МАРКЕР ДОРОЖНОГО ПОКРЫТИЯ С УСИЛЕННЫМ СИГНАЛОМ ДНЕВНОГО ВРЕМЕНИ СУТОК
MARKER OF ROAD CARPET WITH AMPLIFIED SIGNAL OF DAYTIME

Изобретение относится к маркеру дорожного покрытия, который отражает и/или пропускает свет для идентификации выбранных областей полосы движения.
ОПИСАНИЕ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ
Инженеры по технике безопасности дорожного движения проектируют дороги так, чтобы дать водителям ограниченный или предсказуемый диапазон визуальных подсказок в попытке генерирования предсказуемых реакций на эти подсказки. Визуальные подсказки относятся главным образом к формам, цвету и местоположениям средств регулирования дорожного движения. Стандарты для средств регулирования дорожного движения определены в Руководстве по унифицированным средствам регулирования дорожного движения (MUTCD). Наиболее широко используемыми цветами в средствах регулирования дорожного движения являются белый, красный, желтый, люминесцентный желто-зеленый и люминесцентный оранжевый.
Белые средства регулирования дорожного движения, как правило, используют на маркировках полос движения для идентификации правого края полосы движения или разделения между полосами движения, которые позволяют движение потока в одном направлении. Желтый индикатор является предупреждающим индикатором и используется в маркировках полос движения для идентификации разделения между противоположными потоками транспортного движения. Таким образом, средняя полоса двухпутной дороги будет иметь желтую полосу, тогда как каждый край дорожного покрытия двухпутной дороги будет иметь белую полосу. Красный используют, когда водителю требуется остановиться или пропустить вперед. Например, сигналы остановки и сигналы пропустить вперед используют белые буквы на красном фоне. Красные отражатели также используют для индикации того, что водитель движется в неправильном направлении или для маркировки опасных строений, которые водитель должен избегать. Люминесцентный желто-зеленый отражатель приспособлен недавно в соответствии с Руководством по унифицированным средствам регулирования дорожного движения для идентификации зон перехода школьников через улицу. Оранжевый отражатель признан Руководством по унифицированным средствам регулирования дорожного движения для идентификации строительных зон. Таким образом, оранжевые сигналы могут быть использованы для извещения о наличии строительной зоны или для направления водителей через строительную зону.
Дорожные инженеры часто используют маркеры дорожного покрытия для содействия регулированию дорожного движения. Типовой маркер дорожного движения имеет основание, которое монтируют на поверхности дорожного полотна или которое внедряют в поверхность дорожного полотна. Маркер дорожного покрытия может также включать в себя, по меньшей мере, одну полимерную панель, сконструированную и ориентированную для генерирования оптических сигналов в ответ на окружающий свет в часы дневного освещения или свет автомобильных фар - ночью. Более конкретно некоторые панели являются полупрозрачными и генерируют внутреннее отражение большей части света, который падает на основную поверхность панели. Внутренне отраженный свет излучается из края панели и генерирует визуально очевидное свечение вдоль края. Панели этого типа могут быть ориентированы основной поверхностью, направленной для приема максимального количества окружающего света, и краем, обращенным к водителю. Такие панели могут быть эффективными в течение дневного времени суток, но имеют небольшой эффект ночью. Другие панели конфигурированы с матрицей задних поверхностей, направленной для отражения света по направлению к источнику света в определенных диапазонах углов падения. Таким образом, свет, излучаемый из автомобильной фары, будет проходить через переднюю поверхность и отражаться назад к водителю. Такие панели являются эффективными ночью, но имеют небольшой эффект в течение дня.
Панели маркеров дорожного покрытия, которые переориентируют и/или отражают свет, могут содержать краску, пигмент или краситель, которые будут влиять на цвет сигнала, направленного к водителю. Например, по существу прозрачный полимер будут отражать и/или пропускать свет, который включает в себя по существу весь видимый спектр и будет восприниматься как белый сигнал. Прозрачные отражатели часто входят в состав маркеров дорожного покрытия, расположенных вдоль обочины дороги, и по существу совпадают с крашенной белой линией вдоль обочины дороги. Таким образом, отраженный свет будет восприниматься как белый сигнал и будет дополнять белый сигнал, ограничиваемый белой линией, нанесенной белой краски, смежно правому краю дорожного покрытия. Полимерные панели, которые окрашены желтой краской или имеют желтый цвет, могут быть включены в маркеры дорожного покрытия вдоль левого края однопутной дороги и/или для индикации разделения между двумя полосами потоков дорожного движения. Аналогичным образом окрашенный в красный цвет полимер используют в отражателях, которые дают команду водителю остановиться или пропустить вперед.
Некоторые маркеры дорожного покрытия включают в себя полупрозрачные или непрозрачные панели с люминесцентным красителем. Люминесцентные материалы возбуждаются в ответ на энергию света, падающего на них, и испускают фотоны. Фотоны, испускаемые из непрозрачного люминесцентного материала, могут наблюдаться зрителем, значительно отстоящим от непрозрачного люминесцентного материала. Фотоны, испускаемые полупрозрачным люминесцентным материалом, могут испускаться из края для получения вышеописанного краевого свечения. Другие панели имеют люминесцентный краситель и вышеописанную матрицу задних отражающих поверхностей. Таким образом, люминесцентный свет будет отражаться назад к водителю. Люминесцентные красители могут быть выбраны для генерирования желто-зеленого оптического сигнала в зоне перехода школьников через улицу или люминесцентного оранжевого оптического сигнала в строительной зоне.
Некоторые маркеры дорожного покрытия требуются главным образом для их сигнала в ночное время, например маркеры, которые маркируют линии полос движения. Другие маркеры требуются главным образом для сигнала дневного времени суток, например маркеры, используемые в зоне перехода школьников через улицу. Многие строительные проекты требуют изменения маршрута транспортного потока в течение дня и ночи, хотя ремонт завершен. Например, проекты замены покрытия дорожного полотна, как правило, требуют закрытия, по меньшей мере, одной полосы дороги во время удаления и замены секции дорожного полотна. Подобные закрытия полосы за полосой имеют место при замене поверхности моста. Маркер дорожного покрытия, используемый в этих ситуациях, должен быть эффективным в дневное и ночное время.
Правопреемник настоящего изобретения также является собственником патента США №6511256, который относится к маркеру дорожного покрытия с улучшенной видимостью в дневное время суток и длительностью люминесцентного излучения. Маркер дорожного покрытия содержит основание, верхнюю панель для генерирования сигнала краевого свечения в дневное время суток, и переднюю панель для отраженного сигнала в ночное время суток. В патенте США №6511256 описывается специальный люминесцентный оранжевый краситель в акриловом полимере для описания сигнала дневного времени суток, предназначенного для идентификации строительной зоны.
Верхняя панель и отражающая в обратном направлении передняя панель должны быть присоединены к основанию маркера дорожного покрытия так, чтобы противодействовать частым ударам автомобильных шин. Соединение панелей с основанием получают с помощью механических крепежных средств, клеев и ультразвуковой сварки.
Маркер дорожного покрытия, описанный в вышеуказанном патенте США №6511256, предлагает много желательных элементов, относящихся к улучшению видимости в дневное время суток и длительности люминесценции. Однако было бы предпочтительно получить маркер дорожного покрытия, который бы обеспечивал генерирование сильного сигнала в ночное время суток и даже более сильного сигнала в дневное время суток, например сигнала, индицирующего строительную зону или зону перехода школьников через улицу.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к маркеру дорожного полотна, имеющему основание с нижней поверхностью, предназначенной для монтажа на поверхность или в поверхность, например поверхность дорожного покрытия. Основание также содержит верхнюю поверхность и переднюю поверхность. Верхняя поверхность может быть ориентирована по существу параллельно поверхности, на которой будет смонтирован маркер. Передняя поверхность может быть ориентирована под острым углом к поверхности, на которой монтируется маркер. Основание может быть образовано из непрозрачного полимера, а предпочтительно из непрозрачного полимера с люминесцентной краской или красителем. Краска или краситель, используемые в основании, предназначены для генерирования оптического сигнала с соответствующим эффектом регулирования дорожного движения, например люминесцентного оранжевого цвета для строительной зоны.
Маркер может дополнительно содержать верхнюю панель, соединенную с верхней поверхностью основания. Верхняя панель может иметь верхнюю поверхность, ориентированную для приема окружающего света, и край, обращенный, в общем, к передней поверхности маркера. Верхняя панель может быть образована из полимера, который будет внутренне отражать часть света, падающего на верхнюю поверхность верхней панели, и/или часть фотонов, испускаемых из люминесцентных красителей в верхней панели. По меньшей мере, часть внутренне отраженного света будет излучаться из переднего края панели для генерирования визуально очевидного краевого свечения, которое может быть видно в течение часов дневного света суток водителем, приближающимся к передней части маркера. Полимер, используемый для верхней панели, может быть акриловым и может быть смешан с соответствующим красителем так, чтобы панель принимала окружающий свет и излучала краевое свечение, которое воспринимается как соответствующее средство регулирования дорожного движения, например люминесцентного оранжевого цвета для строительной зоны или люминесцентного желто-зеленого цвета для зоны перехода школьников через улицу. Краситель предпочтительно является люминесцентной краской и предпочтительно выбран и/или смешан для генерирования краевого свечения с координатами на диаграмме Международной комиссии по освещению, которые соответствуют требуемому средству регулирования дорожного движения.
Маркер дополнительно содержит отражающую в обратном направлении панель, закрепленную на передней поверхности панели. Отражающая в обратном направлении панель также может быть образована из полимера, смешанного с красителем для согласования с краской или красителем в основании. Краситель в отражающей в обратном направлении панели может быть люминесцентным красителем, например люминесцентного оранжевого цвета для использования в строительной зоне. Передняя панель будет использована частично как средство регулирования дорожного движения в ночное время суток, которое отражает свет от фар транспортного средства назад к транспортному средству. Отраженный свет будет иметь эффект регулирования дорожного движения, определенный конкретным красителем.
Отражающая в обратном направлении передняя панель также принимает окружающий свет в течение часов дневного времени суток. Небольшая часть окружающего освещения будет падать на панель под углом, который позволит свету отражаться к подъезжающим транспортным средствам. Однако в нормальных условиях этот отраженный в обратном направлении свет дневного времени суток будет небольшим и не будет восприниматься водителем.
Отражающая в обратном направлении передняя панель предпочтительно прикреплена к основанию посредством ультразвуковой сварки. Звуковую сварку осуществляют с помощью акустической энергии, которая заставляет молекулы в панели и основании вибрировать достаточно для выделения тепла для размягчения или плавления полимера. Ультразвуковая сварка осуществляется лучше всего, если энергия может быть сфокусирована в определенном местоположении. Такая фокусировка может быть достигнута, если объект, который должен быть сварен, имеет узкий край или выступ. Отражающая в обратном направлении панель или основание маркера дорожного покрытия, соответствующего настоящему изобретению, может быть образована с множеством выступов, которые функционируют как направители ультразвуковой энергии. Выступы или направители энергии могут быть ориентированы параллельно потоку дорожного движения. Выступы и/или ультразвуковое сварное соединение могут локально ухудшать отражательную способность задней поверхности передней панели. Однако люминесцентные материалы передней панели и/или основания в этих местоположениях будут генерировать оптический сигнал в ответ на окружающий свет и сигнал будет видимым для водителя в течение часов дневного времени суток. Сигнал, генерируемый направителями энергии на отражающей в обратном направлении панели, будет усиливать оптический сигнал дневного времени суток, генерируемый верхней панелью, если он имеется, и/или отраженный или люминесцентный оптический сигнал, генерируемый основанием.
Сила сигнала ночного времени суток, генерируемого передней отражающей в обратном направлении панелью, уменьшается при увеличении плотности направителей энергии. Обычно нет стимула уменьшать эффективность отражающей в обратном направлении панели в ночное время суток на маркере дорожного покрытия. Однако средства регулирования дорожного движения, например маркеры дорожного полотна, как правило, используют в тесной близости друг к другу через строительные зоны. Как результат, адекватный сигнал ночного времени суток может генерироваться в строительной зоне вследствие более близкого расстояния между маркерами дорожного покрытия, как правило, используемыми в строительной зоне. С другой стороны, будут полезными более сильные сигналы дневного времени суток. Аналогичным образом более сильный сигнал дневного времени суток будет полезен в зонах перехода школьников через улицу в соответствии с теми временами, когда дети, вероятно, там будут. Силу сигнала дневного света увеличивают путем добавления люминесценции направителей энергии к краевому свечению верхней части и/или отражательного или люминесцентного оптического сигнала, генерируемого основанием.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - изометрическое изображение сверху с пространственным разделением деталей маркера дорожного покрытия, соответствующего первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.2 - изометрическое изображение снизу с пространственным разделением деталей маркера дорожного покрытия, иллюстрируемого на фиг.1.
Фиг.3 - вид снизу основания маркера дорожного покрытия.
Фиг.4 - поперечное сечение, сделанное вдоль линии 4-4, показанной на фиг.3.
Фиг.5 - поперечное сечение, сделанное вдоль линии 5-5, показанной на фиг.4.
Фиг.6 - изометрическое изображение снизу панели отражающих линз.
Фиг.7 - вид снизу панели отражающих линз.
Фиг.8 - поперечное сечение, сделанное вдоль линии 8-8, показанной на фиг.7.
Фиг.9 - вид сверху собранного маркера дорожного покрытия.
Фиг.10 - поперечное сечение, сделанное вдоль линии 10-10, показанной на фиг.9.
Фиг.11 - поперечное сечение, иллюстрирующее вложенное ребро и паз перед сваркой.
Фиг.12 - поперечное сечение, иллюстрирующее ребро и паз после сварки.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Маркер дорожного покрытия, соответствующий настоящему изобретению, иллюстрируемый на фиг.1-12, указан, в общем, ссылочным номером 10. Маркер 10 дорожного покрытия содержит основание 12, нижнюю крышку 14 и переднюю и заднюю линзы 16 и 18, соответственно. Основание 12 получено литьем под давлением в виде унитарного изделия из непрозрачного люминесцентного термопластичного материала, имеет нижнюю поверхность 20, как более ясно показано на фиг.2, и противоположную верхнюю поверхность 22, как более ясно показано на фиг.1. Верхняя поверхность 22 образована с углублениями 26 и 28 для передней и задней линз, предназначенными для приема передней и задней линз 16 и 18, соответственно. Углубления 26 и 28 для линз по существу являются идентичными. Во многих вариантах осуществления потребуется только передняя линза 16 и, следовательно, основание не будет иметь углубления 28 для задней линзы. Таким образом, в этой заявке для удобства изложения описано только переднее углубление 26 для линзы. Более конкретно, отверстие 26 для передней линзы ограничивает по существу широкий прямоугольник с нижним краем 30, верхним краем 32 и противоположными боковыми краями 34 и 36. Углубление 26 для передней линзы является наклонным относительно верхней поверхности 22 и относительно поверхности дорожного покрытия, на которой будет позиционирован маркер 10. Наклон ориентирован так, чтобы нижний край 30 углубления 26 для линзы был более в переднем положении, чем верхний край 32. В углублении 26 для линзы образованы пазы 38, которые имеют трапециевидное поперечное сечение. Трапециевидное поперечное сечение ориентировано так, чтобы основание каждого паза 38 было уже, чем верх отверстия в пазу 38 для облегчения литья. Каждый паз 38 предпочтительно имеет глубину "а", составляющую приблизительно 0,01-0,03 дюйма (0,254-0,76 мм), а предпочтительнее всего - приблизительно 0,018 дюйма (0,46 мм). В этом варианте осуществления пазы 38 ориентированы в направлении спереди назад. Таким образом, пазы 38 проходят по существу перпендикулярно нижнему и верхнему краям 30 и 32 углубления 26 для линзы.
Передняя линза 16 образована из полупрозрачного полимера, смешанного с красителем, например люминесцентным оранжевым, люминесцентным желто-зеленым или некоторым другим цветом, признанным в Руководстве по унифицированным средствам регулирования дорожного движения (MUTCD). Передняя линза 16 является по существу прямоугольной и имеет размер для установки в отверстии 26 для передней линзы. Более конкретно, передняя линза 16 является широким прямоугольником с передней поверхностью 40, задней поверхностью 42, нижним краем 44, верхним краем 46, левым и правым краями 48 и 50, соответственно. Верхняя поверхность 40 является по существу планарной. Однако задняя поверхность 42 не является планарной и образована с множеством скошенных поверхностей, скошенных так, чтобы свет, проходящий через переднюю поверхность в узком диапазоне углов, отражался от одной скошенной поверхности на задней поверхности 42 и возвращался через переднюю поверхность 40. Этот аспект передней линзы 16 может быть получен в соответствии с известной технологией для отражающих в обратном направлении панелей на маркере дорожного покрытия и функционирует для отражения света фар от транспортного средства назад к транспортному средству.
Как показано на фиг.6-8, задняя поверхность 42 передней линзы 16 дополнительно образована с множеством направителей 52 энергии. Направители 52 энергии образованы в форме гребней, расположенных для совмещения с пазами 38 в углублении 26 для линзы. Каждый направитель 52 энергии включает в себя пару сходящихся поверхностей 54, которые встречаются вдоль по существу линейного края 56. Максимальная ширина, ограничиваемая поверхностями 54, меньше ширины соответствующего паза в углублении 26 для линзы. Высота каждого направителя 52 энергии составляет приблизительно 0,03-0,04 дюйма (0,76-1,0 мм) и, следовательно, немного превышает глубину соответствующего паза 38 в углублении 26 для линзы.
Нижняя поверхность 20 основания 12 образована с углублением 60 для приема нижней крышки 14, как показано на фиг.3-5. Колонковые отверстия 62 проходят вверх в нижней поверхности 20 основания в местоположениях, совмещенных с углублением 60, и отделены друг от друга перегородками 64. Колонковые отверстия 62 образованы для обеспечения по существу равномерной толщины полимерного материала по основанию 12 для эффективности литья и равномерного отверждения. Нижние поверхности перегородок 64 и периферийные области углубления 60 образованы с пазами, по существу идентичными пазам 38, образованным в углублениях 26 и 28 для линз. Нижняя крышка 14 имеет верхнюю поверхность 66, образованную с направителями 68 энергии, которые вставлены в пазы в перегородках 64 и вокруг периферии углубления 60. Направители 68 в верхней поверхности 66 нижней крышки 14 конфигурированы по существу идентично направителям 52 энергии, образованным на линзах 16 и 18. Нижняя поверхность 20 основания 12 и нижняя поверхность нижней крышки образованы с матрицей пазов и ребер для максимизации площади поверхности от края до края нижней поверхности основания 12. Большая площадь поверхности увеличивает удерживание маркера 10 дорожного покрытия в битуме или другом адгезиве, наносимом на поверхность дорожного покрытия.
Маркер 10 дорожного покрытия собирают путем вложения линз 16 и 18 в углубления 26 и 28 для линз, соответственно, и вложением нижней крышки 14 в углубление 60 в нижней поверхности 20 основания 12, как показано на фиг.9-12. Как результат, направители 52 энергии на линзах 16, 18 вставляются в пазы 38 в углублениях 26 и 28 для линз. Аналогичным образом направители 68 энергии на верхней поверхности 66 нижней крышки 14 вставляются в пазы, образованные в перегородках 64 на нижней поверхности 20 основания 12, как показано на фиг.11. Собранный маркер 10 дорожного покрытия затем устанавливают в аппарате для ультразвуковой сварки. Более конкретно, аппарат для ультразвуковой сварки содержит консоль, конфигурированную для совмещения по существу с направителями 52 и 68 энергии. После этого к консоли прикладывают давление и ультразвуковую энергию так, чтобы сходящиеся поверхности и край на каждом направителе 52 и 68 энергии плавились и сплавлялись интегрально с полимерным материалом, окружающим соответствующие пазы 38, как показано на фиг.12. Каждый паз 38 функционирует для канализации и вмещения расплавленного полимерного материала соответствующего направителя 52 энергии. Как результат, имеется меньшее растекание расплавленного полимерного материала и более эффективное удерживание линз 16 и 18 и нижней крышки 14 в основании 12.
Ультразвуковое сварное соединение, по меньшей мере, передней линзы 16 с основанием 12 обеспечивает очень надежное крепление, которое выдержит силы, действующие на маркер 10 дорожного покрытия в течение нормальной эксплуатации. Отражающие скошенные поверхности передней линзы 16, которые отстоят от направителей 52 энергии, обеспечивают сильный сигнал в ночное время суток в ответ на свет, падающий на переднюю линзу 16 от передней фары транспортного средства. Непрозрачный люминесцентный термопластичный материал, из которого отлито основание 12, будет генерировать сильный сигнал дневного времени суток в ответ на окружающий свет. Отражающие в обратном направлении области передней линзы 16 будут генерировать значительные сигналы дневного времени суток. Однако направители 52 энергии будут генерировать люминесцентный сигнал дневного времени суток в ответ на окружающий свет, падающий на переднюю линзу 16. Люминесцентный сигнал дневного времени суток, генерируемый направителями 52 энергии, усиливает сигнал дневного времени суток, генерируемый непрозрачным люминесцентным термопластичным материалом основания 12. Сила сигнала дневного времени суток, обеспечиваемая передней линзой 16, является функцией плотности направителей 52 энергии на задней поверхности 42 передней линзы 16.
В предшествующем варианте осуществления сигнал дневного времени суток, генерируемый передней линзой 16, может быть отнесен к люминесценции передней линзы 16 и к люминесценции основания 12 непосредственно ниже направителя 52 энергии передней линзы 16. Сигнал дневного времени суток может быть получен посредством направителей 52 энергии передней линзы даже в том случае, если основание 12 образовано из нелюминесцентного материала. Аналогичным образом сигнал дневного времени суток может быть получен посредством передней линзы 16 даже в том случае, если передняя линза образована из нелюминесцентного материала при условии, что основание 12 образовано из люминесцентного материала. В этом последнем отношении фотоны, испускаемые из люминесцентного материала в основании 12, будут испускаться через нелюминесцентный полупрозрачный полимер направителей энергии и будет видимым в течение дневного времени суток водителю, приближающемуся перед маркером 10 дорожного покрытия.
Как указано выше, строительные зоны и зоны перехода школьников через улицу являются областями, где сигнал дневного времени суток будет очень полезным. Следовательно, маркер дорожного покрытия, соответствующий настоящему изобретению, с усиленным сигналом дневного времени суток особенно полезен для строительных зон, зон перехода школьников через улицу и других областей, где важна осторожность в дневное время суток. Таким образом, краски или красители, используемые в линзах и основании, могут быть люминесцентного оранжевого цвета для строительных зон, люминесцентного желто-зеленого цвета для зон перехода школьников через улицу и люминесцентного желтого цвета для других областей, которые требуют предуведомления.
В предпочтительных вариантах осуществления для крепления линз к основанию используют ультразвуковую сварку. Однако сигнал дневного времени суток может быть получен другими способами крепления, например посредством клея или механических крепежных средств.
Предпочтительные варианты осуществления имеют по существу планарную поверхность с пазами в углублении для линзы. Однако углубление для линзы может быть образовано с колонковыми отверстиями и перегородками между колонковых отверстий. В этих вариантах осуществления верхние поверхности перегородок могут быть образованы с пазами для приема ребер, направляющих энергию линз. В альтернативном варианте перегородки могут ограничивать направители энергии, а задняя поверхность линз может иметь пазы или области планарной поверхности, которые будут соединены ультразвуковой сваркой с перегородками.
Задняя поверхность линзы предпочтительно имеет области, которые свободны от отражающих в обратном направлении скошенных поверхностей для ограничения генераторов сигнала дневного времени суток. Отражающие в обратном направлении скошенные поверхности могут быть вначале образованы на всей задней поверхности линзы, но могут быть локально разрушены ультразвуковой сваркой для создания областей сигнала дневного времени суток.
Эти и другие варианты осуществления настоящего изобретения станут очевидными квалифицированным специалистам в этой области техники и охватывают настоящее изобретение, ограниченное формулой изобретения.