СВЕТОСИГНАЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ДОРОЖНОГО БАРЬЕРНОГО ОГРАЖДЕНИЯ

Полезная модель относится к области обеспечения безопасности дорожного движения, а именно к опознавательным техническим средствам визуальной информации, и может быть использована для установки на дорожных ограждениях барьерного типа для обозначения их местонахождения и улучшения зрительной ориентации водителей в темное время суток.
В соответствии с дорожным стандартом сложные, аварийно-опасные участки автомагистралей должны быть оборудованы энергопоглощающими металлическими барьерными ограждениями, призванными в случае дорожно-транспортных происшествий (ДТП) предотвратить выезд автотранспортного средства через ограждение как за пределы дорожного полотна, так и в сторону полосы движения и за счет их деформации полностью либо частично погасить кинетическую энергию удара, обеспечив низкий уровень перегрузок, действующих на автомобиль, и, как следствие, снизить тяжесть последствий ДТП. Вместе с тем, дорожное барьерное ограждение представляет собой достаточно опасное препятствие, которое само может стать причиной ДТП. Поэтому дорожные барьерные ограждения оснащаются элементами визуальной информации, заблаговременно предупреждающими водителей об их местонахождении с целью предотвращения наезда на них автотранспорта в темное время суток.
В основу оценки эффективности известных аналогов полезной модели и принципа ее построения положена следующая реальность. Практика показывает, что водитель, заранее узнавший об особенностях предстоящего участка дороги, имеет максимальные шансы избежать аварии. В связи с этим визуальная информативность предупредительной световой сигнализации барьерных дорожных ограждений является определяющим показателем ее эффективности. Однако повышение визуальной информативности элементов предупредительной световой сигнализации барьерных дорожных ограждений предполагает потребление ими определенного количества энергии, что проблематично обеспечить в условиях их работы на большом удалении от традиционных электрических сетей. Поэтому наибольшая эффективность элементов предупредительной световой сигнализации барьерных дорожных ограждений будет возрастать при комплексной реализации следующих взаимосвязанных процессов: увеличение их визуальной информативности при небольшом энергопотреблении, позволяющем использовать последние научные достижения в области маломощных нетрадиционных источников электроэнергии.
Для обозначения местонахождения дорожных ограждений барьерного типа с целью предотвращения наезда на них транспортных средств в темное время суток согласно общим техническим требованиям к дорожной инфраструктуре (см. Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 50971-2011 "Технические средства организации дорожного движения. Световозвращатели дорожные. Общие технические требования. Правила применения") они оснащаются дорожными катафотами - светосигнальными устройствами, выполненными на основе световозвращающих оптических элементов. Известен один из типовых световозвращателей дорожного ограждающего барьера (Патент на полезную модель РФ №128353, МПК: G02B 5/12. Световозвращатель дорожного ограждающего барьера / Культяпов А.А. и др., дата публ. 20.05.2013 г.), выполненный из упругопластичного материала, содержащий основание и две боковые рабочие стенки, сходящиеся от основания и сопряженные между собой под заданным углом с жестко закрепленными световозвращающими элементами соответствующего цвета. Световозвращатель крепится на дорожном ограждающем барьере при помощи крепежного элемента в виде металлического болта, жестко вмонтированного в его основание. Световозвращающие элементы изготавливаются из световозвращающей пленки с оптической системой из микропризм, отражающими свет в направлении, близком к направлению его падения. В темное время суток свет фар движущегося по дороге с металлическим ограждением транспортного средства попадает на световозвращающий элемент и с заданного расстояния возвращается в зрительный анализатор водителя в виде отраженного луча соответствующего цвета. Так достигается безопасное и своевременное обозначение местонахождения ограждения и обеспечивается улучшение зрительного ориентирования водителя в темное время суток. Однако известный световозвращатель дорожного ограждения можно назвать пассивным, так как сам он не излучает свет, а лишь отражает падающий на него свет фар. Вместе с тем, глаз человека видит под более широким углом, и водитель гораздо раньше может увидеть участок дороги, с которого уже началось изменение в траектории дорожного полотна, однако должен дожидаться, пока свет фар не отразится от световозвращателя дорожного ограждения. Таким образом, визуальная информативность традиционных световозвращателей, отражающих свет фар транспортных средств, невысока, т.к. световозвращающий элемент водитель увидит не раньше, чем на его поверхность упадет свет от фар, и при большой скорости движения не позволит ему вовремя среагировать и избежать опасной ситуации.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому и принятому за прототип является светосигнальный элемент дорожного барьерного ограждения (Патент на полезную модель РФ №53061, МПК G09F 13/16, F21V 19/00. Элемент дорожного ограждения / Новожилов А.А., Павлова Е.К., дата публ. 27.04.2006 г.), содержащий корпус и детали крепления корпуса к дорожному барьерному ограждению со стороны движения автотранспортных средств. Корпус представляет собой пустотелую пространственную конструкцию с основанием, с выполненными за одно целое с основанием сопряженными между собой под заданным углом двумя боковыми рабочими плоскими поверхностями. Одна из боковых рабочих поверхностей корпуса, направленная навстречу движения по ближайшей полосе, несет на себе жестко закрепленный световозвращатель красного цвета, другая боковая рабочая поверхность корпуса содержит жестко закрепленный световозвращатель белого цвета. Кроме того, данный светосигнальный элемент дорожного барьерного ограждения оснащен автономной системой электроподсветки, содержащей солнечную батарею, аккумулятор, датчик освещенности и индикаторные светодиоды. Солнечная батарея и датчик освещенности размещены в верхней части корпуса, аккумулятор размещен внутри корпуса, а индикаторные светодиоды вмонтированы в боковые стороны корпуса, несущие световозвращатели. Такая конструкция светосигнального элемента позволяет сочетать два режима работы: пассивный - световозвращающий и активный - светоизлучающий, что повышает его визуальную информативность. При движении транспортного средства в темное время суток свет фар попадает на световозвращатель, закрепленный на рабочей поверхности корпуса, и с заданного расстояния возвращается в зрительный анализатор водителя в виде отраженного луча соответствующего цвета, обозначая местонахождение дорожного ограждения. Вместе с тем, благодаря наличию автономной системы электроподсветки, данный светосигнальный элемент сам способен излучать свет в темное время суток. При этом система автономной электроподсветки работает следующим образом. В светлое время суток солнечная батарея осуществляет заряд встроенного аккумулятора. При наступлении темного времени суток автоматически по сигналу встроенного датчика освещенности к аккумулятору подключается индикаторный светодиод, который, работая в режиме непрерывного свечения, привлекает своим свечением внимание водителей на большем расстоянии независимо от того, упал ли на светосигнальный элемент дорожного ограждения свет фар или нет.
Основным недостатком устройства-прототипа является работа индикаторного светодиода его системы автономной электроподсветки в режиме непрерывного свечения, применение которого нерационально в компактных дорожных светосигнальных элементах, где предъявляются высокие требования к габаритам и энергоэкономичности. Поэтому в устройстве-прототипе повышенная вероятность того, что ресурса дневной зарядки аккумулятора не хватит для работы светосигнального элемента в активном - светоизлучающем режиме в течение требуемого времени в темное время суток. Этому же способствует расположение в прототипе солнечной батареи в верхней части корпуса светосигнального элемента, который крепится к дорожному барьерному ограждению со стороны движения автотранспортных средств, подвергая солнечную батарею интенсивному загрязнению и, тем самым, снижая ее энергопроизводительность. Кроме того, работа индикаторного светодиода в режиме непрерывного свечения не способствует максимальному использованию возможностей активного - светоизлучающего режима для повышения визуальной информативности светосигнального элемента. Мигающий режим работы световой сигнализации больше привлекает внимание, что подтверждают исследования в области инженерной психологии и широкая практика применения «мигалок» на транспортных средствах экстренных служб.
Задачей заявленной полезной модели является разработка устройства, в котором устранены недостатки аналогов и прототипа.
Техническим результатом является повышение визуальной информативности и энергоэкономичности светосигнального элемента дорожного барьерного ограждения и, как следствие, повышение безопасности дорожного движения путем надежной заблаговременной визуализации барьерных дорожных ограждений в темное время суток.
Заявленный технический результат достигается тем, что в светосигнальном элементе дорожного барьерного ограждения, содержащем корпус, узел крепления корпуса к дорожному барьерному ограждению со стороны движения автотранспортных средств и автономную систему электроподсветки, включающую солнечную батарею и аккумулятор, при этом корпус представляет собой пустотелую пространственную конструкцию, имеющую в профиле вид равнобедренного треугольника, две боковые грани которого образуют боковые рабочие плоские поверхности, одна из которых, направленная навстречу движения по ближайшей полосе движения, несет на себе жестко закрепленную высокоинтенсивную световозвращающую пленку красного цвета, другая содержит жестко закрепленную высокоинтенсивную световозвращающую пленку белого цвета, третья грань, выполненная с утолщением, образует поверхность-основание для крепления корпуса к дорожному барьерному ограждению, а крепежный узел состоит из винта и соответствующего ему сквозного резьбового отверстия в основании корпуса, согласно настоящей полезной модели корпус выполнен из высокопрочного упругоэластичного полупрозрачного материала, способного пропускать свет, винт крепежного узла выполнен пустотелым из высокопрочного упругоэластичного армированного материала в виде резьбового стержня с прозрачной торцевой частью, квадратным подголовьем и сферической головкой, а автономная система электроподсветки дополнительно имеет мигающий светодиод и контроллер - импульсный преобразователь, который в светлое время суток, отслеживая наличие требуемого уровня напряжения на солнечной батарее, подключает аккумулятор на зарядку к солнечной батарее, а с наступлением сумерек, при снижении напряжения на солнечной батарее, подключает аккумулятор, преобразуя его напряжение до необходимых уровня и формы, к мигающему светодиоду, причем все компоненты автономной системы электроподсветки размещены во внутренних полостях винта крепежного узла, при этом мигающий светодиод расположен в прозрачной торцевой части винта, находящейся в рабочем состоянии внутри корпуса светосигнального элемента, а солнечная батарея, аккумулятор и контроллер - импульсный преобразователь размещены в сферической головке винта, находящейся в рабочем состоянии на стороне дорожного барьерного ограждения, противоположной стороне движения автотранспортных средств.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется приложенным чертежом, где на Фиг. 1 представлен продольный разрез предлагаемого устройства.
На чертеже цифрами обозначены:
1 - корпус светосигнального элемента,
2 - винт крепления корпуса светосигнального элемента к дорожному барьерному ограждению,
3 - дорожное барьерное ограждение,
4 - основание корпуса с резьбовым отверстием 5 под винт крепления корпуса,
6 - боковая рабочая поверхность со световозвращающей пленкой красного цвета,
7 - боковая рабочая поверхность со световозвращающей пленкой белого цвета,
8 - пустотелый резьбовой стержень винта крепления корпуса,
9 - прозрачная торцовая часть винта крепления корпуса,
10 - квадратное подголовье винта крепления корпуса,
11 - сферическая головка винта крепления корпуса,
12 - солнечная батарея,
13 - аккумулятор-накопитель электроэнергии,
14 - контроллер - импульсный преобразователь,
15 - мигающий светодиод.
Светосигнальный элемент дорожного барьерного ограждения содержит корпус 1, винт крепления 2 корпуса к дорожному барьерному ограждению 3 и автономную систему электроподсветки.
Корпус 1 светосигнального элемента содержит основание 4 - корпуса с резьбовым отверстием 5 под винт крепления корпуса, боковую рабочую поверхность 6 со световозвращающей пленкой красного цвета, боковую рабочую поверхность 7 со световозвращающей пленкой белого цвета.
Винт крепления 2 корпуса к дорожному барьерному ограждению 3 содержит пустотелый резьбовой стержень 8, прозрачную торцовую часть 9, квадратное подголовье 10, сферическую головку 11.
Автономная система электроподсветки содержит солнечную батарею 12, аккумулятор 13, контроллер - импульсный преобразователь 14, мигающий светодиод 15.
Отличием заявленного светосигнального элемента дорожного барьерного ограждения является то, что его корпус 1 выполнен из высокопрочного упругоэластичного полупрозрачного материала и, неся на своих боковых поверхностях 6 и 7 высокоинтенсивную световозвращающую пленку соответствующего цвета, способен пропускать свет от мигающего светодиода 15 автономной системы электроподсветки, находящегося в рабочем состоянии во внутренней полой полости корпуса.
Все элементы автономной системы электроподсветки, включающей в себя солнечную батарею 12, аккумулятор-накопитель электроэнергии 13, контроллер - импульсный преобразователь 14, мигающий светодиод 15, встроены во внутреннюю полость винта крепления 2 корпуса светосигнального элемента к дорожному барьерному ограждению 3. Солнечная батарея 12, аккумулятор 13 электрически связаны между собой посредством контроллера - импульсного преобразователя 14, обеспечивающего режим зарядки аккумулятора в светлое время суток. Мигающий светодиод 15, по сути, представляет собой комбинированный электронный прибор, в котором в одном компактном корпусе размещены интегральная микросхема - генератор импульсов с частотой вспышек 1,5-3 Гц и световой излучатель - кристалл светодиода. Мигающие светодиоды по размерам не отличаются от обычных индикаторных светодиодов, но, в отличие от них, очень энергоэкономичны. При отсутствии напряжения на солнечной батарее (в темное время суток) контроллер - импульсный преобразователь 14 электрически соединяет аккумулятор 13 с мигающим светодиодом 15, обеспечивая на нем необходимое по величине и форме напряжение питания,
Предлагаемый светосигнальной элемент дорожного ограждения работает следующим образом. Перед установкой подсоединяют солнечную батарею, аккумулятор и мигающий светодиод к соответствующим входам и выходам контроллера - импульсного преобразователя. Далее элемент устанавливают на балке секции дорожного ограждения, как и традиционный световозвращающий элемент в соответствии с ГОСТ Р50971-2011. При этом солнечная батарея, расположенная в сферической головке винта крепления корпуса, будет находиться на стороне дорожного барьерного ограждения, противоположной стороне движения автотранспортных средств, подвергаясь меньшему загрязнению. При движении транспортного средства в темное время суток свет фар попадает на световозвращатель, закрепленный на рабочей поверхности корпуса, и с заданного расстояния возвращается в зрительный анализатор водителя в виде отраженного луча соответствующего цвета, обозначая местонахождение дорожного ограждения. Вместе с тем, солнечная батарея в светлое время суток под воздействием ультрафиолета вырабатывает электрическую энергию и заряжает ею аккумулятор, который в свою очередь в темное время суток питает мигающий светодиод, свечение которого не уменьшает световозвращающего качества светосигнального элемента. Работа автономной системы электроподсветки полностью автоматизирована и не требует участия человека. Работой такой системы управляет контроллер - импульсный преобразователь, который отслеживает напряжения на солнечной батарее и аккумуляторе и в светлое время суток, когда напряжение на солнечной батарее превышает напряжение аккумулятора, подключает его к солнечной батарее на зарядку, отключая мигающий светодиод, а с наступлением сумерек, кода свет перестает освещать солнечную батарею (при снижении напряжения на солнечной батарее), автоматически подключает мигающий светодиод к аккумулятору, преобразуя его напряжение до уровня и формы, необходимых для питания мигающего светодиода. Причем работа светосигнального элемента не зависит от погодных условий, потому что последние научные достижения и передовые технологии в области солнечной электроэнергетики позволяют осуществлять заряд аккумулятора даже в отсутствие прямых солнечных лучей (ультрафиолет проникает сквозь облака), что гарантирует бесперебойную работу светосигнального элемента в осенние и зимние месяцы, что в свою очередь является актуальным для многих регионов России.
Достоинством предлагаемого светосигнального элемента дорожного барьерного ограждения является его способность работать в двух режимах: пассивном - световозвращающем и активном - светоизлучающем, а режим мигающего (импульсного) свечения снижает энергопотребление светосигнального элемента. Время работы от полностью заряженного аккумулятора в режиме мигающего светодиода почти в два раза превышает время работы в режиме постоянного свечения светодиода.
Кроме того, мигающе-светоизлучающий светосигнальный элемент гораздо эффективней акцентирует внимание водителя и отчетливее различим на расстоянии максимальной видимости независимо от угла зрения, что дает водителю больше времени для оценки ситуации и принятия правильного решения.