СВЕТОФОР С ИЗМЕНЯЕМОЙ ЯРКОСТЬЮ

Область техники
Предлагаемая полезная модель относится к области контроля и регулирования дорожного движения и может быть применена в конструкциях транспортных светофоров.
Уровень техники
Из уровня техники известно применение в транспортных светофорах различных датчиков, предоставляющих информацию, используемую для регулирования световой индикации. Например, известно применение датчика освещенности для регулирования трафика (US 7088261 В2, 08.08.2006). Однако применение такого датчика для эффективного регулирования осложняется естественной сменой дня и ночи, т.е. такое решение находится в зависимости не только от света, излучаемого транспортными средствами, но также и от солнечного света.
Еще одним известным вариантом определения интенсивности транспортного потока является использование акустического датчика, размещенного в корпусе светофора (RU 100316 U1, 10.12.2010). Однако в данном техническом решении, выбранном в качестве наиболее близкого аналога, во-первых, не раскрыто конкретное расположение акустического датчика в корпусе и, во-вторых, ему присущ недостаток в виде одинаковой чувствительности датчика во всем акустическом диапазоне частот, что не позволяет эффективно производить управление светофором, поскольку в условиях городской застройки имеется множество источников звука помимо шума, возникающего от движущегося транспорта.
Предложенная полезная модель направлена на преодоление указанного недостатка уровня техники и обеспечивает достижение технического результата в виде повышения эффективности определения источников шума и, соответственно, повышения эффективности управления светофором.
Раскрытие полезной модели
Для достижения указанного выше технического результата предлагается корпус светофора, включающий соединенные между собой секции и выполненный с возможностью размещения акустического датчика, отличающийся тем, что в верней части корпус имеет жестко закрепленную полость, имеющую выпуклую цилиндрическую поверхность с примыкающей к ней трубкой, в которой размещен акустический датчик.
В дополнительном варианте трубка выполнена с наклоном вниз и/или входное отверстие трубки выполнено таким образом, чтобы в нижней его части край трубки находился ближе к корпусу светофора, чем край в верхней его части. Кроме того, акустический датчик может быть дополнительно выполнен с возможностью соединения со средством управления световым потоком светофора, а яркость светового потока регулируется в зависимости от уровня шума, определенного акустическим датчиком.
3
В дополнительном варианте осуществления предусматривается выполнение полости с возможностью отсоединения (съема) от секции светофора, при этом параметры полости с трубкой связаны соотношением , где F - частота, Гц; v - скорость звука в воздухе, м/с; l - длина трубки, м; V - объем полости м, при этом F находится в диапазоне от 200 до 1000 Гц.
Представленный ниже раздел описания предназначен для подробного описания осуществления предложенной полезной модели и содержит сведения, подтверждающие влияние отличительных признаков на указанный технический результат и теоретическое обоснование такого влияния.
Осуществление полезной модели
Дальнейшее описание содержит отсылки на элементы фиг. 1, предназначенной для наглядного отображения сущности предложенной полезной модели. Следует учитывать, что сведения, раскрытые на фиг. 1, предназначены лишь для иллюстрации предпочтительного варианта осуществления и специалисту будут понятны другие возможные варианты осуществления предложенной полезной модели.
Так, на фиг. 1 в схематичном виде представлен светофор (вид сбоку) (в частности, светодиодный светофор), имеющий корпус, включающий соединенные между собой однотипные сигнальные секции (12) со светодиодными матрицами (13). При этом в своей верхней части корпус имеет жестко закрепленную полость (10) с выпуклой поверхностью с отверстием, ограниченную снизу габаритами сигнальной секции, при этом полость имеет трубку (11), примыкающую к ее выпуклой поверхности, при этом диаметр отверстия полости ограничен внутренним диаметром трубки и указанные отверстия являются соосными. В предпочтительном варианте выпуклая поверхность полости имеет цилиндрическую форму.
Далее приводятся сведения из уровня техники, подтверждающие возможность достижения указанного технического результата посредством отличительных признаков предложенной полезной модели.
Исследование спектра частот шума, возникающего при движении автомобиля, показывает, что основные диапазоны частот такого шума находятся в районах 200, 500 и 1000 Гц (см. В.А. Карпенко и др. Характеристика шума автомобильной шины, 2007).
Таким образом, произведя настройку акустического датчика на какую-либо из указанных частот, можно добиться существенного повышения эффективности определения наличия автомобилей на проезжей части и интенсивности трафика. Данная информация далее может использоваться для управления системами светофора. Например, яркость свечения секций светофора может быть настроена как функция от уровня шума, определенного акустическим датчиком. Так, в случае определения повышенного уровня шума (что соответствует дневному времени суток, поскольку днем трафик интенсивнее) световое излучение секций светофора может быть снижено, в то время как при определении пониженного уровня шума (что соответствует ночному времени суток) световое излучение может быть повышено с целью лучшей видимости сигналов светофора. Указанное соединение акустического датчика со средством управления световым потоком может быть осуществлено посредством известных из уровня техники решений, например микроконтроллера.
В рамках предложенной полезной модели в качестве средства, позволяющего обеспечить настройку на определенный диапазон частот, предлагается использовать акустический резонатор. При этом настойка на какую-либо из частот в диапазоне от 200 до 1000 Гц может быть обусловлена выбором конкретных параметров (например, геометрических размеров светофора и соответствующих размеров резонатора).
Из уровня техники известно явление акустического резонанса, возникающее в полых объемах, имеющих горловину. Наглядным примером этому является возникновение гудения в бутылке при воздействии потоком воздуха на горлышко.
В предложенной полезной модели предлагается использовать простейшую модель акустического резонатора, представляющую собой резонатор Гельмгольца. В общем виде такой резонатор представляет собой полый сосуд, имеющий открытую горловину (трубку). Воздух в горловине является колеблющейся массой, а объем воздуха в сосуде играет роль упругого элемента. Основная часть кинетической энергии колебаний оказывается сосредоточенной в горле резонатора, где колебательная скорость частиц воздуха имеет наибольшую величину. Если резонатор Гельмгольца возбуждать снаружи, он становится режекторным фильтром, поглощающим энергию внешних колебаний определенной частоты, при этом практически не реагируя на акустические колебания других диапазонов частот.
Для резонатора Гельмгольца известен расчет его собственной резонансной частоты, производимый по формуле
2
3
где F - частота, Гц; v - скорость звука в воздухе, м/с; S - сечение отверстия (трубки), м; l - длина трубки, м; V - объем резонатора (полости), м.
Если выразить площадь отверстия через диаметр, раскрыть радикалы и сократить, получим выражение для определения диаметра отверстия
3
Предположив использование резонатора объемом 1 л (0,001 м) и длины трубки 0,03 м для частоты 500 Гц получим необходимый диаметр отверстия 0,05 м. Отсюда следует техническая осуществимость резонатора при изготовлении его в виде верхней части корпуса светофора. Аналогичным образом можно произвести расчет параметров резонатора для любой частоты из указанного выше диапазона частот при определении необходимых размеров полости и трубки при выполнении корпуса светофора требуемых габаритов.
Разместив акустический датчик в описанном выше корпусе светофора (предпочтительно размещать датчик в трубке, где энергия колебаний наибольшая) можно обеспечить повышение эффективности определения интенсивности транспортного потока и, соответственно, повысить эффективность управления световой индикацией светофора.
Размещать светофоры с предложенным корпусом предпочтительно так, чтобы трубка была направлена в сторону проезжей части. При этом для защиты от погодных условий трубка может иметь наклон вниз, а входное отверстие трубки может быть выполнено таким образом, чтобы в нижней части край трубки находился ближе к корпусу светофора, чем край в верхней части.
Раскрытый в материалах настоящей заявки резонатор может быть изготовлен как совместно, с возможностью установки и съема, так и отдельно от корпуса светофора с его последующей установкой на существующие в настоящий момент известные корпуса с образованием модифицированного корпуса.
Например, существующие сегодня корпуса светофоров, в которых в качестве источников света используются светодиодные матрицы, обычно выполняются в виде параллелепипеда, образованного рабочими секциями. Таким образом, возможно изготовление резонатора (например, из пластика), нижняя часть которого, предназначенная для крепления к корпусу светофора, будет ограничена размерами секции светофора, а верхняя часть образована поверхностью, образующейся при вращении верхней прямоугольной поверхности секции вокруг оси, параллельной ее длинным сторонам и расположенной на поверхности секции равноудалено от них, т.е. являющейся цилиндрической поверхностью.
Изложенное выше позволяет специалисту осуществить предложенную полезную модель, используя известные технологии и материальные средства, при этом отличительные признаки предложенной модели явным образом обеспечивают достижение указанного заявителем технического результата.