Обеспечение надежности работы светосигнальной установки

5-1. ЭЛЕМЕНТЫ СВЕТОСИГНАЛЬНЫХ УСТАНОВОК И ТРЕБОВАНИЯ К НИМ

К элементам, составляющим светосигнальную установку в целом, относятся:

а) светосигнальный прибор или источник света, непосредственно создающий сигнальный огонь или высвечивающий сигнальную фигуру;

б) сигнальные знаки в виде плоскостных или объемных фигур, различных по форме и размерам;

в) источник питания светосигнальных средств, обеспечивающий непрерывную работу светосигнальной установки в заданное время;

г) устройства автоматического управления работой светосигнальной установки;

д) устройства для ,размещения и крепления сигнальных фигур и светосигнального прибора, а также остального светосигнального оборудования.

Нормальная и эффективная работа светосигнальной установки зависит прежде всего от светосигнального прибора и осветительного устройства как основных элементов ее. При их помощи создается нужный сигнал, от них зависит дальность действия сигнала и больше всего зависит надежность подачи (создание) сигнала и экономичность ;всей установки. Поэтому и требования к ним должны особенно тщательно выполняться. Светосигнальные приборы и осветительные устройства, обладающие заданными характеристиками, должны (быть надежными, прочными и стойкими в эксплуатации не только в закрытых или изолированных помещениях (на маяках, например), но и на открытом воздухе при любом состоянии погоды и при любых неизбежных механических воздействиях в виде ветра, качки, сотрясений, ударов и т. п. Они должны допускать легкий и быстрый осмотр и обслуживание, а при необходимости — смену вышедшей из строя лампы, протирку стекол, фокусировку светооптической системы и установление осевого луча по заданному направлению. Такие приборы и устройства являются массивными и пылеводонепроницаемыми, а также снабжаются деталью для крепления их на специальных сооружениях или на существующих сигнальных знаках.

Вмаячных установках светосигнальные приборы имеют некоторую защиту от воздействия атмосферы за счет фонарной части маяка, в большинстве же светосигнальных установок на транспорте такие приборы размещаются на открытом воздухе. Использование линзовых оптических систем с гладкой внешней поверхностью обеспечивает надежность работы и поддержание постоянства светотехнических характеристик этих установок. Разнообразные по форме и ,размерам они применяются как отдельно, так и в комбинации с отражателями.

В светофорах за счет попадания на их оптическую систему прямых солнечных лучей или лучей посторонних световых приборов может появиться ложный сигнал. Это (возможно прежде всего в светофорах, где каждый цветной сигнал создается отдельной светооптической системой, особенно с отражательной оптикой (рис. 5-1,а). Для устранения ложного сигнала используют специальные козырьки, экранирующие доступ света от посторонних источников света на оптическую систему светофора. Применение таких козырьков следует рассматривать как вспомогательный или дополнительный способ устранения ложного сигнала. Основной же способ устранения ложного сигнала должен базироваться на самой светооптической системе светофора.

Из существующих светооптических систем этому условию лучше всего удовлетворяет система прожекторного светофора (рис. 5-1,6). В нем все проникшие внутрь лучи солнца или посторонних световых приборов будут проходить через установленный там светофильтр, что только усилит действующий сигнал. Лишь в отдельных случаях на этот сигнал могут наложиться отраженные от наружной поверхности линзы или защитного стекла, падающие на них лучи света, в результате чего может измениться цветность сигнала (красный, например, разбавляясь белым, может оказаться оранжевым или желтым). Очевидно, этим же свойством будут обладать все оптические системы, комбинирующиеся с одной лампой и сменным светофильтром, установленным на выходе системы.

Кроме ламп накаливания, в светосигнальных установках используются и газоразрядные источники света: импульсные лампы, высоковольтные трубки, дающие цветное излучение. Обладая протяженным светящим телом, такие трубки находят применение лишь в установках с относительно малой дальностью действия светового сигнала (в пределах 2—4 км). Впервые примененные в створных установках .на канале им. Москвы, такие источники света стали применяться в створах на всех других водохранилищах и частично на речных путях и на аэродромах. Преимущества их заключаются прежде всего в их форме (светящая линия), в цветности излучения и экономичности. Однако они громоздки, подвержены механическим повреждениям более других источников и требуют преобразователей напряжения. В светосигнальных установках до настоящего времени используют и газовые горелки с ацетиленом при открытом пламени и с калильной сеткой при использовании сжиженного пропана. Для сжигания газа и надежной работы установки с ним ,разработана и проверена длительной работой четко действующая аппаратура с автоматическим включением питания и созданием проблесков сигнального огня. Учитывая доступность и малую стоимость горючего газа, имеет смысл в отдельных случаях осуществить попытку использовать газ в светосигнальной установке. Это важно прежде всего с точки зрения сопоставления светотехнических и экономических показателей установок с газовыми и электрическими источниками света.

Для питания светосигнальных установок наиболее приемлемыми все же являются электрические сети общего пользования. Из автономных источников наиболее эффективными могут оказаться ветроэлектрические и гидроэлектрические генераторы, а также полупроводниковые преобразователи солнечной энергии, работающие в буфере с аккумуляторами. Опыт работы маяка «Зональный» на Рыбинском водохранилище с питанием от полупроводникового преобразователя солнечной энергии показывает, что такой автономный источник питания может использоваться и на других светосигнальных установках.

Для тех же целей уже находят применение ядерные батареи, в которых энергия распада радио активных изотопов ,непосредственно преобразуется в электрическую энергию. Такого рода источник питания используется, например, да атомном маяке на Балтике. На нем смонтированы два радиоизотопных термоэлектрических генератора, рассчитанных на несколько лет непрерывной работы.

Характерные для данного светового сигнала отличительные признаки, в частности форма, положение и пространственная ориентировка сигнальной фигуры, не должны изменяться при любых условиях их наблюдения. Так, для сигнальных знаков (фигур), воспринимаемых с любых направлений пространства, указанным требованиям могут удовлетворять лишь объемные фигуры в виде шара и многогранника. Для сигнальных знаков кругового действия, помимо указанных фигур, могут использоваться цилиндр, конус и многогранная пирамида. Для створных и отчасти секторных ,знаков форма сигнальной фигуры может быть принята практически любой, так как по отношению к ней наблюдатель перемещается в пределах небольших углов.

Сигнальные огни с наибольшей надежностью воспринимаются в том случае, когда они обладают характерными для них признаками в виде цветности или прерывности. Цветность сигнала в процессе эксплуатации светосигнальной установки может меняться как по причине изменения спектральных характеристик источника света и светофильтров в приборе, так и за счет изменения спектральных характеристик атмосферных слоев, через которые проходит сигнал. Для проверки цветности данного светового сигнала используют расчетные уравнения координат цвета х', у', z' и цветности х, у [1, ч. 2, с. 290—302]. Полученные по расчетам значения коор­динат цветности х и у наносят затем на цветовой график х, у, где по положению найденной точки определяют характеристику данной цветности и соответствие ее принятым нормам.

Прерывные сигнальные огни при питании с разрывами, кроме более надежного восприятия их, обладают по сравнению с постоянными огнями меньшим расходом электроэнергии [13, с. 54—56].

5-2. АВТОМАТЫ УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ СВЕТОСИГНАЛЬНЫХ УСТАНОВОК

Для большей надежности создания и передачи светового сигнала в светосигнальных установках используют автоматы. К ним предъявляется ряд требований: возможность автоматической замены рабочего источника света в случае выхода его из строя запасным, выключение рабочего источника света на светлое время суток, когда ориентиром служат сигнальные знаки (фигуры) и побочные предметы, как это имеет место на водных путях, и, наконец, создание светового сигнала прерывного действия с заданными характеристиками [30, с. 77—84].

Необходимые для указанных целей автоматы могут работать либо от того же источника, что питает и сигнальную лампу, либо от автономного источника питания, либо под воздействием дневного света, энергии текущей воды и др. Лишь с появлением полупроводниковых приборов стало возможным создавать такие автоматы более надежными и экономичными по своим эксплуатационным характеристикам. Для них используют свойства полупроводников резко менять сопротивление при их облучении, а также свойства полупроводниковых приборов «открывать» и «закрывать» доступ электрическому току через них при наложении на их электроды напряжения разной полярности. В зависимости от назначения различают автоматы: лампоменятели, дневные выключатели и проблескаторы или проблесковые автоматы.