Светофор железнодорожный карликовый
RAILWAY DWARF TRAFFIC LIGHT

Изобретение относится к железнодорожной технике световой сигнализации и предназначено для применения в системах железнодорожной автоматики для организации движения и маневровой работы и может быть использовано в устройствах автоблокировки на перегоне и на железнодорожных станциях. В комплект карликового светофора входит трансформаторный ящик и фундамент.
Известны используемые в железнодорожных светофорах различные конструкции сигнальных оптических устройств, корпуса которых выполнены из алюминия или чугуна. Алюминиевые, как и дюралевые корпуса, дорогостоящие, а чугунные тяжелые, подвержены коррозии, имеют много брака при отливке корпусов.
Известна светофорная головка, содержащая линзовую оптическую систему и лампу со светодиодным источником света, при этом в качестве излучателей света используются полупроводниковые кристаллы, установленные на держателе, который закреплен на плоскости радиатора охлаждения кристаллов, причем держатель, радиатор охлаждения, излучатели света помещены в колбу, выполненную из прозрачного ударопрочного полимера и заполненную прозрачным герметизирующим эластичным компаундом (патент РФ №114444, МПК B61L 5/14, публикация 2012 г.).
Известен комплект линзовый мачтовых и консольных светофоров, содержащий корпус с установленными на нем лампой, внутренней линзой-светофильтром, наружной бесцветной линзой и механизмом крепления линз, при этом корпус выполнен из материала с плотностью, меньшей, чем у чугуна и алюминия, наружная бесцветная линза выполнена из ударопрочного оптического материала, механизм крепления линз снабжен уплотнительным кольцом, выполненным из упругодеформируемого материала. В качестве материала корпуса может быть применена ударопрочная или трудногорючая пластмасса (патент РФ №34133, МПК В61L 5/18, публикация 2003 г.).
Известные устройства не обладают достаточной надежностью и технологичностью, а тип пластмассы и способ изготовления составных головок не указываются.
Наиболее близок к предлагаемому железнодорожному светофору комплект линзовый универсальный головки железнодорожного светофора, содержащий корпус с установленными на нем лампой, внутренней линзой-светофильтром, наружной бесцветной линзой и механизмом крепления линз, корпус выполнен из пластмассы, наружная бесцветная линза выполнена из ударопрочного оптического материала поликарбоната, механизм крепления линз снабжен уплотнительным кольцом, выполненным из резины, при этом в однозначной головке, выполненной из силумина, установлены линзовый комплект, элементы изоляции и крепежа, причем корпус и крышка головки светофора изготовлены либо из силумина, либо из других, аналогичных по твердости материалов (патент РФ №86159, B61L 5/00, B61L 5/18, публикация 2009 г. – ближайший аналог).
Однако в известном светофоре не предусмотрено применение светодиодных светооптических систем, к тому же силумин это - дорогостоящий материал, а дополнительные операции механической обработки заготовок корпуса, внутренние и внешние покрытия (серого и черного цветов), обязательное использование элементов электроизоляции еще более удорожают и делают трудоемкой конструкцию головки.
Известны используемые в железнодорожных светофорах различные конструкции фундаментов, которые могут быть выполнены из бетона или металла. Бетонный фундамент светофора изготавливается из специальных марок бетона. В зависимости от вида грунта фундамент светофора целиком погружается в грунт. На фундамент впоследствии  монтируется наружная конструкция. Известно, что под воздействием  климатических факторов, вибрации и рабочей нагрузки бетон может изменять свою структуру, растрескиваться, получать другие повреждения и в результате терять свою несущую способность (прочность). На участках с электротягой поездов на постоянном токе дополнительно появляется опасность электрокоррозии арматуры и закладных деталей железобетонных конструкций. Наружные части анкерных болтов фундаментов подвергаются разрушению под воздействием попадающей на них воды. При агрессивных почвах арматура может повреждаться в результате почвенной коррозии.  Такие воздействия  могут со временем привести к нарушению прочности железобетонных конструкций и, как следствие, к падению закрепленного на них оборудования СЦБ.
Известен "Светофор линзовый" (Технические условия ТУ 32 ЦШ 2017-94). Светофор линзовый выполнен на металлической или железобетонной мачте, имеющей наборные силуминовые головки с возможностью регулировки отдельных модулей в вертикальной и горизонтальной плоскости с линзовыми комплектами, изготовленными в соответствии с ТУ 32 ЦШ 2015-94, имеющие в своем составе лампы накаливания двухнитевые, а также оптические линзы для фокусировки светового потока и увеличения дальности видимости сигнала светофора.
Однако данный светофор требует периодического обслуживания линзовых комплектов, замены ламп накаливания, имеет сравнительно большую массу и подводку проводов к сигналам в бронированных металлических шлангах. Кроме того, при обслуживании высоки расходы эксплуатационного обслуживания светофора.
Известен светофор железнодорожный карликовый содержит фундамент, узлы и детали светофорных головок, оптические линзы, при этом металлические детали и узлы выполнены оцинкованными, часть узлов и деталей выполнена из ударопрочной трудногорючей пластмассы, наружная оптическая линза выполнена из ударопрочного оптического материала, линза выполнена из поликарбоната, фундамент выполнен металлическим сварным или штампованно-сварным, или сборным и оцинкованным. (Патент на полезную модель РФ 33916, B61L 5/18)
Однако данный светофор требует периодического обслуживания линзовых комплектов, замены ламп накаливания, имеет сравнительно большую массу. Кроме того, при эксплуатации высоки расходы по обслуживанию светофора, связанные с поддержанием в надлежащем состоянии металлических деталей и узлов.
Известен «Светофор карликовый» (патент на полезную модель РФ №33918, B61L 5/18), выбранный за прототип. Светофор карликовый содержит светофорную головку, металлические узлы и детали, фундаментную стойку, при этом светофорная головка содержит светодиодную панель со светодиодами, металлические узлы и детали покрыты антикоррозионным слоем цинка, часть узлов и деталей выполнены из пластмассы, фундаментная стойка выполнена металлической и покрыта антикоррозионным слоем цинка, в качестве пластмассы использована ударопрочная трудногорючая пластмасса.
Однако данный светофор требует периодического обслуживания. При эксплуатации высоки расходы по обслуживанию светофора, связанные с поддержанием в надлежащем состоянии металлических деталей и узлов.
Наиболее близким по технической сущности к достигаемому эффекту к заявляемому устройству является «Светофор карликовый». Патент РФ №108389, B61L 5/18.
Светофор светодиодный карликовый содержит светофорную головку с элементами регулирования, защиты и крепления головки светофора, светодиодную систему, фундаментную стойку, при этом фундаментная стойка выполнена из высокопрочного композиционного материала, элементы светофорной головки выполнены из ударопрочного поликарбоната, светодиодная система установлена в герметичной колбе, состоящей из корпуса светодиодной системы, имеющей герметичный вход для электрических проводов, колпака, выполненного из оптического поликарбоната, с защитой от ультрафиолета с коэффициентом светопропускания не менее 96% и эластичной прокладки, выполненной из полиуретана, расположенной между ними. Кроме этого, фундаментная стойка получена методом пултрузии из композиционных материалов на основе эпоксидного или полиуретанового связующего, армированного базальтовым волокном и последующим наружным полиуретановым покрытием и окраской
Однако данный фундамент имеет сравнительно большую массу и стоимость.
Современные промышленные пластики более легкие, химически и атмосферостойкие, ударостойкие, не требуют использования дополнительных элементов электроизоляции, могут быть изготовлены литьевым (корпусные изделия) или экструзионным методом (трубчатые заготовки).
Целью заявляемого изобретения является комплект железнодорожного карликового светофора из композиционного конструкционного полимерного материала, предусматривающего использование композиционных полимерных материалов как для изготовления фундамента, так и корпуса трансформаторного ящика, в процессе изготовления которых бы одновременно можно бы было:
- увеличить жесткость конструкции карликового светофора в сборе, что бы его собственная резонансная частота продольных колебаний составляла не менее 60±5 Гц.
- крепить корпус светофора и трансформаторного ящика к фундаменту таким способом, чтобы подвод кабеля происходил непосредственно к трансформаторному ящику без использования муфт УПМ.
Решение поставленной технической задачи достигается путем изготовления:
- противосолнечный козырек карликового светофора из композиционного конструкционного полимерного материала на основе поликарбоната с добавлением модифицирующей добавки в виде стеклонаполнителя в процентном содержании по весу поликарбоната 20%,
- корпус и крышка карликового светофора, а также корпус трансформаторного ящика из композиционного конструкционного полимерного материала на основе полиамида 66 с добавлением модифицирующей добавки в виде стеклонаполнителя в процентном содержании по весу полиамида 50%,
- фундамент карликового светофора из композиционной смеси на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена.
Предложенный железнодорожный карликовый светофор (фиг. 1) характеризуется тем, он состоит из набора отдельных корпусов 1 с задней крышкой 2 и противосолнечным козырьком 3, фундаментом 4, трансформаторным ящиком 5, который крепится к фундаменту с помощью жесткого крепления 6 (фиг. 2).
Отличием предложенного железнодорожного карликового светофора является то, что корпус с задней крышкой и корпус трансформаторного ящика выполнены из конструкционного материала, представляющего собой полимерную композицию на основе полиамида 66 (ПА 66).
Противосолнечный козырек выполнен из конструкционного материала, представляющего собой полимерную композицию на основе поликарбоната.
На этапе подготовки сырья в полимерную композицию на основе ПА 66 вводят модифицирующую добавку в виде стеклонаполнителя из сыпучего материала, состоящего из аппретированного или неаппретированного стеклянного волокна диаметром 6-20 мкм со средней длиной не менее 50 мкм  (ТУ 6-48-134-96 изм.1), при этом содержание модифицирующей добавки к весу полиамида составляет 50%. В полимерную композицию на основе поликарбоната вводят 20 % стеклонаполнителя.
Стеклонаполнитель вводят на лопастном смесителе с последующим пропуском полученной смеси через гранулятор.
Все детали головки светофора (корпус, крышка, козырек) и корпус трансформаторного ящика из предложенных композиционных конструкционных полимерных материалов получают методом литья под давлением. В таблице 1 приведены основные характеристика материалов
Характеристика
ПА 66 +50% стеклонаполнителя
ПК +20% стеклонаполнителя
1
2
3
Поведение при горении, класс огнестойкости
V0
V0
Плотность, кг/м<sup>3</sup>, в пределах
1680
1350
Прочность при растяжении, МПа
175
100
Удлинение в точке разрыва, не менее; %
4
2-6
Максимальная рабочая температура, <sup>о</sup>С
+135
Минимальная рабочая температура, <sup>о</sup>С
-60
Ударная прочность по Шарпи при 23°С, кДж/м<sup>2</sup>, не менее
75
60
Удельное электрическое сопротивление, при 100 В, Ом*м
1*10<sup>13</sup>
2х10<sup>16</sup>
Цвет
серый
черный
Фундамент карликового светофора состоит из подставки под карликовый светофор и трубы. Фундамент изготавливают из полимерного материала на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) с добавлением нанодисперсного модификатора в количестве 25% от массы СВМПЭ.
Модификацию СВМПЭ производят в смесителе ударного действия АГО-2. Такой способ модификации обеспечивает достаточную степень нагружения энергией частиц СВМПЭ и максимально равномерное распределение модификатора в СВМПЭ.
Подставку фундамента изготавливают методом прессования  с дальнейшей механической обработкой.
Заготовка трубчатой формы изготавливается методом экструзии на вертикальном экструдере с дальнейшей механической обработкой и созданием внутренней резьбы для соединения с подставкой фундамента.
Крепление подставки к фундаменту производят за счет клеерезьбового соединения.