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Die
Erfindung betrifft ein bodennahes Lichtsignal, insbesondere für
schienengebundene Verkehrswege, mit einer Lichtquelle und einem
optischen System zur Signalbegriffsvisualisierung in einen Fernbereich
und einen gegenüber diesem schräg nach oben abgewinkelten
Nahbereich, wobei Mittel zur Phantomlichtreduzierung vorgesehen
sind.
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Prinzipiell
dienen Lichtsignale als Signalgeber oder Symbolanzeiger, die durch
Farb- und/oder Formgebung einer Leuchtfläche, d. h. durch
die Abstrahlcharakteristik, bestimmte Informationen vermitteln.
Dabei handelt es sich häufig um sicherheitsrelevante Informationen,
die keinesfalls optisch verfälscht oder durch Fremdlicht überblendet
sein dürfen. Das unerwünschte Aufleuchten bzw.
Verfälschen eines Lichtpunktes durch Einfall von Umgebungslicht,
z. B. Sonneneinstrahlung oder Scheinwerferlicht, wird als Phantomeffekt
bezeichnet. Durch den Phantomeffekt kann es in Extremfällen
zu einer falschen Anzeige infolge eines unzeitigen Aufleuchtens eines
Lichtpunktes oder einer Farbverschiebung kommen. Besonders störend
tritt dieser Effekt bei der Verwendung von LED-Anordnungen als Lichtquelle auf,
da LEDs durch auftreffendes Licht zum Leuchten angeregt werden können
bzw. bei LED-Lichtquellen häufig rückwärtige
Reflektoren eingesetzt werden. Neben den bekannten Phantomerzeugern,
die bei der Projektierung vorhersehbar sind, z. B. tiefstehende
Sonne für Signale in Ost-West-Orientierung, treten auch
sporadisch oder unvorhergesehen Quellen für Phantome, z.
B. Fahrzeug- oder Bauscheinwerfer, Reflexion an Oberflächen,
z. B. an verglasten Fronten oder Schneedecken, auf. Damit kann auch
ein Signal, das auf grund des Standortes phantomsicher sein sollte,
phantomanfällig sein.
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Die
nachstehenden Erläuterungen beziehen sich im Wesentlichen
auf Lichtsignale zur Darstellung von Signalbegriffen bei schienengebundenen
Verkehrswegen, ohne dass der beanspruchte Gegenstand auf diese Anwendung
beschränkt sein soll.
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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. 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. Die Naherkennbarkeit
ist bei bodennahen, d. h. niedrigen Lichtsignalen, wesentlich problematischer
als bei Lichtsignalen, die an sehr hohen Masten befestigt sind,
da das Lichtsignal im Nahbereich nach oben abstrahlen muss und somit
der Lichteinfallswinkel von Sonnenlicht und der Beobachtungswinkel
näher zusammentreffen können. Dabei treten insbesondere
an Lichtaustrittsflächen des optischen Systems starke Reflexionen
auf, die zur Entstehung von Lichtphantomen und letztlich zu gefährlichen
Signalbegriffen führen können.
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Generell
wird versucht, den Phantomeffekt durch Blenden, Schuten, Vermeidung
von Ost-West-Orientierung oder durch Wiederholung von kritischen
Signalen zu minimieren. Um dem Phantomeffekt entgegenzuwirken, werden
gemäß
DE
101 07 256 A1 und
DE
29 20 962 C2 Blenden verwendet, um dem einfallenden Phantomlicht
möglichst viele Einfallswege bzw. Einfallswinkel zu nehmen.
Dabei muss in Kauf genommen werden, dass die Abstrahlcharakteristik
nur als einfacher kreis- bzw. ellipsen förmiger Spot realisierbar
ist. Üblicherweise wird dieser Spot mit Hilfe einer Streuscheibe
oder Linse auf die gewünschte Lichtverteilung aufgeweitet. Durch
Brechungen bzw. Beugungen einfallender Phantomlichtstrahlen an der
Streuscheibe bzw. der Linse wird der Lichtpunkt jedoch wieder anfälliger
für den Phantomeffekt.
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Gebräuchlich
sind auch grau eingefärbte Abschlussgläser, die
ein Streusegment für die Signalbegriffsvisualisierung in
den Nahbereich aufweisen, wobei für die Lichtstreuung nach
oben das Streusegment dient und dessen Graufärbung dem
Phantomeffekt entgegenwirkt. Mit dieser Vereinigung der Eigenschaften,
nämlich Lichtstreuung und Reduzierung des Phantomeffektes,
in eine sogenannte Vorsatzoptik entsteht aber zwangsläufig
ein Kompromiss, der dazu führt, dass an den optisch wirksamen Flanken
des Streusegments weiterhin deutliche Lichtreflexionen auftreten,
so dass die Phantomschutzwirkung zumindest für die Gruppe
der bodennahen Lichtsignale, welche im Nahbereich nach oben abstrahlen,
nicht ausreichend ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein bodennahes Lichtsignal
der gattungsgemäßen Art anzugeben, bei dem eine
Beeinträchtigung der Sicherheit infolge des Phantomeffektes
weitgehend vermeidbar ist.
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Erfindungsgemäß wird
die Aufgabe dadurch gelöst, dass das optische System ein
Streuelement in einem Appertursegment des Lichtstromes zur Umlenkung
eines Teillichtstromes in den Nahbereich und eine Lichtaustrittsscheibe
mit Graufilterung zur Phantomlichtreduzierung aufweist. Die Phantomlichtreduzierung
ist dadurch konstruktiv von der Nahbereichsstreuung getrennt. Es
muss kein Kompromiss zwischen der notwendigen Lichtablenkung mittels
Streuung und dem Lichtstärkeverlust durch Graufilterung zur
Phantomreduzierung gefunden werden. Das Streu element und die grau
gefärbte Lichtaustrittsscheibe sind derart hintereinander
angeordnet, dass das Licht zunächst von dem beispielsweise
halbkreisförmigen Streuelement teilweise nach schräg oben
abgelenkt wird und dann der gesamte Lichtstrom durch die graue Lichtaustrittsscheibe
gedämpft wird, wodurch der Phantomeffekt reduziert wird.
In der Lichtaustrittsscheibe selbst befinden sich keine Streuelemente,
die Lichtausbreitung in Richtung Nahbereich und damit auch verstärkte
Phantomlichtreflexionen erzeugen könnten.
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Gemäß Anspruch
2 ist das Streuelement zusätzlich als Graufilterscheibe
ausgebildet. Diese Zusatzmaßnahme verbessert die Phantombekämpfung weiterhin,
wenn zu befürchten ist, dass an dem innerhalb des optischen
Systems angeordneten Streuelement trotzdem Reflexionen entstehen
könnten, die derart stark sind, dass sie auch durch die äußere graue
Lichtaustrittsscheibe wahrgenommen werden könnten. Da das
innere Streuelement nur auf ein Appertursegment des Gesamtlichtstromes
wirkt, verringert dessen Graufärbung die Lichtstärke
auch nur in diesem Appertursegment und betrifft nicht den Gesamtlichtstrom.
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Gemäß Anspruch
3 ist zusätzlich mindestens eine dem Streuelement zugeordnete
Graufilterscheibe vorgesehen. Auf diese Weise können stark unterschiedliche
Anforderungen an die Nahbereichsvisualisierung und an die Phantomreduzierung
realisiert werden. Streuelement, Graufilterscheibe und Lichtaustrittsscheibe
können bedarfsabhängig sehr vielfältig
miteinander kombiniert werden, wodurch insbesondere sehr viele verschiedene
Transmissionswerte zur gezielten Beeinflussung des Phantomverhaltens
ausgewählt werden können.
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Die
Anordnung von Streuelement und zugeordnetem Grauscheibensegment
vereinfacht die Berechnung des Streuelements gegen über
einem Streuelement, welches nur aus einem Graumaterial hergestellt
ist, da bei diesem zusätzlich die Materialdicke als Variable
in die Streuelementberechnung einfließt.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand figürlicher Darstellungen
näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
schematische Seitenansicht einer Lichtverteilung im Nah- und Fernbereich
und
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2 eine
Schnittdarstellung einer Optikkonfiguration.
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1 veranschaulicht
ein bodennahes Lichtsignal LS mit einem ersten Lichtkegel für
den Fernbereich FB und einem zweiten Lichtkegel für den Nahbereich
NB. Das Lichtsignal LS befindet sich neben einem Eisenbahngleis
EG. Dabei ist eine sehr niedrige, bodennahe Montage vorgesehen,
so dass im Nahbereich NB eine Signalbegriffsvisualisierung je nach
Standort des Lichtsignals LS links oder rechts vom Eisenbahngleis
EG entweder nach rechts oben oder nach links oben erfolgen muss.
Um Blendlicht oder Phantomeffekte auszuschalten, ist die übliche vordachartige
Signalschute nicht geeignet, da eine Schute den Nahbereich NB zumindest
teilweise abdecken würde. Hinzu kommt, dass bei der bodennahen
Montage wegen der großen Wahrscheinlichkeit, dass die Blickrichtung
des Triebfahrzeugführers mit dem Sonneneinstrahlwinkel
nahezu übereinstimmt, häufiger und intensiver
Phantomlichterscheinungen auftreten können als bei Lichtsignalmontage
auf sehr hohen Masten, d. h. bei nach unten gerichtetem Nahbereich
NB.
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Um
Phantomlicht besonders effektiv zu bekämpfen, ist das Lichtsignal
LS mit einer in 2 dargestellten Vorsatzoptik
ausgestattet. Dabei ist im Inneren der Vorsatzoptik ein halbkreisförmiges
Streuelement St zur Lichtauskopplung in den Nahbereich NB vorgesehen,
das auch bei sehr ungünstigen Phantombedingungen nicht
direkt von Fremdlicht getroffen werden kann, wodurch reflektiertes
Phantomlicht den Nahbereich NB überblenden könnte.
Die Vorsatzoptik ist mit einer kreisförmigen Lichtaustrittsscheibe
Li verschlossen. Diese ist direkt dem Phantomlicht zugewandt und
mit einer Graufilterung versehen, welche auftreffendes Phantomlicht
weitgehend absorbiert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10107256
A1 [0005]
- - DE 2920962 C2 [0005]