Светофор светодиодный железнодорожный
Полезная модель направлена на повышение помехозащищенности, осуществление более полного контроля трудоспособности устройства, расширение его функциональных возможностей и обеспечение надежности работы устройства, его универсальность при одновременном упрощении его эксплуатации и может быть использована как регулирующее или предупреждающее устройство, которое устанавливают вдоль маршрута прохождения железнодорожного транспорта и на железнодорожных переездах. Светофор светодиодный железнодорожный содержит корпус, установленный на нем формирователь светового потока, размещенные в корпусе источник света с заданным цветом свечения в виде по меньшей мере одной светодиодной матрицы, источник питания с выпрямителем, устройство согласования с системой железнодорожной автоматики. Источник питания дополнительно снабжен защитным узлом, выход которого соединен с входом выпрямителя, а также стабилизатором, вход которого соединен с выходом выпрямителя, а выход - с входом светодиодной матрицы и входом устройства согласования с системой железнодорожной автоматики, устройство согласования с системой железнодорожной автоматики выполнено в виде последовательно соединенных блока контроля, нагрузочного блока и аварийного блока, при этом выход устройства согласования с системой железнодорожной автоматики соединен со вторым входом защитного узла источника питания, нагрузочный блок и аварийный блок соединены с выходом выпрямителя. Светофор светодиодный железнодорожный может быть также снабжен второй светодиодной матрицей, содержащей стабилизатор, первый вход которого соединен с выходом выпрямителя, а второй вход - с выходом нагрузочного блока. 1 с.п. ф-лы, 1 з.п. ф-лы, 1 фиг.
Полезная модель относится к области световой сигнализации, а именно, к светофорам железнодорожным и может быть использована в качестве регулирующего или предупреждающего устройства, которое устанавливают вдоль маршрута следования железнодорожного транспорта и на железнодорожных переездах.
Наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности и достигаемому результату является светофор светодиодный железнодорожный (см. патент РФ на полезную модель 
27313, MПK7B61L 5/18, заявл. 25.10.2002 г., опубл. 20.01.2003 г.), содержащий корпус, установленный на нем формирователь светового потока, размещенные в корпусе источник света с заданным цветом свечения в виде, по крайней мере, одной светодиодной матрицы, источник питания с выпрямителем, устройство согласования с системой железнодорожной автоматики.
Известное устройство содержит в качестве источника питания выпрямитель, а устройство согласования с системой железнодорожной автоматики выполнено в виде двух ключей, параллельно включенных к источнику питания и последовательно включенных к источнику сигнала. При этом устройство согласования с системой железнодорожной автоматики подключено с одной стороны к источнику питания (выпрямителю), а с другой стороны к светодиодной матрице.
Однако известное устройство не позволяет осуществить полный контроль работоспособности светофора светодиодного железнодорожного, имеет ограниченную помехозащищенность и функциональные возможности, и не обеспечивает надежной работы известного устройства и его универсальность.
Это связано с тем, что в случае возникновения на входе светофора повышенного напряжения вследствие электромагнитных наводок (гроза, неполадки от работы силового электрооборудования), выхода из строя устройств железнодорожной автоматики, ошибочных действий обслуживающего персонала, возможен выход из строя блока питания что, в свою очередь, приведет к работе светодиодов в запредельных режимах и в дальнейшем к выходу их из строя.
Кроме того, устройство согласования с системой железнодорожной автоматики ограничивает функциональные возможности и не обеспечивает безопасность эксплуатации светофора в целом, поскольку в случае выхода из строя любого элемента известного устройства возможна ситуация «тяжелого отказа», т.е. светофор при подаче номинального напряжения питания не обеспечивает подачу светового сигнала, а система железнодорожной автоматики интерпретирует его состояние как исправное.
При этом подключение известного светофора к существующим вариантам схем железнодорожной автоматики, в частности к схемам, в которых используют сигнальные трансформаторы не всегда возможно, поскольку для некоторых схем необходима доработка или переработка устройства.
В основу технического решения поставлена задача усовершенствования светофора светодиодного железнодорожного, в котором заявляемая совокупность элементов устройства, введение новых элементов, взаимное расположение элементов устройства позволяют повысить помехозащищенность, осуществить более полный контроль работоспособности устройства, расширить его функциональные возможности и, за счет этого, обеспечить надежность работы заявляемого устройства, его универсальность при одновременном упрощении его эксплуатации.
Поставленная задача решается тем, что в известном светофоре светодиодном железнодорожном, содержащем корпус, установленный на нем формирователь светового потока, размещенные в корпусе источник света с заданным цветом свечения в виде, по крайней мере, одной светодиодной матрицы, источник питания с выпрямителем, устройство согласования с системой железнодорожной автоматики, новым, согласно заявляемому техническому решению, является то, что источник питания дополнительно снабжен защитным узлом, выход которого соединен с входом выпрямителя, а также стабилизатором, вход которого соединен с выходом выпрямителя, а выход - с входом светодиодной матрицы и входом устройства согласования с системой железнодорожной автоматики, устройство согласования с системой железнодорожной автоматики выполнено в виде последовательно соединенных блока контроля, нагрузочного блока и аварийного блока, при этом, выход устройства согласования с системой железнодорожной автоматики соединен со вторым входом защитного узла источника питания, а нагрузочный блок и аварийный блок соединены с выходом выпрямителя.
Новым является также то, что светофор светодиодный железнодорожный может быть снабжен второй светодиодной матрицей, содержащей стабилизатор, первый вход которого соединен с выходом выпрямителя, а второй вход - с выходом нагрузочного блока.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого устройства и достигаемым техническим результатом, состоит в том, что заявляемая совокупность признаков, а именно:
- снабжение источника питания защитным узлом, выход которого соединен с входом выпрямителя;
- снабжение источника питания стабилизатором, вход которого соединен с выходом выпрямителя, а выход - с входом светодиодной матрицы и входом устройства согласования с системой железнодорожной автоматики;
- выполнение устройства согласования с системой железнодорожной автоматики в виде последовательно соединенных блоков контроля, нагрузочного блока и аварийного блока;
- соединение выхода устройства согласования с системой железнодорожной автоматики со вторым входом источника питания, а нагрузочного блока и аварийного блока - с выходом выпрямителя;
в совокупности с известными признаками обеспечивает повышение помехозащищенности, расширение функциональных возможностей устройства, надежность работы светофора светодиодного железнодорожного, его универсальность при одновременном упрощении его эксплуатации.
Это объясняется следующим.
Одновременное введение в источник питания защитного узла и стабилизатора, выполнение устройства согласования с системой железнодорожной автоматики в виде последовательно соединенных блока контроля, нагрузочного блока и аварийного блока, а также заявляемые связи между элементами устройства позволяют осуществить более полный контроль работоспособности светофора, повысить помехозащищенность, расширить функциональные возможности, что обеспечивает повышение надежности работы устройства, его универсальность.
Дополнительное введение в источник питания защитного узла позволяет гасить избыточную электрическую мощность, не пропуская ее в схему при превышении определенного порога входного напряжения и отключать устройство от линии питания при внештатной ситуации, что позволяет обеспечить грозозащиту всего устройства, защиту устройства от перенапряжения, при выходе из строя элементов системы железнодорожной автоматики или ошибочных действиях обслуживающего персонала. Это обеспечивает универсальность, повышает помехозащищенность и, в конечном итоге, обеспечивает надежность работы всего устройства.
Наличие стабилизатора способствует тому, что на светодиодную матрицу подается строго нормированный ограниченный ток. Это происходит за счет того, что если сила тока меньше допустимого для светодиодной матрицы, активный элемент стабилизатора находится в режиме насыщения и переходит в активный режим, когда ток достигает необходимого значения. При дальнейшем росте напряжения стабилизатор гасит на себе весь излишек входного напряжения, таким образом, оптимизируя ток, поступающий на светодиодную матрицу и обеспечивая надежность работы всего устройства.
Выполнение устройства согласования с системой железнодорожной автоматики в виде последовательно соединенных блока контроля, нагрузочного блока, т.е. в виде динамически управляемой однокаскадной нагрузки, которая управляется сигналом, подаваемым на светодиодную матрицу, а также аварийного блока, обеспечивает надежность работы устройства и его универсальность. Это связано с тем, что при работе устройства согласования с системой железнодорожной автоматики обеспечивается суммарное потребление тока устройством при штатном и внештатном режимах работы устройства в целом на уровне, достаточном для корректного функционирования системы железнодорожной автоматики без возникновения «тяжелых отказов», а также формирования управляющих сигналов для защитного узла и стабилизатора аварийной матрицы.
Такое выполнение устройства согласования с системой железнодорожной автоматики позволяет подключать светофор светодиодный железнодорожный к питающей линии, как через огневое реле, так и через сигнальные трансформаторы, что значительно расширит область использования заявляемого устройства, вследствие обеспечения им универсальности согласования его работы со всеми существующими схемами систем железнодорожной автоматики, имеющимися в Украине. В результате обеспечивается более полный контроль работоспособности устройства, надежность и универсальность его работы при одновременном упрощении его эксплуатации.
Светофор светодиодный железнодорожный может быть снабжен второй светодиодной матрицей, содержащей стабилизатор, первый вход которого соединен с выходом выпрямителя, а второй вход - с выходом нагрузочного блока, что позволяет включать стабилизатор при выходе из строя основного стабилизатора. Наличие в заявляемом устройстве второй светодиодной матрицы также способствует увеличению надежности устройства за счет обеспечения его работы в аварийных условиях, например, при отсутствии подачи напряжения на основную светодиодную матрицу. В этом случае, светофор продолжает выполнять свою основную функцию - подачу светового сигнала, а система железнодорожной автоматики формирует сигнал тревоги.
При этом, использование заявляемого устройства исключает «тяжелый отказ» системы железнодорожной автоматики, когда прекращение свечения светофора при подаче на него номинального питающего напряжения не приводит к формированию сигнала тревоги.
Сущность заявляемого устройства подтверждается чертежом, где на фиг.1 схематически изображен светофор светодиодный железнодорожный.
Светофор светодиодный железнодорожный содержит размещенные в корпусе (на фиг. не показан) источник 1 питания, включающий защитный узел 2, выпрямитель 3, стабилизатор 4, соединенный со светодиодной матрицей 5, которая включает параллельно соединенные элементы, каждый из которых содержит по меньшей мере один светодиод 6, причем каждый из светодиодов 6 последовательно соединен с соответствующим токозадающим устройством 7. Светофор содержит также устройство 8 согласования с системой железнодорожной автоматики, выполненное в виде последовательно соединенных блока 9 контроля, нагрузочного блока 10 и аварийного блока 11. При этом выход защитного узла 2 соединен с входом выпрямителя 3, вход стабилизатора 4 соединен с выходом выпрямителя 3, а выход стабилизатора 4 - с входом светодиодной матрицы 5 и входом устройства 8 согласования с системой железнодорожной автоматики, выход которого соединен со вторым входом защитного узла 2 источника 1 питания, а нагрузочный блок 10 и аварийный блок 11 соединены с выходом выпрямителя 3.
Светофор может также содержать вторую светодиодную матрицу 12 со светодиодами 6 и токозадающими устройствами 7, а также регулируемый устройством 8, стабилизатор 13, первый вход которого соединен с выходом выпрямителя 3, а второй вход - с выходом нагрузочного блока 10.
Заявляемый светофор светодиодный железнодорожный работает следующим образом. Подача напряжения осуществляется через обмотку огневого реле или с выходов сигнального трансформатора (на фиг. не показаны) системы железнодорожной автоматики на защитный узел 2. Защитный узел 2 источника 1 питания защищает заявляемое устройство от перенапряжений, возникающих от электромагнитных наводок (например, от грозового разряда, неисправностей от работы силового электрооборудования), от возможного выхода из строя оборудования систем железнодорожной автоматики, а также ошибок обслуживающего персонала. Кроме того, защитный узел 2 по сигналу от устройства 8 согласования с системой железнодорожной автоматики обеспечивает отключение электрических цепей светофора от линии питания при внештатной ситуации (например, при отсутствии напряжения на входе светодиодной матрицы 5) и, тем самым, обеспечивает формирование системой железнодорожной автоматики сигнала о неисправности светофора. Затем напряжение подается на вход выпрямителя 3, что обеспечивает получение постоянного пульсирующего напряжения, необходимого для работы светодиодной матрицы 5, при этом ограничение тока ее работы обеспечивает стабилизатор 4. Далее ток от источника 1 питания подается на светодиодную матрицу 5, которая формирует поток монохроматического света (например, красного цвета) за счет включения светодиодов 6, соединенных с токозадающими устройствами 7, который проходит сквозь формирователь светового потока, например линзу, или рассеиватель и обеспечивает включение сигнального огня светофора. При этом сигнал с выхода стабилизатора 4 через блок 9 контроля, который анализирует состояние напряжения на выходе стабилизатора 4, подается на нагрузочный блок 10 устройства 8 согласования с системой железнодорожной автоматики. Нагрузочный блок 10 увеличивает общий ток потребления устройства до величины, необходимой для срабатывания сигнализации железнодорожной автоматики, которая в свою очередь выдает сигнал об исправности светофора.
В случае отсутствия напряжения на выходе стабилизатора 4 (на входе светодиодной матрицы 5) нагрузочный блок 10 снижает ток потребления и обеспечивает, в зависимости от схемы железнодорожной автоматики, или включение аварийного блока 11, в результате чего, происходит формирование сигнала отключения для защитного узла 2 источника 1 питания, или включение второй светодиодной матрицы 12 со стабилизатором 13, которая может выполнять функцию аварийной. В любом из этих случаев, величина тока потребления устройства оказывается достаточной для формирования системой железнодорожной автоматики сигнала об неисправности светофора. При нахождении светофора в «холодном состоянии» нагрузочный блок 10 обеспечивает общее потребление устройством тока на уровне, достаточном для срабатывания системы железнодорожной автоматики и исключения ложной засветки светодиодов.
Промышленная применимость заявляемого устройства подтверждается возможностью изготовления светофора светодиодного железнодорожного из известных комплектующих изделий с помощью известных технологий.
Таким образом, заявляемый светофор светодиодный железнодорожный надежен в работе, универсален, прост в эксплуатации, что позволит ему найти широкое применение для обеспечения безопасности движения железнодорожного и автомобильного транспорта.
1. Светофор светодиодный железнодорожный, содержащий корпус, установленный на нем формирователь светового потока, размещенные в корпусе источник света с заданным цветом свечения в виде, по крайней мере, одной светодиодной матрицы, источник питания с выпрямителем, устройство согласования с системой железнодорожной автоматики, отличающийся тем, что источник питания дополнительно снабжен защитным узлом, выход которого соединен с входом выпрямителя, а также стабилизатором, вход которого соединен с выходом выпрямителя, а выход - с входом светодиодной матрицы и входом устройства согласования с системой железнодорожной автоматики, устройство согласования с системой железнодорожной автоматики выполнено в виде последовательно соединенных блока контроля, нагрузочного блока и аварийного блока, при этом выход устройства согласования с системой железнодорожной автоматики соединен со вторым входом защитного узла источника питания, а нагрузочный блок и аварийный блок соединены с выходом выпрямителя.
2. Светофор светодиодный железнодорожный по п.1, отличающийся тем, что он снабжен второй светодиодной матрицей, содержащей стабилизатор, первый вход которого соединен с выходом выпрямителя, а второй вход - с выходом нагрузочного блока.
