NO337214B1 - To-posisjons skilt - Google Patents

Description

Oppfinnelsens område

Foreliggende oppfinnelse vedrører variable skilt generelt, og nærmere bestemt et variabelt trafikkskilt.

Bakgrunn

Langs våre veier står det i dag en sann flora av trafikkskilt. De fleste står med et permanent, dvs. fast og uforanderlig budskap, men det er også behov for skilt som kan varieres, enten ved at informasjonsinnholdet varieres, slik som i lystavler, eller ved at skiltet «slås på og av», såkalte to-posisjons skilt.

To-posisjons skilt brukes typisk ved temporære endringer i trafikkbildet eller kjøremønsteret, for å varsle om arbeid på veien, omkjøring, fare for kø, elg, vind, glatt veibane mm eller endringer av fartsgrensene, f eks nedsatt fartsgrense ved en skole i skoletiden.

To-posisjons skilt blir som oftest realisert som LED-skilt, hvor LED-lamper danner punkter som skisserer omrisset av piler, tall eller tegn. Slike skilt har både fordeler og ulemper. Ulempene består i at skiltene visuelt skiller seg sterkt fra vanlige stasjonære skilt, og de tilfredsstiller ikke skiltnormalene (er inverse, dvs. at tallet/teksten lyser i motsetning til stasjonære skilt, der tallet/teksten er svart). Videre er LED-skilt ikke reflekterende og de har behov for konstant strømkilde noe som medfører høyt energiforbruk. Enkelte LED-pærer vil med tiden svikte og gi døde punkter i skiltet. Siden det oppstår «slitasje» på LED-pærene slik at lysutbyttet minsker med tiden, har dette den virkning at når pærer går ut og må byttes vil de nye pærene lyse med større styrke enn de gamle pærene. Hvis det er ønskelig å foreta endringer på skiltet, for eksempel endringer i tall eller tekst, er dette vanligvis meget vanskelig og skiltet må som oftest skiftes ut.

Mekanisk variable trafikkskilt er også i bruk. Slike skilt er ofte oppbygd av trekantede, vannrette lameller. Hver lamell inneholder en stripe av skiltflaten. Lamellene har forskjellig informasjon på hver side, og kan dreies slik at tre forskjellige budskap kan vises, eller to budskap og «av». Ulempene er her at mekanismen er utsatt for mekanisk slitasje og tåler dårlig å stå ute i norsk klima, spesielt kulde. Slike skilt er relativt kostbare og omfatter tung og plasskrevende mekanikk.

Det har også blitt fremlagt to-posisjons skilt med en kasse med transparent frontplate. På bakveggen inne i skiltkassen er montert et vanlig reflekterende skilt. Frontplaten omfatter en gjennomsiktig glass- eller plastplate pålimt en LCD-folie eller «LCD-gardin» som kan bringes til enten å slippe lys igjennom, slik at skiltet er synlig fra utsiden, eller bli grå og derved flindre at lys slipper igjennom slik at skiltet ikke lenger er synlig. En ulempe med en slik konstruksjon er at det er vanskelig å få LCD-gardinen tett nok. Det har lett for å bli slik at sterke farger på skiltet kan skimtes selv når gardinen er avslått. For å bøte på dette må man øke avstanden mellom LCD-gardinen og skiltet, men dette resulterer i dype og store skiltkassen En annen ulempe er at frontglasset er utsatt for slitasje pga. trafikkstø<y>, spyling, snø fra brøytebil osv., og derfor må skiftes ut en gang i blant. Når LCD-folien er festet på frontplaten, er dette en kostbar komponent å skifte ut.

Fra US 4 893 903 er det kjent en skiltkasse med et to-posisjonsskilt og LCD-lukker.

GB 1 457 531 viser en eller flere LCD-paneler som fungerer som lukkere.

FR 2 695 504 viser en skiltkasse med et to-posisjonsskilt med transparent front.

US 5 412 492 viser et trafikklys med flytende krystall (PDLC) linse som kan være transparent eller ikke transparent.

Sammenfatning av oppfinnelsen

Foreliggende oppfinnelse har som hensikt å fremskaffe et to-posisjons skilt som overvinner de nevnte problemer med kjente skilt av denne type.

Dette oppnås med et skilt ifølge oppfinnelsen slik den fremgår av de etterfølgende patentkrav.

Oppfinnelsen omfatter et to-posisjons skilt med en skiltkasse med en transparent frontplate, en bakvegg, og et reflekterende skilt montert på bakveggen inne i skiltkassen. Skiltet er særpreget ved at det er montert en "LCD-gardin" inne i skiltkassen bak frontplaten, idet LCD-gardinen omfatter en transparent plate som er belagt med en LCD-folie på den fremre overflaten og en LCD-folie på den bakre overflaten, idet begge LCD-foliene med strømtilførsel samtidig kan bringes til å være transparent og derved være helt gjennomsiktig, eller uten strømtilførsel ikke være transparent og derved være ugjennomsiktig. Bruk av to folier gjør at fastskiltet på bakveggen ikke kan skimtes når LCD-gardinen er «slått av», og uten

at skiltkassen må gjøres unødvendig stor og dyp.

Ifølge en utførelsesform av skiltet er den transparente platen med de pålimte foliene minst 15 mm tykk til å flindre at lys som slipper/"lekker" gjennom den fremre LCD-folien når denne ikke er transparent, stoppes av den bakre LCD-folien. Ved å gjøre den transparente platen tilstrekkelig tykk, dvs. slik at det blir en større avstand mellom LCD-foliene, vil LCD-gardinen tette bedre i avslått tilstand, og skiltkassen kan gjøres grunnere.

En slik skiltkasse kan totalt bli 10 - 15 cm dyp. Dette er en stor reduksjon i forhold til skiltkasser som bruker en gardin med bare én LCD-folie.

To-posisjons skiltet kan videre omfatte en eller to lyskilder inne i skiltkassen. Derved oppnås to effekter, for det første økes synligheten av skiltet på bakveggen når dagslyset svinner, og dernest unngås det skygger på skiltet i sterkt sollys.

To-posisjons skiltet kan videre omfatter en varmefolie pålimt innsiden på frontplaten. Dette er for å unngå dugg og rim på frontplaten. Det vil alltid trenge inn litt fukt i et slikt skilt, og en måte å hindre fuktproblemer er å bruke en form for varmekilde inne i kassen.

Skiltet kan videre omfatter en folie pålimt utsiden på frontplaten som bidrar til at skitt renner av når det regner. Spesielt på vinteren er skilt langs landeveien utsatt for at de sprutes ned og derfor må rengjøres fra tid til annen. Det er nå kommet spesielle folier på markedet med selvrensende effekt.

Skiltet kan videre omfatte en styringsenhet innrettet til å motta styringssignaler via en kablet Ethernet eller trådløs kommunikasjonsforbindelse, idet styringsenheten er koblet til LCD-foliene og styrer disse på eller av. Ved dette oppnås at alle skilt langs veien kan styres fra en fjerntliggende styringssentral.

Kommunikasjonsforbindelsen kan være en Bluetooth-, WiFi-, mobiltelefon- eller mobilradio-forbindelse. Kommunikasjonsforbindelsen må tilpasses de lokale muligheter mht. dekning osv.

To-posisjons skiltet kan videre omfatte en GPS-mottager som er koblet til styringsenheten. Hensikten med dette er at skiltet kan melde seg opp til en styringssentral med reell posisjon. Dette er særlig aktuelt med flyttbare skilt, som for eksempel settes opp temporært i forbindelse med arbeid på veien eller lignende.

To-posisjons skiltet kan også omfatte en værstasjon innrettet til å måle temperatur, luftfuktighet, vindhastighet og mengde nedbør, idet værstasjonen er koblet til styringsenheten. Informasjonen fra værstasjonen kan overføres til en styringssentral og kan da brukes til å varsle bilister om vanskelige kjøreforhold, behov for brøyting osv.

Kortfattet beskrivelse av tegningene

Oppfinnelsen skal nå beskrives i detalj med henvisning til de vedføyde tegninger, hvor

Fig. 1 viser skiltarrangementet i snitt,

Fig. 2 viser skiltarrangementet sett forfra, hhv. med lysgardinen åpen a) og lukket

b),

Fig. 3 er en skjematisk framstilling av skiltets styringselektronikk.

Detaljert beskrivelse

Som Fig. 1 viser omfatter oppfinnelsen en skiltkasse 1 med bakvegg 2 og sidevegger 3. Fronten omfatter en gjennomsiktig skjermplate 4. Bak skjermplaten 4 er det montert en LCD-gardin i form av en gjennomsiktig plate 5 hvor det på begge sider er lagt på en aktiv LCD-folie 6, 7. LCD-foliene er elektrisk styrt, og ved å legge på rett spenning over LCD-foliene kan de bringes til enten å være helt gjennomsiktig, eller være ugjennomsiktig.

Slike LCD-folier er velkjent teknikk i dag. Folien består av myk plast iblandet en krystallvæske og kalles Polymer Dispersed Liquid Crystal Display (PDLC Display). På hver side av plastfolien er det lagt på et elektrisk ledende og transparente belegg bestående av indiumtinnoksid. Molekylene i krystallvæsken er formet som en blyant. Når det ikke er koblet strøm på indiumtinnoksidbelegget, ligger krystallmolekylene hulter til bulter, og PDLC-folien er gråhvit, Når det er koblet strøm på disse beleggene, retter alle molekylene seg vinkelrett på flaten og folien er helt gjennomsiktig.

PDLC-folier har flere fordeler som kommer til nytte i oppfinnelsen, men det er tilgjengelig flere LCD-produkter som kan være aktuelle i denne sammenhengen.

Pa bakveggen i skiltkassen 1 er det montert et vanlig, permanent, reflekterende skilt 8.

Ved hjelp av LCD-gardinen kan frontplaten av lyskassen gjøres transparent eller opak, slik at skiltet 8 enten blir synlig eller ikke synlig fra utsiden, Fig. 2. Når gardinen er åpen vil skiltet fremstå som ethvert annet vanlig reflekterende trafikkskilt. Det faste skiltet kan lett skiftes ut med et annet standard fastskilt.

For at dette to-posisjons skiltet skal få den ønskede virkning, dvs. at det effektivt tetter innsyn til skiltet når gardinen er slått av, er det visse dimensjoner som må overholdes. For det første må det være noe avstand mellom LCD-foliene 6, 7 i gardinen. I foreliggende tilfelle er LCD-foliene limt på hver side av ei pleksiglassplate som minimum er 15 mm tykk. Brukes det tynnere plater, f.eks. 6 mm, som er en vanlig dimensjon i handelen, vil ikke LCD-foliene tette på en optimal måte. Den transparente platen bør derfor være 15 mm eller mer. Videre må det være minst 6 cm avstand mellom LCD-gardinen og skiltet på bakveggen. Ved konvensjonelle løsninger, dvs. med en enkelt LCD-folie i gardinen, må skiltkassen gjøres minst 25 cm dyp for at skiltet ikke skal skimtes fra forsiden når gardinen er av. Ved bruk av en LCD-gardin med doble LCD-folier, og med tilstrekkelig avstand mellom foliene, som nevnt ovenfor, kan skiltkassen gjøres langt grunnere, ned mot 8 cm.

Både skiltet 8 på bakveggen og LCD-foliene er spredende elementer (når LCD-foliene er «slått av»). Dimensjoneringen nevnt ovenfor skyldes at lyset må rekke å spres tilstrekkelig før det kommer til neste element.

Skiltkassen 1 inneholder, bortsett fra skiltet på bakveggen, en eller to lyskilder 9, en varmekilde 19, en folie på utsiden av frontplaten som fjerner skitt når det regner (ikke vist), en styringsenhet 11 og en strømforsyningsenhet 12, Fig. 3. Skiltkassen kan også være utstyrt med en maske 10 på fremsiden som er tilpasset størrelse og form på det faste skiltet 8.

Varmekilden kan være en termostatstyrt varmekabel, men fortrinnsvis realiseres varmekilden som en varmefolie 19 limt på innsiden av frontveggen, igjen styrt av en termostat. Varmekilden sikrer funksjonen til LCD-folien, og hindrer at det dannes rim eller dugg på folien. For å minske varmetapet kan skiltkassen være utstyrt med isolasjon i eller på veggene.

Lyskilden kan bestå av to LED-skinner, dvs. én montert i øvre del av skiltkassen like bak LCD-gardinen, og én montert i nedre del av skiltkassen, også like bak LCD-gardinen. LED-skinnene er innrettet til å lyse når LCD-gardinen er «åpen» og fastskiltet er synlig. Lyset fra LED-skinnene virker til å forsterke refleksen fra fastskiltet, og vil forsterke skiltbudskapet. Videre vil den øvre LED-skinnen flindre solskygge i øvre del av skiltkassen. Uten en slik belysning kan man oppleve, på dager med sterkt sollys, at lyset fra solen som står på himmelen skygges av sargen til skiltkassen, slik at det dannes en skygge over øvre del av fastskiltet på bakveggen.

Styringsenheten 11 skal ha mulighet for:

kommunikasjon

posisjonering

innganger for detektorer

utganger for styring av et relé for skilt på/av

Styringsenheten kan utstyres med en strømsparingsfunksjon slik at kun nødvendig elektronikk er aktiv.

Innganger fra detektorer kan være:

Skilt på eller av

Status for åpning av skilt

Måling av temperatur

Måling av fuktighet

Måling av vind

Måling av biltetthet

Måling av hastighet

Detektorene kan utgjøres av en «værstasjon» 13, samt midler 14 for å detektere passerende biler, slik som en induktiv sløyfe eller trykkslange lagt over veibanen, alternativt et optisk system. Værstasjonen omfatter temperaturmåler, hygrometer, vindmåler samt måler for nedbør. Styringsenheten 11 er innrettet til å beregne trafikktetthet og hastighet fra signalene mottatt fra de nevnte midler. Styringsenheten vil være en Maskin til Maskin (M2M) enhet (kan sammenlignes med PLS eller embedded PC) med periferienheter. Periferienhetene omfatter minne og kommunikasjonsgrensesnitt, eventuelt også et lokalt brukergrensesnitt (brukerenhet) og/eller en GPS-mottager.

Kommunikasjonsgrensesnittet kan være en Ethernet-port 17 og/eller enheter for trådløs kommunikasjon, slik som en mobiltelefonenhet (GSM/GPRS eller andre kommunikasjonsstandarder) 16, en mobilradioenhet, WiFi-forbindelse 18 eller enheter for kortholds kommunikasjon (foreksempel Bluetooth).

Det kan også tenkes at det installeres lokale brukerenheter, slik som en skjerm og et tastatur, som enten kan nås via ei luke på kassen, eller står montert inne i kassen slik at den må åpnes. Per i dag foretrekkes imidlertid en løsning hvor enheten styres fra en mobiltelefon, blant annet for å hindre vandalisering.

Styringsenheten stilles inn via kommunikasjonsgrensesnittene, eller lokalt ved direkte inntasting på en brukerenhet.

Lokal radiostyring (kortdistanse kommunikasjon) anvendes primært for arbeidsvarsling og ved kommunikasjon mellom skilt i et skiltsystem med "master" og "slaver". Rekkevidde er avhengig av de geografiske forhold og må testes i hvert enkelt tilfelle.

Lokal tidsstyring kan eksempelvis benyttes for styring av fare eller forbudsskilt i forbindelse med skoler.

Lokal dynamisk styring innebærer at variable skilts budskap endres automatisk knyttet til ulike kategorier sensorer for trafikkavvikling, køforhold, vær/føreforhold, luftkvalitet osv. eller på grunnlag av endret status på sikkerhetsanordninger i tunneler.

Skiltene kan også styres enkeltvis av operatør fra en driftssentral eller som del av en ferdig programmert iverksettelsessekvens for en forhåndsplan lagt trafikkregulering. I praksis vil enkelte skilt kunne være underlag flere kategorier styring. Dette innebærer at skiltet kan få styringskommando fra flere kilder. I slike tilfeller vil det være påkrevet å knytte en prioritetsstyringsfunksjon til skiltet.

Et skilt kan være en dedikert (enkeltstående) enhet, eller inngå i et skiltsystem med en eller flere grupper av skilt (for eksempel ved arbeidsvarsling eller merking av omkjøringsrute). Benyttes variable skilt i et skiltsystem kan det for eksempel benyttes et hovedskilt med flere underskilt. Hovedskilt kan styres direkte, mens underskilt styres fra hovedskilt.

Ved etablering eller endring av faste innstillinger i styringssystem, skal dette kunne settes opp for dedikerte skilt eller for en eller flere grupper. Alle faste innstillinger skal kunne overstyres manuelt ved skilt. Når innstillingene er overført til styringssystem, skal informasjonen lagres, slik at eventuelle strømbrudd ikke påvirker innstillingene.

Eksempler på innstillinger kan være dato og klokke, som gjøres ved oppstart av system. Klokkefunksjon skal ha batteri back-up slik at eventuelle strømbrudd ikke påvirker klokkeinnstilling.

For å begrense strømforbruket kan styringsenheten være innrettet til å koble ned kommunikasjonen i gitte tidspunkt. Dette må kunne programmeres og følgende situasjoner skal dekkes:

Hvor ofte kommunikasjonssystemet skal gjøres aktivt

Fast oppkoblet

Oppkoblet i en viss tid

Oppkoblet i gitt tidspunkt

Avhengig av tid på døgnet

Hvis styringssystem blir oppdatert med informasjon om en ny bruker, skal melding sendes til overordnet system (driftssentral) når endring gjøres. Ved kommunikasjonsbrudd benyttes eksisterende oppsett i styringsenheten.

Styringsenheten 11 er også koblet til en GPS-mottager 15 som gir mulighet til å melde skiltets gjeldende posisjon fortløpende til driftssentralen.

Posisjon settes ved:

montering av skilt

ved oppstart av skilt som er mobile (eks arbeidsvarsling)

etter forespørsel

Skiltposisjon vil bli benyttet sammen med et kartverk på driftssentralen for raskt å få informasjon om status på skilt.

I utgangspunktet stilles det for alle styrbare skilt (unntatt radiostyrte skilt) krav til tilstands- og feilovervåking av skiltet fra en ansvarlig driftssentral. Enhver endring av skiltets posisjon, enten den aktiveres kontrollert av operatør, tidsstyrt eller dynamisk på grunnlag av styringsalgoritmer, skal loggføres. For regulerende skilt er dette spesielt viktig av hensyn til nødvendig pålitelig dokumentasjon i eventuelle rettstvister som følge av f. eks trafikale uhell eller trafikale forseelser. En sentral tilstandsovervåking er også nødvendig som dokumentasjon av at skiltet har oppnådd den ønskede posisjon. Tilstandsovervåkingen skal bygge på tilbakemeldinger fra det fysiske skiltet ute i marken.

Alle variable skilt skal feilovervåkes. Detektert feil skal loggføres som grunnlag for feilretting i henhold til fastlagte prosedyrer for det enkelte skilt. Alle tilstands- eller feilmeldinger skal logges både i skilt og i overordnet styringssystem. Det kreves høy sikkerhet for loggene.

Det er viktig at sikkerheten er høy da kommunikasjonen til skilt kan være åpne kommunikasjonskanaler som mobilnett. Kommandoer til skilt skal overføres uten forsinkelse, og kvittering av mottatt melding skal alltid overføres. Det skal benyttes kryptering og passord ved bruk av kommunikasjon. Alle som forsøker å ta kontakt med overordnet system, logges sammen med dato og tid.

Alle endringer skal detekteres og lagres med:

Dato/klokkeslett

Identifikasjon av den/de som endrer eller gjør forsøk på endring

Type melding

Ved utfall av hovedstrømforsyning velges reserveløsning og melding gis til overordnet system.

Strømforsyning skal kunne skje med:

fremført ordinær strømkabel (220 VAC)

batteri kombinert med gatelys eller solcellepanel / brenselcelle

Typiske bruksområder ved bruk av batteri, gatelys, solcellepaneler, brenselscelle eller en kombinasjon av disse, vil være der hvor fremføring av 220VAC ikke er mulig eller medfører høye kostnader eller i forbindelse med midlertidig arbeidsvarsling. Et eksempel ved bruk av brenselscelle kan være en varslingsvogn som benyttes ved arbeid på vei. En løsning med solcellepanel innebærer at det monteres et solcellepanel på skiltkassen. Panelet er tilknyttet et ladbart batteri via en omformer/regulator som styrer strømuttaket fra panelet og ladingen av batteriet.

Ved stenging av vei skal det aktivt kunne etableres symbol som plasseres på det sted som er/blir stengt (planlagt stenging) Ved en planlagt stenging skal også dato/klokkeslett kunne legges inn i styringssystemet. Symbol på stengt vei vil være førende for hvilke skilt (eks omkjøring) som skal slås på. Scenarier for dette etableres for de strekninger hvor et omkjøringssystem blir benyttet. Programmering av dette gjøres av administrator av systemet.

Claims (11)

1. To-posisjons skilt omfattende en skiltkasse (1) med en transparent frontplate (4), en bakvegg (2), og et reflekterende skilt (7) montert på bakveggen (2) inne i skiltkassen (1), karakterisert vedat det er montert en LCD-gardin inne i skiltkassen (1) bak frontplaten (4), idet LCD-gardinen omfatter en transparent plate (5) som er belagt med en LCD-folie (6) på den fremre overflaten og en LCD-folie (7) på den bakre overflaten, idet begge LCD-foliene med strømtilførsel samtidig kan bringes til å være transparent og derved være helt gjennomsiktig, eller uten strømtilførsel ikke være transparent og derved være ugjennomsiktig.

2. To-posisjons skilt ifølge krav 1, hvor den transparente platen med de pålimte foliene (5) er minst 15 mm tykk til å hindre at lys som slipper/"lekker" gjennom den fremre LCD-folien når denne ikke er transparent (6), stoppes av den bakre LCD-folien (7).

3. To-posisjons skilt ifølge krav 2, hvor den transparente platen er fortrinnsvis 15 mm tykk eller mer.

4. To-posisjons skilt ifølge krav 1, hvor skiltkassen (1) totalt er 10 - 15 cm dyp.

5. To-posisjons skilt ifølge krav 1, videre omfattende en eller to lyskilder (9) inne i skiltkassen.

6. To-posisjons skilt ifølge krav 1, videre omfatter en varmefolie pålimt innsiden på frontplaten.

7. To-posisjons skilt ifølge krav 1, videre omfatter en folie pålimt utsiden på frontplaten som bidrar til at skitt renner av når det regner.

8. To-posisjons skilt ifølge krav 1, videre omfattende en styringsenhet (11) innrettet til å motta styringssignaler via en kablet (17) Ethernet eller trådløs kommunikasjonsforbindelse (16, 18), idet styringsenheten er koblet til LCD-foliene (6, 7) og styrer disse på eller av.

9. To-posisjons skilt ifølge krav 8, hvor kommunikasjonsforbindelsen er en Bluetooth-, WiFi-, mobiltelefon- eller mobilradio-forbindelse.

10. To-posisjons skilt ifølge krav 8, videre omfattende en GPS-mottager (15) som er koblet til styringsenheten (11).

11. To-posisjons skilt ifølge krav 5, videre omfattende en værstasjon (13) innrettet til å måle temperatur, luftfuktighet, vindhastighet og mengde nedbør, idet værstasjonen er koblet til styringsenheten (11).