte häufig weit entfernt von der eigentlichen Versorgung verbaut werden (Bahntechnik: Technikraum kann mehrere Kilometer vom Signalstandort entfernt sein). Damit wird auch Leitungsbelag, insbesondere der Anteil des ohmsche Widerstand der Zuleitung, als Spannungsteiler relevant.
Diesem Problem wurde bisher bei Bahnanlagen Rechnung getragen, indem im Technikraum eine Spannungsversorgung im klassischen Sinn mit Trafo mit unterschiedlichen Spannungswerten und zusätzlichen Vorwiderständen bereitgestellt wird. Damit kann pro Signalstandort die notwendige Spannung eingestellt werden, wenn z.B. auch noch ein Regelwiderstand Anwendung findet. Diese Form der Versorgung bedeutet eine individuelle Betrachtung jeden Standorts und der Anzahl der Lichtpunkte als auch der vorhandenen Leitungslängen bis zum Signalstandort.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Lichtsignal anzugeben, dessen Lichtpunkte mit einfachen Massnahmen auch bei winterlichen Wetterverhältnissen immer sicher wahrgenommen werden können.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Lichtsignal zur Steuerung eines Verkehrsmittels, im besonderen eines Schienenfahrzeugs, gelöst, umfassend:

a) mindestens einen Leuchtpunkt, der ein Volumen definiert, in dem ein diesem Leuchtpunkt zugeordnetes Leuchtmittel angeordnet ist;
b) eine das Volumen in Abstrahlrichtung begrenzende und für das Licht des Leuchtmittels durchlässige Frontscheibe,
c) ein in dem Volumen und/oder in der Frontscheibe angeordnetes Heizelement; und
d) eine Steuerungsschaltung zur Versorgung des Leuchtpunkts und des Heizelements mit elektrischer Leistung, wobei für die Versorgung des Heizelements eine Konstantstromquelle vorgesehen ist, die einen vorgebbaren Strom für den Stromkreis des Heizelements bereitstellt.

Auf diese Weise ist es möglich die Frontscheibe und/oder die Schute des Lichtpunkts weitgehend schneefrei zu halten, um die Sichtbarkeit des Lichtpunkts auch bei widrigen Wetterverhältnissen garantierten zu können. Die Steuerungsschaltung kann dabei auch über Kommunikationsmittel verfügen, die in Antwort auf die herrschenden Wetterverhältnisse Steuersignale zum Einschalten des Heizelements empfangen können. Somit kann das Heizelement beispielsweise gezielt nur bei Schneefall oder einer speziellen Nassschneewetterlage eingeschaltet werden. Durch die Bereitstellung des elektrischen Leistung für das oder die in Serie geschalteten Heizelemente mehrerer Leuchtpunkte durch eine Stromquelle ist gewährleistet, dass immer der für eine ausreichende Heizung des Leuchtpunkte genügende Strom durch das oder die Heizelemente fliesst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die Figur in schematischer Ansicht ein Lichtsignal 2 mit einem LED-Leuchtpunkt 4 und eine mit Drahtfilamenten 6 versehene Frontscheibe 8. Das Lichtsignal 2 ruht auf einem Signalmast 10 und umfasst weiter eine Steuereinheit 12 zur Anschaltung des LED-Leuchtpunkts 4. Die Steuereinheit 12 erhält ihre Steuerbefehle von einer Stellwerkkarte 26 in einem Stellwerk 30 über entsprechende Zuleitungen 14, über die auch die Energie zum Betrieb des LED-Leuchtpunkts 4 und dessen begleitendes Heizmittel geliefert wird. Zudem kann die Steuereinheit 12 bei entsprechender Ausgestaltung über die Zuleitungen 14 auch entsprechende Status- und/oder Diagnosemeldungen an das Stellwerk zurückgeben. Das Stellwerk kann daher als zentrale Einheit in einem Stellwerkgebäude oder als dezentrale einzelne Logikeinheit direkt am Gleis in der Nähe des Lichtsignals 2 ausgestaltet sein.
Die Steuereinheit 12 verfügt weiter über Zuleitungen 16 zu einer Heizpatrone 18 und über Zuleitungen 20 zu den in der Frontscheibe 8 integrierten Drahtfilamenten 6. Alle vorstehende genannten Komponenten befinden sich in einem Signalkasten, der an dem Signalmast 10 aufgehängt ist. In Annäherung an das Lichtsignal 2 sieht ein Fahrzeugführer den LED-Leuchtpunkt 4, der entsprechend durch die Frontscheibe 8, die auch linsenförmige Elemente zur Fokussierung des von dem LED-Leuchtpunkt 4 angestrahlten Lichts umfassen kann, abgebildet und von einer Signalplatte 24 umgeben ist. Zum Schutz der Frontscheibe 8 gegen direkten Niederschlag von oben ist eine Schute 26 vorgesehen.
Mittels der Drahtfilamente 6 und der Heizpatrone 18 kann die Frontscheibe nun so stark erwärmt werden, dass durch Wind an die Frontscheibe 8 angeblasener Nassschnee sich dort nicht verfestigen kann, sondern abgeschmolzen wird bzw. sich dort erst gar nicht absetzen. Zudem führt die von der Frontscheibe 8 nach aussen abgestrahlte Wärme dazu, dass auch die Schute 26 an ihrer Unterseite beheizt wird, was beispielsweise dann auch zum Herunterfallen von Schnee, besondern von die Schute 26 überragenden Schnee, führt. Somit ist die Sichtbarkeit des Lichtsignals 2 auch sehr widrigen winterlichen Wetterverhältnissen gegeben.
Die für die Drahtfilamente 8 und die Heizpatrone 18 benötigte Energie kann dabei auf verschiendenste Weise bereitgestellt werden. Neben einer stellwerkseitigen Versorgung durch eine Konstantstromquelle 32 könnte das Lichtsignal 2 auch an eine vom Stellwerk unabhängige Konstantstromquelle angeschlossen sein, wie z.B. an das oft vorhandene Netz der öffentlichen Stromversorgung. Es könnte aber auch ein Batteriebetrieb mit zugeordneten Solarzellen oder dergleichen zur Versorgung der Konstantstromquelle für die Heizpatrone 18 und die Drahtfilamente 8 vorgesehen sein.
Die vorliegende Erfindung ändert so die bisher übliche Form der Versorgung für die Signalheizung über die Anschaltung einer Spannungsquelle. Gemäss der vorliegenden Erfindung wird nun keine Spannungsversorgung, sondern eine Konstantstromquelle zur Stromversorgung verwendet. Damit wird es möglich, dass die Konstantstromquelle einen definierten Strom in das Heizsystem einprägt und somit unabhängig von der Anzahl der Lichtpunkte und der Distanz zum Signalstandort (Leitungslänge-Widerstand) immer der gleiche Strom und damit auch immer die gleiche Leistung am einzelnen Lichtpunkt als Heizleistung eingeprägt wird. Aufgrund der Tatsache, dass Lichtpunkt Heizungen bereits in den 70er Jahren des letzten Jahrhunderts mit elektrischen Widerständen gebaut wurden, ist man bisher in gleichen Denkmustern gefangen und baut dies weiterhin in dieser Form. Die vorliegende Erfindung bricht nun diese Denkstruktur auf und mit Verwendungen moderner elektronischer Stromquellen kann die Realisierung der Versorgung von Signalheizungen vereinfacht und effektiver gestaltet werden.

Claims

Lichtsignal (2) zur Steuerung eines Verkehrsmittels, im besonderen eines Schienenfahrzeugs, umfassend:
a) mindestens einen Leuchtpunkt, der ein Volumen definiert, in dem ein diesem Leuchtpunkt zugeordnetes Leuchtmittel (4) angeordnet ist;

b) eine das Volumen in Abstrahlrichtung begrenzende und für das Licht des Leuchtmittels durchlässige Frontscheibe (8),

c) ein in dem Volumen und/oder in der Frontscheibe (8) angeordnetes Heizelement (6, 18); und

d) eine Steuerungsschaltung (12) zur Versorgung des Leuchtpunkts (4) und des Heizelements (6, 18) mit elektrischer Leistung, wobei für die Versorgung des Heizelements eine Konstantstromquelle (32) vorgesehen ist, die einen vorgebbaren Strom für den Stromkreis des Heizelements (6, 16) bereitstellt.
Lichtsignal (2) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens zwei Leuchtpunkte vorgesehen sind, wobei die Heizelemente der mindestens zwei Leuchtpunkte in Serie geschaltet sind.
Lichtsignal (2) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuerungsschaltung (12) unabhängig von dem eingesetzten Leuchtmittel auf eine Leistungsaufnahme eingestellt ist, die einen Strom für den Betrieb einer Glühfadenlampe mit einer vorgebbaren Leuchtstärke, wobei aufgrund einer allfällig gegenüber der Glühfadenlampe geringeren Leistungsaufnahme durch das Leuchtmittel (4) die überschüssige Leistung in dem Heizelement(6, 18) verbrauchbar ist.