Светосигнальное устройство пешеходного перехода на автодороге

Полезная модель относится к техническим средствам организации дорожного движения на автомобильных дорогах и может быть использована для всепогодного обозначения пешеходных переходов для движения на автодорогах и на дорогах общего пользования.
Известна система, использующая люминесцентные композиции и краски для маркировки покрытий на автодорогах (патент на изобретение RU 242499). Люминесцентный краситель или пигмент: вещество, излучающее свет (видимый, УФ и ИК) при соответствующем внешнем световом возбуждении. Это возбуждение заставляет люминесцентный краситель излучать свет. Однако такая система может работать при наличии внешнего источника света и после облучения полосы потоком от этого источника. Кроме того, известная система не работает в условиях оледенения дороги, при снежном покрытии, загрязнении полосы и в тумане.
В качестве ближайшего аналога предлагаемого устройства (патент RU 2718043), в котором для повышения безопасности дорожного движения разделительная полоса на автодороге содержит на поверхности автодороги белые штриховые линии, по узким сторонам которых установлены световые индикаторы, соединенные последовательно и подключенные к отдельным, установленным на обочинах по обеим сторонам автодороги ветрогенераторам, ориентированным навстречу движущимся автомобилям.
Недостатком данного светосигнального устройства разделительной полосы на автодороге является то обстоятельство, что световые индикаторы реагируют (вспыхивают) на скорость движения автомобиля (силу воздушного потока) и не реагируют на движение пешехода по пешеходной разделительной полосе на автодороге, снижая безопасности дорожного движения.
Технической задачей полезной модели является обеспечение возможности реагирования световых индикаторов пешеходного перехода на движение автомобиля через полосу и на движение по ней пешехода, что обеспечивает повышенную безопасность для участников дорожного движения, сохраняя постоянное освещение разделительной полосы.
Решение указанной задачи достигается тем, что установленные на пешеходном переходе световые индикаторы (фонари), соединенные параллельно, подключены через блок управления к сейсмодатчику, установленных на обочине по одной из сторон автодороги, при этом блок управления включает последовательно соединенные полосовой фильтр, усилитель сигнала, аналого-цифровой преобразователь, анализирующее устройство (микроконтроллер), ключевое устройство (электронное реле), второй вход которого соединен с блоком питания.
В вариантах выполнения светосигнального устройства на пешеходном переходе между ключевым устройством и световыми индикаторами включены последовательно соединенные блок защиты выхода от перенапряжения, блок защиты выхода от перегрузки по току и блок защиты выхода от короткого замыкания, а блок питания выполнен с запитывание от сети ~220V или от автономного источниа питания постоянного напряжения 24V.
Наибольшая надежность безопасности пешеходного перехода достигается, когда световые индикаторы, соединенные параллельно, подключены через дополнительно введенные второй блок управления к второму сейсмодатчику, установленных на обочине, по другую (вторую) сторону автодороги.
1
N
На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого светосигнального устройства пешеходного перехода (на фиг. 2 с наименованием блоков устройства), которая включает сейсмодатчик 1, подключенный через блок управления 2, включающий последовательно соединенные полосовой фильтр 3, усилитель сигнала 4 (для усиления сигнала датчика), аналого-цифровой преобразователь 5, анализирующее устройство (микроконтроллер для обработки сигналов и принятия решения) 6, ключевое устройство (электронное реле) 7, второй вход которого соединен с блоком питания 8, блок защиты выхода от перенапряжения 9 (ограничения выходного напряжения), блок защиты выхода от перегрузки по току 10 (ограничения выходного тока) и блок защиты выхода от короткого замыкания 11, к параллельно соединенным, установленным на пешеходной полосе световым индикаторам (фонари) 12-12. Блок питания 8 выполнен с запитыванием от сети ~220V или от автономного источника питания постоянного напряжения 24V.
Каждый световой индикатор 3 выполнен в виде фонаря двустороннего исполнения, когда в корпусе расположены 12 светодиодов с узким углом излучения и драйвер для их питания (служит для стабилизации выходного тока). Фонарь формирует узкий световой луч, направленный вдоль дороги в противоположные стороны. Индикаторы устанавливаются в асфальтобетонное покрытие дороги на расстоянии 1,2-1,6 м друг от друга. Направление свечения индикатора ориентировано в сторону водителя и в сторону пешеходного перехода (в случае с двусторонне направленным индикатором; в случае с односторонне направленным - только в сторону водителя). Параллельно с помощью кабеля, проложенного в металлической гофротрубе, индикаторы подключаются к блоку управления 2. Сейсмодатчик 1 находится в одном корпусе с блоком управления 2.
Электричество (блок питания 8) поступает на блок управления 2 от общей электросети через кабель. Сетевой вариант блока питания 8 подключается к цепи освещения автодорог. Такой блок питания располагается на ближайшем столбе освещения, позволяет подключить систему для семи полос автодороги. Выход блока питания через гофротрубу соединяется с блоком управления 2.
Автономный вариант блока питания 8 располагается в отдельном антивандальном контейнере, расположенном за обочиной дороги. Состоит из двух сменных аккумуляторов. Такой блок питания позволяет подключить систему для двух полос дороги (пять фонарей) с временем автономной работы два месяца. Раз в два месяца аккумуляторы заменяются на заряженные, а снятые подвергаются зарядке стандартным автомобильным зарядным устройством для дальнейшей эксплуатации.
Фонари состоят из драйвера и светодиодов в количестве 6 шт. и 12 шт. соответственно. Драйвер обеспечивает свечение светодиодов с одинаковой яркостью в диапазоне питающих напряжений, в отсутствии пешехода фонари светятся импульсно с периодом 2,5 секунды, а при обнаружении пешехода начинают излучать серию импульсов (наиболее часто), привлекая дополнительное внимание.
Сейсмодатчик состоит из пьезокерамического приемника, имеющего определенную амплитудно-частотную характеристику. При производстве сейсмодатчика происходит настройка чувствительности и АЧХ механическим способом. В качестве полосового фильтра 3 используется фильтр Чебышева четвертого порядка, совмещенный с усилителем сигнала 4, выполненными на сдвоенном операционном усилителе К1463УД2АТ. Аналого-цифровой преобразователь 5 входит в состав микроконтроллера 6 K1986BE92QI, выполненного на базе процессорного ядра ARM Cortex М3. Микроконтроллер оцифровывает усиленный с сейсмодатчика 1 сигнал и принимает решение о наличии пешехода в радиусе действия системы, отсекая при этом ложные цели. На блок питания 8 поступают два напряжения 12 два напряжения 12V, и 24V, и 24V постоянного или переменного тока. Блок питания 8 состоит из самовосстанавливающихся предохранителей, выпрямителей входных напряжений, стабилизатора К142ЕН1 А. Выход блока питания запитывает блок управления 2 и ключевое устройство 7. Ключевое устройство 7, блок защиты выхода от перенапряжения 9, блок защиты выхода от перегрузки по току 10 и блок защиты выхода от короткого замыкания выполнены на базе интеллектуального ключа К1376КИ021, управляющий вход которого подключен к микроконтроллеру 6. С выхода блока защиты от короткого замыкания 11 выходит силовой сигнал, запитывающий параллельно включенные фонари 12. Каждый фонарь 12 содержит защиту от переполюсовки, драйвер питания светодиодов, выполненный на базе стабилизатора К142ЕН1Б, выход которого подключен к сверх ярким светодиодам КИПД40 (сила света каждого 15 Кд) с узким углом излучения 23°, которые через призму формируют световой поток, направленный вдоль дороги.
Принцип работы устройства. Световые индикаторы 12 постоянно освещают место пешеходного перехода, дублируя знак пешеходного перехода и предупреждающие водителя автотранспорта о его наличии. При приближении пешехода к регулируемому пешеходному переходу поступает сейсмический сигнал на сейсмодатчик 1, на близлежащих электродах которого появляется сигнал (электрическое напряжение, пропорциональное амплитуде сейсмического сигнала), поступающий на согласующее устройство с полосовым фильтром 3, который обеспечивает заданную неравномерность в полосе пропускания частот вибрации и заданное затухание вне полосы пропускания. Усиленный сигнал с выхода усилителя напряжения 4 поступает на аналого-цифровой преобразователь 5, далее цифровой сигнал обрабатывается микроконтроллером 6 и поступает на электронный ключ 7, который запитывается напряжением с выхода блока питания 8. На выходе электронного ключа образуется управляемый микроконтроллером 6 силовой сигнал для питания фонарей. Защита сигнала от перенапряжения, выхода по току и выхода от короткого замыкания осуществляется соответственно блоками 9, 10 и 11. Таким образом, блок управления служит для управления освещением фонарями в зависимости от наличия пешехода вблизи пяти метров от места его установки вне зависимости от погодных условий и загруженности проезжей части дороги.
Расположение второго блока управления и второго сейсмического датчика движения, установленных на обочине, по другую (вторую) сторону автодороги, позволяют синхронизировать друг с другом две системы для каждой стороны дороги таким образом, что при приближении пешехода с любой стороны дороги весь пешеходный переход синхронно излучает серию импульсов, значительно повышая его безопасность.
Предлагаемое интеллектуальное светосигнальное устройство пешеходного перехода на автодороге позволяет обеспечить распознавание шага человека на фоне влияния шумов автотранспорта, зверей, ветра и т.д. при работе в любых погодных условиях (в диапазоне рабочих температур -50+80°С.
Получаем выигрыш по стоимости оборудования (из-за конструкции), использование энергосберегающих технологий (за счет применения интеллектуального управления). Имеется возможность использование системы автономного (опция) для дорог, не имеющих электроэнергии, имеется возможность подключения к солнечным батареям. Система разработана полностью на Российской элементной базе и позволяет производить систему в условиях санкций.