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Lichtsignal - Dokument DE202004008937U1
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE202004008937U1 16.09.2004
Titel Lichtsignal
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
DE-Aktenzeichen 202004008937
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 16.09.2004
Registration date 12.08.2004
Application date from patent application 03.06.2004
IPC-Hauptklasse B61L 5/18

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Lichtsignal gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die nachstehenden Erläuterungen beziehen sich im Wesentlichen auf Leuchtzeichen oder Lichtsignale zur Darstellung von Signalbegriffen bei schienengebundenen Verkehrswegen, ohne dass der beanspruchte erfinderische Gegenstand auf diese Anwendung beschränkt sein soll.

Bei Eisenbahnsignalen muss gewährleistet sein, dass der Triebfahrzeugführer bei Annäherung an das für ihn bestimmte Signal dieses immer eindeutig erkennen kann. Dabei müssen unterschiedliche Streckengeometrien, d. h. gerade Strecke, Kurven und/oder Höhenunterschiede, berücksichtigt werden. Für Signale an einer kurvenfreien Strecke wird eine schmale Lichtverteilung benötigt, während bei Kurven die Lichtverteilung breiter sein muss, um möglichst auf dem gesamten Annäherungsweg die Sichtbarkeit des Signals zu ermöglichen.

Bei bekannten Lichtsignalen wird als Leuchtmittel überwiegend eine Glühlampe oder eine LED-Anordnung verwendet. Zusätzlich kann ein Linsensystem zur Erzeugung einer Abstrahlcharakteristik für schmale Lichtverteilung, d. h. für Geradesausfahrt, vorgesehen sein. Ausgehend von diesem optischen Grundsystem werden verschiedene Abstrahlcharakteristiken durch mindestens eine zusätzliche Streuscheibe erzeugt. Neben der Fernbereichsdarstellung ist auch eine Nahbereichsdarstellung des Signals erforderlich, damit der Triebfahrzeugführer das Lichtsignal auch dann erkennen kann, wenn er direkt vor dem Signal steht. Um diese Forderung erfüllen zu können, werden so genannte Nahstreusektoren in die Streuscheibe für den Fernbereich integriert. Auf diese Weise wird ein Teil des Lichts in einen definierten Nahbereich abgelenkt. Im Nahstreubereich kann sich ein Lichtpunkt in unterschiedlicher Lage zu den Augen des Triebfahrzeugführers befinden. Normalerweise wird das Lichtsignal mehrere Meter oberhalb des Bodens rechts oder links vom Gleis aufgestellt. So kann sich bei rechts vom Gleis aufgestelltem Signal der Lichtpunkt entweder rechts schräg oberhalb, rechts in gleicher Höhe oder rechts schräg unterhalb von den Augen des Triebfahrzeugführers befinden. Analog gilt dieses auch für Links vom Gleis aufgestellte Signale. Eine weitere Möglichkeit ist, dass der Lichtpunkt direkt über dem Gleis angeordnet wird, z. B. bei Signalbrücken. Entsprechend dem Aufstellungsort des Signals muss die Lichtablenkung für den Nahstreubereich somit in unterschiedliche Richtungen erfolgen. Folglich muss für jede mögliche Signalaufstellung eine spezielle Streuschreibe benutzt werden, welche das Licht in den jeweiligen Nahstreubereich lenkt. Hierfür wird eine Vielzahl von unterschiedlichen Streuscheiben benötigt. Eine andere Variante besteht darin, eine sehr breit streuende Nahbereichsstreuscheibe zu verwenden, die beispielsweise den gesamten Bereich von rechts oben bis rechts unten ausleuchtet. Auf diese Weise lässt sich zwar die Anzahl der Streuscheibenvarianten verringern; da jedoch immer nur ein Nahstreubereich benutzt wird und das Licht in mehrere Nahstreubereiche gelenkt wird, geht bei dieser Variante jedoch ein beachtlicher Teil an Lichtenergie verloren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lichtsignal der gattungsgemäßen Art anzugeben, das eine optimale Abstrahlcharakteristik für unterschiedliche Anbringungs- und Beobachtungspunkte, Kurvenradien des Schienenweges und Erkennbarkeitsweiten aufweist, wobei mit einer einzigen Streuscheibenausführung alle möglichen Signalaufstellungen im Bezug auf den Nahstreubereich berücksichtigt werden sollen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Drehbarkeit der zweiten, für den Nahbereich vorgesehenen Streuscheibe relativ zu der ersten, für den Fernbereich vorgesehenen Streuscheibe ergibt sich eine universelle Einsetzbarkeit der Nahbereichsstreuscheibe für jeden Aufstellungsort des Lichtsignals. Dabei wird durch die fest angeordnete erste Streuscheibe das Licht derart abgelenkt, dass die Forderungen für die Annäherung an das Signal erfüllt werden. Die drehbare Streuscheibe für den Nahbereich ist mit einer Oberflächenstruktur versehen, welche einen Teil des Lichts mit einem bestimmten Öffnungswinkel und einem bestimmten Ablenkungswinkel zur optischen Achse ablenkt. Durch Drehung der zweiten Streuscheibe kann das Licht in die gewünschte Richtung abgelenkt werden. Dabei kann die zweite Streuscheibe im Zentrum der ersten Streuscheibe, d. h. auf einer gemeinsamen optischen Achse, aber auch außerhalb des Zentrums angeordnet werden.

Gemäß Anspruch 2 ist die optische Achse bei zentraler Anordnung auch die Drehachse. Auf diese Weise lässt sich prinzipiell jeder beliebige Nahstreubereich quasi hindrehen.

Eine einfache Variante, bei der die zweite Streuscheibe vorzugsweise um 180° gewendet werden kann, charakterisiert Anspruch 3. Damit lassen sich mindestens zwei Nahstreubereiche abdecken.

Durch eine rastende Verbindung zwischen der drehbaren und der festen Streuscheibe gemäß Anspruch 4, ergibt sich eine einfache Montage vor Ort. Der Drehwinkel zwischen zwei Raststellen kann beispielsweise 45° betragen, so dass insgesamt acht Raststellen vorgesehen sind.

Vorzugsweise ist gemäß Anspruch 5 die drehbare Streuscheibe auf der der Lichtquelle zugewandten Seite der festen Streuscheibe angeordnet. Dadurch wird erreicht, dass die der Lichtquelle abgewandten Seite der festen Streuscheibe glatt ausgeführt sein. kann. Nur diese glatte Seite ist der Witterung, insbesondere Regen und Schnee, ausgesetzt. Da die Haftung an der glatten Seite wesentlich geringer ist als an der zwecks Streuwirkung strukturierten Seite, kann sich kaum Schmutz auf der Streuscheibe ablagern.

Grundsätzlich kann die feste Streuscheibe gemäß Anspruch 6 auch als Abschlussscheibe ohne zusätzliche Streuwirkung ausgebildet sein. Eine solche Abschlussscheibe wird für Lichtsignale verwendet, denen sich der Triebfahrzeugführer auf einer geraden Strecke ohne Kurven und Höhenunterschiede nähert. Auf einer derartigen kurvenfreien Strecke kann mit der höchsten Fahrzeuggeschwindigkeit gefahren werden. Somit werden höchste Erkennungsweiten und höchste Lichtleistung für den Fernbereich benötigt. Dafür ist eine eher schmale Lichtverteilung erforderlich, welche die Erkennbarkeit im Nahbereich verringert. Wird eine solche Abschlussscheibe ohne Streuwirkung mit einer drehbbaren Streuscheibe für den Nahbereich kombiniert, so entsteht ein Lichtsignal, welches die zur Verfügung stehende Lichtmenge optimal sowohl für den Fernbereich als auch für den Nahbereich ausnutzt.

Für kurvige Strecken ist gemäß Anspruch 7 eine feste Streuscheibe mit asymmetrischer Abstrahlcharakteristik vorgesehen. Bei einer Linkskurve wird beispielsweise in der horizontalen Ebene eine größere Lichtmenge nach links als nach rechts abgelenkt. Besitzt eine solche Streuscheibe vertikal eine symmetrische Abstrahlcharakteristik, so kann dieser einfach um 180° gedreht werden und somit auch für eine Rechtskurve eingesetzt werden. Analog ist auch eine vertikale Asymmetrie möglich, wobei auf diese Weise Höhenunterschiede bei Berg- und Talfahrten bis zu einer bestimmten Größenordnung ausgeglichen werden können.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand figürlicher Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Seitenansicht einer Lichtverteilung im Nah- und Fernbereich,

2 wie 1 in schematischer Ansicht von oben, 3 die Lage eines Lichtpunktes in Abhängigkeit von der Signalaufstellung und

4 eine Streuscheibenanordnung mit anpassbarem Nahstreusektor.

1 veranschaulicht ein Lichtsignal LS mit einem ersten Lichtkegel für den Fernbereich FB und einem zweiten Lichtkegel für den Nahbereich NB. Ein Eisenbahngleis EG ist auf einer Ebene, d. h. im Wesentlichen ohne Steigung verlegt. In der Sicht von oben, die 2 zeigt, ist erkennbar, dass das Eisenbahngleis EG von rechts kommend eine leichte Linkskurve aufweist. Zur Anpassung an die Streckengeometrie ist der Lichtkegel für den Fernbereich FB horizontal verbreitert, so dass sich im Querschnitt in etwa eine ellipsenförmige Lichtverteilung ergibt. Die Horizontalverbreiterung lässt sich beispielsweise durch eine spezielle Flächengeometrie der Lichtaustrittsfläche des Lichtsignals LS realisieren.

Wenn sich der Triebfahrzeugführer dem Lichtsignal LS nähert, gelangt er kurz vor dem Standort des Lichtsignals LS in dessen Nahbereichskegel NB. In diesem Bereich hängt die Sichtbarkeit des Signalbegriffes von dem genauen Anbringungsort des Lichtsignals LS ab. In 3 sind sieben verschiedene Standorte im Verhältnis zum Triebfahrzeugführer TF dargestellt. Dabei kann das Lichtsignal LS gegenüber dem Triebfahrzeugführer TF entweder links-oben LO, Links-mitte LM, links-unten LU, oben OB, rechts-oben RO, rechts-mitte RM oder rechts-unten RU erscheinen. Um sämtliche, derart unterschiedlich orientierte Lichtkegel für den Nahbereich NB mit einer einzigen Streuscheibe einstellen zu können, ist eine Streuscheibe S-NB für den Nahbereich NB vorgesehen, welche relativ zu einer festen, für den Fernbereich vorgesehenen Streuscheibe S-FB drehbar angeordnet ist. Diese Anordnung ist in 4 dargestellt, wobei der Pfeil P die Lichtorientierung – in diesem Fall nach links unten – symbolisiert. Die dargestellte Pfeilrichtung ist folglich für eine Signalanordnung rechts- oben RO geeignet. Wenn das Lichtsignal LS hingegen links unterhalb der Blickrichtung des Triebfahrzeugsführer TF, nämlich bei LU angeordnet wäre, müsste die Nahbereichsstreuscheibe S-NB beispielsweise um 180° gedreht werden. Es ist ersichtlich, dass sieben Positionen für die Drehung der Nahbereichsstreuscheibe S-NB ausreichen. Dafür können sieben Raststellen mit sechs 45°-Abständen und einem 90°-Abstand oder auch acht Raststellen mit jeweils 45°-Abstand vorgesehen sein. Bei ersterer Variante ergibt sich zusätzlich eine Montagehilfe für die richtige Ausrichtung des Lichtkegels für den Fernbereich FB.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das vorstehend angegebene Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche auch bei grundsätzlich anders gearteter Ausführung von den Merkmalen der Erfindung Gebrauch machen.


Anspruch[de]
  1. Lichtsignal (LS) mit einem Leuchtmittel und einer ersten Streuscheibe (S-FB) zur Fernbereichsdarstellung sowie einer zweiten, kleineren Streuscheiben (S-NB), welche in dem Aperturbereich der ersten Streuscheibe (S-FB) angeordnet ist, zur Nahbereichsdarstellung, insbesondere von Signalbegriffen bei schienengebundenen Verkehrswegen, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Streuscheibe (S-NB) drehbar zur ersten Streuscheibe (S-FB) angeordnet ist.
  2. Lichtsignal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Streuscheiben (S-FB, S-NB) eine gemeinsame optische Achse aufweisen und dass die Drehachse im Wesentlichen mit der optischen Achse übereinstimmt.
  3. Lichtsignal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Streuscheiben (S-FB, S-NB) eine gemeinsame optische Achse aufweisen und dass die zweite Streuscheibe (F-NB) zu einer zur optischen Achse im Wesentlichen senkrechten Achse drehbar angeordnet ist.
  4. Lichtsignal nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Streuscheibe (S-NB) rastend mit der ersten Streuscheibe (S-FB) verbindbar ist.
  5. Lichtsignal nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Streuscheibe (S-NB) auf der dem Leuchtmittel zugewandten Seite der ersten Streuscheibe (S-FB) angeordnet ist.
  6. Lichtsignal nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Streuscheibe (S-FB) als Abschlussscheibe ohne Streuwirkung ausgebildet ist.
  7. Lichtsignal nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Streuscheibe (S-FB) eine asymmetrische Abstrahlcharakteristik aufweist.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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