Моноблочный светофор

Полезная модель относится к дорожным светофорам и может быть использована для обеспечения безопасного дорожного движения на дорогах общего пользования.
Известно автономное устройство индикации и освещения пешеходного перехода «Комплект освещения пешеходного перехода «STGM», состоящее из светофора Т.7, светильника с датчиком движения, солнечной панели, аккумуляторной батареи, мультипрограммного контроллера заряда-разряда с датчиком внешней освещенности и обеспечивающий круглосуточную индикацию и в темное время суток освещение (при наличии пешехода в зоне действия датчика движения) пешеходного перехода (интернет-портал https://rykovodstvo.ru/exspl/13797/index.html?page=3).
Недостатком данного технического решения являются его низкие функциональные возможности, связанные с отсутствием адаптивной работы светофора, использующего не энергоэффективный контроллер заряда аккумуляторной батареи, отсутствие возможности подключения повторителя сигнала светофора, низкая отказоустойчивость при недостаточной солнечной инсоляции.
Известен также автономный комплекс обустройства пешеходного перехода (патент РФ №2753831, МПК F21S 9/03, G08G 1/005, опубликован 23.08.2021). Заявленный автономный комплекс обустройства пешеходного перехода содержит солнечную панель 1, контроллер зарядки аккумуляторной батареи 2, аккумуляторную батарею 3, датчик присутствия или движения пешехода 4, кнопку-дублер датчика присутствия или движения пешехода 5, GSM/GPRS модуль 6, блок управления 7, светофор Т.7 8, знак светодиодный «Пешеходный переход» 9, светодиодные фонари боковой подсветки пешеходного перехода 10, светодиодные фонари подсветки зоны ожидания 11, узкопольную оптическую систему 12, обнаружитель транспортных средств в заданной области пространства 13, включающий в себя последовательно соединенные фоточувствительный прибор 14, включенный в фотовольтаическом режиме, пиковый детектор 15, формирователь импульса 16, соединенный с контроллером управления питанием 17 светофора Т.7 8 и знака светодиодного «Пешеходный переход» 9. Пиковый детектор 15 выполнен с закрытым входом. К недостаткам комплекса можно отнести функции работы, не имеющие в большинстве случаев практического применения и необходимости, по сути многие из этих функций зачастую избыточны, тем самым их наличие ухудшает энергоэффективность и отказоустойчивость устройства в целом, и ведет к удорожанию комплекса как при изготовлении, так и при пусконаладочных работах в момент установки на пешеходном переходе. Так же недостатками данного комплекса являются сложность при пусконаладочных работах в месте установки и дальнейшем обслуживании, вытекающие из не всегда востребованной многофункциональности. Общие принципы работы данного устройства, без детальной проработки каждого блока позволяют, допустить невысокую эффективность комплекса.
Задачей полезной модели является разработка моноблочного светофора нового конструктивного исполнения.
Светофор представляет собой моноблок - компактное устройство, изготовленное в едином защитном корпусе, что обеспечивает простоту в использовании устройства, не требует дополнительных пусконаладочных работ и сводит к минимуму возможность ошибки при его монтаже, при этом использованы технические решения, позволяющие существенно повысить эффективность и отказоустойчивость изделия в целом.
Техническим результатом полезной модели является достижение простоты эксплуатации при высокой энергоэффективности и надежности устройства, с сохранением требуемых параметров, применяемых к дорожным светофорам по ГОСТ 33385-2015.
Указанный технический результат достигается тем, что моноблочный светофор изготовлен в неразборном защитном корпусе, внутри которого расположены необходимые для работы функциональные блоки, соединенные между собой, заранее настроенные и готовые к работе. Основными функциональными блоками светофора являются последовательно соединенные: блок зарядки аккумуляторной батареи, работающий по принципу поиска точки отбора максимальной мощности, (МРРТ - Maximum Power Point Tracking), предназначен для работы с солнечной батареей либо ветрогенератором, позволяя достичь максимальных значений в эффективности работы источника энергии; блок литий-ионной аккумуляторной батареи, имеющий максимальную плотность энергии на единицу объема и веса, а так же максимальный КПД, достигающий 95% и ресурс работы среди линейки аккумуляторов, представленных на рынке; блок контроля разряда аккумуляторной батареи с автоматическим отключением нагрузок и минимально возможными токами утечки разряда аккумуляторной батареи после отключения, что позволяет хранить устройство в разряженном состоянии два года и более; блок управления нагрузками, содержащий датчик освещенности день / ночь и датчик наличия приближающегося транспортного средства, с подключаемыми при необходимости дополнительными внешними устройствами, имеющий функцию адаптивности моноблочного светофора и обнаружения движущихся транспортных средств на расстоянии до 400 метров, это позволяет значительно снизить энергопотребление устройства при обеспечении требуемой для данных устройств силы излучения индикации сигнала светофора, тем самым повышая время автономной работы и отказоустойчивость в работе устройства; блок индикации сигнала светофора, выполненный на сверхъярких светофорных светодиодах, имеющих максимальную эффективность при минимальном энергопотреблении.
Все перечисленные выше блоки светофора собраны в едином устройстве, работу блоков внутри устройства отлаживают на предприятии изготовителя, этим решением обеспечивается простота в использовании, надежность и минимальное время готовности светофора к работе в месте штатной установки устройства на дорогах общего пользования. При этом дополнительное оборудование, такое как: светильник для освещения боковой подсветки пешеходного перехода, повторитель сигнала светофора, знак «пешеходный переход» с подсветкой, кнопка либо датчик движения/присутствия пешехода, подсветка места ожидания начала движения пешехода, могут быть при необходимости подключены к светофору посредством контактных разъемов, расположенных на тыльной стороне светофора.
Сущность полезной модели поясняется чертежом (фиг. 1), на котором показана структурная схема моноблочного светофора со следующими обозначениями: блок зарядного устройства аккумуляторной батареи 1, блок аккумуляторной батареи 2, блок контроля разряда аккумуляторной батареи 3, блок управления нагрузками 4, блок индикации светофора 5. К моноблочному светофору могут быть подключены внешние устройства, такие как: внешний источник питания (солнечная батарея либо ветрогенератор) 6, фонари боковой подсветки пешеходного перехода 7, повторитель сигнала светофора 8, кнопка вызова 9, датчик движения / присутствия пешехода 10, знак пешеходный переход с подсветкой 11, подсветка зоны ожидания пешеходного перехода 12.
Моноблочный светофор работает следующим образом. После установки и подключения к внешнему источнику питания, которыми являются солнечная батарея или ветрогенератор, также предусмотрена одновременная работа от обоих источников, светофор начинает работу в автономном режиме. Начало работы светофора происходит в момент заряда аккумуляторной батареи, при этом включается сигнал светофора желтого цвета, мигающий с периодичностью в 1 секунду и длительностью свечения 0,5 секунд.
Светофор включает в темное время суток боковую подсветку пешеходного перехода, подсветку зоны ожидания, а также может управлять включением повторителя сигнала светофора и светодиодного знака «пешеходный переход», и отключает эти нагрузки в момент восхода солнца.
Контроллер заряда аккумуляторной батареи с функцией МРРТ максимально полно использует энергию солнца и ветра, тем самым аккумулирует больше энергии от этих источников энергии.
В светофоре используется литий-ионная аккумуляторная батарея, имеющая максимальный на данный момент КПД для аккумуляторов, что позволяет сократить потери к минимуму на аккумулировании и хранении электрической энергии.
Так же светофор, реагируя на свет приближающихся транспортных средств, в момент обнаружения автотранспортного средства переходит в режим максимальной яркости сигнала светофора, и снижает яркость сигнала только после того как автотранспортное средство минует пешеходный переход. Тем самым реализуется адаптивность светофора. Данная функция активна только в ночное время суток, сигнал светофора имеет максимальную яркость в дневное время, в независимости от какого источника энергии происходит его работа.
Применение в составе моноблочного светофора энергоэффективных технических решений, таких как контроллер заряда с функцией МРРТ, передовых аккумуляторных батарей, функции адаптивности в работе устройства позволило обеспечить гарантированную работу моноблочного светофора в соответствии с ГОСТ 33385-2015, что на данный момент, не может обеспечить ни один из аналогов, работающих на альтернативных источниках энергии.
При необходимости имеется возможность одновременного подключения к светофору внешних устройств. Все внешние устройства могут работать в составе светофора как вместе, так и каждый в отдельности.
На фирме ООО НПО «Переход» изготовлена малая серия опытных образцов моноблочных светофоров. В настоящее время светофоры прошли успешное тестирование в полном объеме заявленных характеристик. В настоящее время моноблочные светофоры продолжают работать в г. Усть-Лабинск Краснодарского края.
Заявленное техническое решение обеспечивает простоту использования, высокую отказоустойчивость и не допускает возможность ошибки при монтаже, при этом не требуется дополнительной настройки или пуско-наладочных работ в момент монтажа на месте установки моноблочного светофора, тем самым достигается простота в использовании для эксплуатирующих организаций.