Конструкция светофоров

Конструкция светофоров. Светофор состоит из отдельных секций, каждая из которых пред- назначена для определенного сигнала.

В зависимости от типа свето- фора секции могут иметь различные конструктивные особенности фор- ма и размеры сигнала, особенности символа, источника света, свето- фильтра и т.д Общим для всех секций является наличие оптическо- го устройства. Светофор состоит из секций, соединенных между собой резьбовы- ми пустотелыми втулками, через которые пропущены провода. Секция представляет собой корпус с крышкой и противосолнечным козырьком. В крышке смонтировано оптическое устройство, состоящее из отража- теля, цветного светофильтра, резинового кольца-уплотнителя и под- вижного стакана с электролампой. При перемещении стакана нить лам- пы устанавливается в фокусе отражателя.

Тенденция развития современных конструкций светофоров заклю 20 - чается в совершенствовании основных элементов светооптической сис- темы источника света, светофильтра, отражателя, а также надежнос- ти конструкции в целом. В качестве источников света применяют лампы накаливания обще- го и специального назначения.

Известны конструкции, где в качестве источника света используют газосветные трубки или излучающие дио- ды. Основным недостатком ламп накаливания общего назначения явля- ются большая протяженность нити, которая плохо поддается фокуси- ровке, и низкая виброустойчивость ламп. Кроме того, они имеют сравнительно малый срок службы 500-800 ч обусловленный специ- фическим режимом работы. Повышение срока службы ламп идет по пути применения специальных наполнителей криптон, усложнения техноло- гии изготовления нити накаливания, увеличения числа держателей ни- ти. В некоторых конструкциях светофоров в качестве источника света используются низковольтные галогенные лампы.

Обладая при ма- лых размерах повышенной удельной светоотдачей и компактной нитью, эти лампы хорошо фокусируются. Однако широкого распространения они не получили вследствие их сравнительно высокой стоимости и необхо- димости применения повышающих трансформаторов. В светофорах применяются светофильтры-рассеиватели и свето- фильтры-линзы. Первые обеспечивают необходимое перераспределение светового потока в пространстве.

Для этих целей на их внутренней стороне формируется узорчатый, призматический, ромбический или каплевидный рисунок. Важной характеристикой является угол свето- рассеяния - наибольший угол, в пределах которого сила света умень- шается вдвое по сравнению с ее осевым значением. Светофильтры-линзы способствуют концентрации светового пото- ка. Их использование позволяет отказаться от использования отража- теля и уменьшить размер сигнала транспортные светофоры типов 3 и 5. Светофоры с такими светофильтрами применяют, когда видимость сигнала должна быть обеспечена в достаточно узких пределах - на одной-двух полосах движения.

Конструкция отражателя характеризуется двумя основными внут- ренними поверхностями параболоидной, обеспечивающих концентрацию светового потока, и конической или цилиндрической, предназначен- ной для увеличения глубины отражателя и тем самым уменьшения выго- рания красителя светофильтра.

В конструкции современных светофоров - 21 - фокальную плоскость отражателя максимально приближают к плоскости светового отверстия, за которой начинается балластная нерабочая коническая поверхность. Самым распространенным антифантомным устройством является противосолнечный козырек. Однако при низком положении солнца в направлении восток-запад, запад-восток может возникнуть одновре- менное свечение всех сигналов светофора. Известно несколько мето- дов, позволяющих устранить фантомный эффект и получивших распрост- ранения в практике регулирования.

Как правило, они связаны с неко- торыми изменениями в конструкции отражателя или светофильтра. От- ражатель с так называемым антифантомным крестом представляет собой взаимно перпендикулярные сегментные пластины с прорезями для раз- мещения галогенной лампы. Луч света, попадающий от постороннего источника на отражатель, отклоняется и поглощается зачерненной по- верхностью пластин. В то же время пластины практически полностью пропускают лучи от лампы светофора.

Други решением является уста- новка перед светофильтром рассеивателем специальной антифантомной линзы, имеющей пилообразный профиль. Луч солнца, попадая на на наклонную поверхность, отбрасывается на зачерненную горизонтальную ступеньку и поглощается. Известны также методы устранения фантом- ного эффекта путем установки перед внутренней поверхностью свето- фильтра перегородки сотовой конструкции, которая пропускает гори- зонтальный световой поток оптического устройства светофора, однако задерживает солнечные лучи, если они имеют хотя бы небольшое отк- лонение по горизонтали 22 - 4. ДОРОЖНЫЕ КОНТРОЛЛЕРЫ. 4.1. Назначение и классификация.

Дорожные контроллеры предназначены для переключения сигналов светофоров и символов управляемых дорожных знаков. Помимо этого, в зависимости от конструкции дорожные контроллеры ДК могут сигна- лизировать о выполнении команд, поступающих из центра управления, об исправности самого контроллера, выступать в роли командного устройства для группы других контроллеров при объединении несколь- ких перекрестков в единую систему управления.

Контроллеры делятся на локальные и системные. Локальные конт- роллеры управляют светофорной сигнализацией только с учетом усло- вий движения на данном перекрестке. Обмен информацией с контролле- рами других перекрестков и управляющим пунктом не предусмотрен. К локальным относят следующие типы ДК. 1. Контроллеры жесткого управления с фиксированными длитель- ностями фаз или разрешающих сигналов по отдельным направлениям пе- рекрестка.

Светофорные сигналы переключаются по одной или несколь- ким заранее заданным временным программам. Такие контроллеры пред- назначены для управления дорожным движением на перекрестках с мало изменяющейся в течении дня интенсивностью движения. 2. Вызывные устройства, которые обеспечивают переключение светофорных сигналов по вызову пешеходами или транспортными средс- твами, прибывающими, прибывающими с прилегающих к магистрали улиц. Эти контроллеры предназначены предназначены для управления эпизо- дическим движением пешеходов или транспортных средств по пересека- ющим магистраль направлениям.

Длительности разрешающих сигналов для пешеходов и указанных транспортных средств, как и в предыдущем случае, фиксированы. В последнее время вызывные устройства отдель- но не выпускают. Вызов фазы по запросу пешеходов обеспечивают контроллеры всех типов. 3. Контроллеры адаптивного управления, обеспечивающих непос- тоянную длительность фаз разрешающих сигналов.

Они предназначены для управления движением на перекрестках, где интенсивность движе- ния часто меняется в течении суток. Длительность сигналов так же, как и всего цикла регулирования, меняется в заранее заданны преде- лах от минимального до максимального значения 23 - Системные контроллеры переключают сигналы светофоров по ко- мандам управляющего пункта или какого либо контроллера, включенно- го в систему и выполняющего роль координатора.

К ним относят следующие типы. 1. Программные контроллеры жесткого управления. Они управляют движением по одной из нескольких заранее заданных временных прог- рамм, заложенных в контроллерах. Все входящие в систему дорожные контроллеры подключены к магистральному каналу связи. Программа и момент ее включения выбираются по команде одного из контроллеров или управляющего пункта. 2. Контроллеры непосредственного подчинения жесткого и адап- тивного управления.

Каждый из них имеет отдельный канал связи с УП. Момент включения и длительность сигналов зависят от команд, поступающих из УП по указанным каналам связи. В свою очередь каж- дый контроллер по этим же каналам информирует Уп о режиме функцио- нирования и исправности своего оборудования. Контроллеры адаптив- ного управления имеют возможность коррекции управляющих воздейс- твий УП. Каждый такой контроллер имеет только одну заложенную в него программу, выполняющую роль резервной. Она реализуется при нарушении связи с УП, когда контроллер временно переходит на режим локального управления. 3. Контроллеры для переключения символов управляемых дорожных знаков и указателей рекомендуемой скорости.

Такие контроллеры, как правило, применятся в рамках АСУД, поэтому относятся к классу сис- темных. Помимо этой классификации, все ДК, находящиеся в эксплуата- ции, можно разделить на две группы контроллеры, обеспечивающие только пофазное управление длительность разрешающих сигналов для всех направлений данной фазы одинаковы контроллеры, имеющие воз- можность обеспечивать, помимо пофазного, управление по отдельным направлениям перекрестка.

Последние получают наибольшее распрост- ранение, так как увеличивают гибкость, а следовательно и эффектив- ность управления. По конструктивному признаку ДК могут быть выполнены на базе электромеханических, электронно-релейных или полностью электронных схем. Последние изготавливают на дискретных элементах потенциаль- но-импульсные схемы или на интегральных микросхемах 24 - 4.2. Структурная схема контроллера.

Исходя из назначения ДК рис.3 основными его устройствами являются блок управления программно-логическое устройство и си- ловая часть исполнительное устройство. Блок управления предназ- начен для формирования длительности основных и промежуточных так- тов регулирования, силовая часть - для переключения сигналов све- тофоров. Так как на перекрестке одновременно могут быть включены несколько десятков ламп, силовая часть контроллера коммутирует то- ки большой величины.

Работа блока управления основана на слаботоч- ных устройствах, действующих при напряжении 5-12 В. Поэтому в лю- бом контроллере блок управления и силовая часть представляют от- дельные его части. Причем силовая часть работает по командам блока управления. 1 2 Линия Блок связи с УП Блок связи или синхронизирующим опорных T устройством импульсов L-T T T L T L 3 4 Внешние Блок устройства управления ВПУ,ТВП,ДТ - L T L L 5 6 220В L Блок контроля Силовая часть L L T к светофорам Рис.3. Обобщенная структурная схема контроллера 25 - Управление светофорным объектом происходит автоматически.

Од- нако нередко возникает необходимость в ручном управлении перек- рестком спецрежимы, наладка контроллера. Для этого существует пульт управления блок 4, который может быть встроенным или вы- носным. Последний предусмотрен для удобства работы оператора - инспектора ГАИ, управляющего движением непосредственно на перек- рестке. Таким образом, в простейшем случае для работы контроллера не- обходимы блоки 3, 4 и 6 блок 2 может быть объединен с блоком 3. Современный локальный контроллер содержит все блоки, показанные на рис.3, кроме блока 1, который используется, если контроллер подк- лючается к системе управления.

В это случае блок 1 расшифровывает поступающую с управляющего пункта информацию, формирует ответную телесигнализацию для передачи ее в линию связи. Кроме этого, здесь формируются служебные сигналы для контроллера и сигналы синфазиро- вания.

Последние нужны для гарантии правильности расшифровки ко- манд телеуправления и телесигнализации. Это необходимо в связи с тем, что в ряде устройств управляющего пункта и контроллера приме- нены генераторы импульсов, использующих в качестве исходной часто- ту сети 50 Гц. В отдельных частях города она имеет различный сдвиг по фазе. Узел синфазирования обеспечивает автоматическую подстрой- ку фаз с постоянной точностью. Блок опорных импульсов формирует импульсы, необходимые как для работы самого контроллера, так и его телеуправления.

В блоке управления формируется временная программа управления перекрестком с помощью задатчика времени, позволяющего заранее ус- тановить длительность сигналов в различных фазах движения. Такты переключаются либо в соответствии с программой блока управления, либо при подаче сигнала от управляющего пункта, либо от внешних устройств, например от выносного пункта управления ВПУ. Подклю- чение к блоку управления детекторов транспорта позволяет продлить действие разрешающих сигналов, если не обнаружен разрыв в транс- портном потоке в направлении, где включен зеленый сигнал. Переклю- чение сигналов блоком 3 может произойти и по запросу пешехода с помощью табло вызова пешеходом ТВП. Кроме этого, с помощью этого же блока перекресток может быть переведен на режим желтого мигаю- щего сигнала.

Таким образом, блок управления может реализовать различные режимы управления по требованию задатчика времени, зап 26 - росов УП или внешних устройств.

Блок контроля следит за правильностью отработки тактов све- тофорной сигнализации, а также за исправностью силовых цепей конт- роллера. Исправность фиксируется узлом индикации, выводимой на ли- цевую панель контроллера и выносного пульта управления. При сис- темном управлении эта информация поступает также в УП. Сигнал о неисправности контроллера служит основой для принятия решения по управлению в критических ситуациях 27 - 5. ДЕТЕКТОРЫ ТРАНСПОРТА. 5.1. Назначение и классификация.

Детекторы транспорта предназначены для обнаружения транспорт- ных средств и определения параметров транспортных потоков. Эти данные необходимы для реализации алгоритмов гибкого регулирования, расчета или автоматического выбора программы управления дорожным движением. Любой детектор рис.4 включает в себя чувствительный элемент ЧЭ, усилитель-преобразователь и выходное устройство ВУ. Усилитель-преобразователь ЧЭ Первичный Вторичный ВУ L L L L L- Рис.4. Общая структурная схема ДТ. Чувствительный элемент непосредственно воспринимает факт про- хождения или присутствия транспортного средства в контролируемой детектором зоне в виде изменения какой-либо физической характерис- тики и вырабатывает первичный сигнал.

Усилитель-преобразователь усиливает, обрабатывает и преобра- зовывает первичные сигналы к виду, удобному для регистрации изме- ряемого параметра транспортного потока. Он может состоять из двух узлов первичного и вторичного преобразователей.

Первичный преоб- разователь усиливает и преобразует первичный сигнал к виду, удоб- ному для дальнейшей обработки. Вторичный преобразователь обрабаты- вает сигналы для определения измеряемых параметров потока, предс- тавления их в той или иной физической формы. В отдельных детекто- рах вторичный преобразователь может отсутствовать или совмещаться с первичным в едином функциональном узле. Выходное устройство предназначено для хранения и передачи по специально выделенным каналам связи в УП или контроллер сформиро 28 - ванной детектором транспорта информации.

Детекторы транспорта можно классифицировать по назначению, принципу действия чувствительного элемента и специализации изме- ряемому ими параметру. По назначению детекторы делятся на проходные и присутствия. Проходные детекторы выдают нормированные по длительности сигналы при появлении транспортного средства в контролируемой детектором зоне. Параметры сигнала не зависят от времени нахождения в этой зоне транспортного средства.

Таким образом, этот тип детекторов фиксирует только факт появления автомобиля, что необходимо для ре- ализации алгоритма поиска разрыва в потоке. В силу этого проходные детекторы нашли наибольшее распространение. Детекторы присутствия выдают сигнал в течении всего времени нахождения транспортного средства в зоне, контролируемой детекто- ром. Эти типы детекторов по сравнению с проходным применяют реже, так как они предназначены в основном для обнаружения предзаторовых и заторовых состояний потока.

По принципу действия чувствительные элементы детекторов можно разделить на три группы контактного типа электромеханические, пневмо- и пьезоэлектрические, излучения фотоэлектрические, ра- дарные, ультразвуковые, изменения параметров электромагнитных систем магнитные, индуктивные. 5.2.