Главная страница
Навигация по странице:

  • 1-4. МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКАЯ ДАЛЬНОСТЬ ВИДИМОСТИ КАК ЧАСТНЫЙ СЛУЧАЙ ОПТИЧЕСКОЙ ДАЛЬНОСТИ ВИДИМОСТИ

  • 10-балльная шкала метеорологической дальности видимости

  • НОРМИРОВАНИЕ СВЕТОСИГНАЛЬНЫХ УСТАНОВОК 2-1. ВЫБОР НОРМИРУЕМЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

  • 2-2. ВЫБОР УРОВНЯ ХАРАКТЕРИСТИК ЦВЕТНОСТИ И ПРЕРЫВНОСТИ СВЕТОВЫХ СИГНАЛОВ

  • С. В. Батусов светосигнальные установки


    Скачать 2.35 Mb.
    НазваниеС. В. Батусов светосигнальные установки
    Анкор167003 (1).doc
    Дата09.01.2018
    Размер2.35 Mb.
    Формат файлаdoc
    Имя файла167003 (1).doc
    ТипКнига
    #10601
    страница3 из 11
    1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

    Д
    ля дневных условий наблюдения сигнальных знаков воспринимаемая дополнительная яркость за счет рассеянного света в атмосферных слоях может определяться соотношением, полученным из рассмотрения схемы, приведенной на рис. 1-6. В этой схеме солнечный луч пронизывает атмосферу в направлении угла φ по отношению к линии зрения наблюдателя. Для элементарного объема атмосферы dV=ΔSdx, расположенного на расстоянии x от наблюдателя, получим выражение светового потока, задержанного в указанном объеме и рассеянного им (без учета поглощенной части), в виде.

    (1-11)

    Световой поток этот, пропорциональный показателю ослабления света α, световому потоку, подошедшему к данному объему и определяемому произведением освещенности E на элементарную площадку ΔS, ограничивающую объем dV, а также пропорциональный про­тяженности атмосферного слоя dx/cosφ, является исходной величиной при определении яркости атмосферных слоев. Яркость эта по направлению нормали к площадке ΔS представится в виде

    (1-12)

    а приведенная к глазу наблюдателя  

    (1-12а)

    Рассматривая совместно уравнения (1-11) и (1-12а), получим:

    (1-12б)

    Суммированием этих яркостей элементарных атмосферных слоев за счет рассеянного света вдоль линии зрения наблюдателя на протяжении от x=0 до x=l получим:

    (1-13)

    Для нижних слоев атмосферы, когда линия зрения наблюдателя имеет направление, практически совпадающее с горизонтом, а оптические свойства атмосферы и уровень плотности естественного света E в этих условиях можно принять заданными, наиболее характерными для данной местности и времени, т. е. f(φ) и E, заданными постоянными значениями, воспринимаемая яркость атмосферных слоев за счет рассеянных лучей в них представится в виде

    (1-13а)

    Здесь при малых углах φ (большие расстояния) cosφ=l,0. Решение приведенного в уравнении (1-1 За) интеграла и всего уравнения представится в виде

    (1-13б)

    При достаточно больших расстояниях l, когда выражение e-al стремится к нулю, яркость, определяемая приведенным уравнением, будет характеризовать яркость неба у горизонта, т. е.

    (1-14)

    Э
    то выражение получило название «световоздушный коэффициент».

    Яркость неба у горизонта, таким образом, легко определится, если известны значения освещенности от естественного света E и функция рассеяния f(φ). С учетом световоздушного коэффициента Lн воспринимаемая в точке наблюдения яркость атмосферных однородных слоев за счет рассеянного света в них представится в виде

    (1-13в)

    Уравнение это, впервые выведенное Кошмидером [6], принято называть световоздушным уравнением. В диссертационной работе В. А. Хохлова [7] показано, что это уравнение применимо и при неоднородной плотности атмосферных слоев у поверхности земли.

    Воспринимаемая в точке наблюдения яркость атмосферных слоев за счет рассеянного света в них, выраженная в долях яркости неба у горизонта:

    (1-13г)

    характеризует удаленность видимого горизонта (рис. 1-7). При плохой погоде (τуд≤10%) видимый горизонт из-за рассеяния света в атмосфере приближается к наблюдателю.

    1-4. МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКАЯ ДАЛЬНОСТЬ ВИДИМОСТИ КАК ЧАСТНЫЙ СЛУЧАЙ ОПТИЧЕСКОЙ ДАЛЬНОСТИ ВИДИМОСТИ

    Используя уравнения (1-4) и (1-5) и световоздушное уравнение (1-13в), можно проводить расчеты оптической дальности видимости сигнальных фигур (знаков). При этих расчетах воспринимаемые в точке наблюдения яркости рассматриваемых объектов и их фонон определяются уравнениями

    (1-15)

    (1-15а)

    где Lзн и Lф — как и ранее, истинные яркости знаков и их фонов, a Dзн и Dф — расстояния, с которых они рассматриваются. Эти расстояния влияют как на потери света (τD = e-aD), так и на рассеяние его в атмосфере (L´D).

    Для темного объекта наблюдения, например Lзн0, находящегося на расстоянии D от наблюдателя, воспринимаемая им яркость поверхности рассматриваемого объекта представится в виде

    (1-16)

    Следовательно, яркость эта будет определяться лишь яркостью атмосферных слоев за счет рассеяния в них на участке D. При наблюдении такого темного объекта на фоне нёба (L´ф=Lн) воспринимаемый в точке наблюдения контраст между, ними принимает значение

    (1-17)

    По данным значениям порогового контраста в заданных условиях наблюдения k'=k'п предельное расстояние, на котором темный объект на фоне неба становится невидимым, определится уравнением

    (1-18)

    В дневных условиях наблюдения и при достаточно больших угловых размерах рассматриваемого объекта (γ≥0,5°) пороговый контраст принимает значение порядка k´п=0,02. При этих условиях предельное расстояние Dпр представится в виде

    (1-18а)

    Указанное предельное расстояние, дальше которого при заданных условиях наблюдения и состояния атмосферы наблюдаемый темный объект относительно больших размеров (γ≥0,5°) полностью сливается с фоном (небом), принято называть метеорологической дальностью видимости (МДВ) и обозначать Dм. Метеорологическая дальность видимости является частным случаем оптической дальности видимости. Она однозначно связана с прозрачностью атмосферы и не зависит в явном виде от яркости неба, в частности от положения солнца на небе. Следовательно, метеорологическая дальность видимости может полностью характеризовать оптические свойства атмосферы.

    В практике метеослужбы принято весь диапазон изменений МДВ делить на определенное число интервалов, на границе которых и располагаются темные объекты наблюдения (возвышенности, темный лес, башни и другие искусственные сооружения). Интервалы эти выражаются преимущественно 10-балльной шкалой, приведенной в табл. 1-2.

    Таблица 1-2

    10-балльная шкала метеорологической дальности видимости

    Балл или код МДВ

    Пределы МДВ Dм

    Глазомерная оценка

    Показатель ослабления света в воздухе α, 1/км

    Удельная прозрачность атмосферы τуд

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    0—50 м

    50 200 м

    200 500 м

    500.-1000 м

    1—2 км

    2—4 км

    4—10 км

    10—20 км

    20—50 км

    >50 км

    Очень сильный туман

    Сильный туман

    Заметный туман

    Слабый туман

    Очень сильная дымка

    Сильная дымка

    Заметная дымка

    Слабая дымка

    Хорошая видимость

    Отличная видимость

    78,3

    78,3—19,5

    19,5—7,8

    7,8—3,9

    3,9—1,9

    1,9—0,97

    0,97—0,39

    0,39—0,19

    0,19—0,078

    <0,078

    10-31

    10-34—10-8,5

    10-8,5 410-4

    10-4—0,020 0,02—0,140

    0,140 0,376

    0,376—0,676

    0,676—0,822

    0,822—0,925

    >0,925




    Полученную расчетным путем по уравнению (1- 18а) МДВ при заданном значении показателя рассеяния а принято называть расчетной МДВ и обозначать

    (1-18б)

    В отличие от МДВ, значение которой приводится в ежедневных метеосводках только в определенном диапазоне (табл. 1-2), расчетное значение ее может быть задано каким-либо одним значением, что является удобным в расчетных операциях.

    В последнее время для определения количественного уровня МДВ делаются попытки использовать специальные измерительные установки для автоматической записи прозрачности атмосферы. Записи таких данных представляют большой практический интерес.

    Глава вторая

    НОРМИРОВАНИЕ СВЕТОСИГНАЛЬНЫХ УСТАНОВОК
    2-1. ВЫБОР НОРМИРУЕМЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

    Строительные нормы и правила (СНиП) представляют собой общегосударственный документ, которым руководствуются все, кто связан с разработкой и внедрением осветительных установок. Несколько иное положение имеется с нормированием количественных и качественных характеристик других разновидностей светотехнических установок. Для большинства из них имеются лишь так называемые отраслевые или ведомственные рекомендации и руководящие указания для проектировщиков.

    По отраслевому принципу регламентируются и светосигнальные установки. В каждой отрасли народного хозяйства, где проектируются и создаются такие установки, имеются рекомендации по норми­руемым характеристикам и их уровням. Сами же эти уровни берутся по данным специально организуемых исследований в лабораторных и натурных условиях наблюдения. По этим исследованиям с привлечением работников отрасли, где создаются светосигнальные установки, находят уровни геометрических и светотехнических характеристик (воспринимаемых контрастов, освещенности на зрачке глаза наблюдателя и др.) на пределе видимости и различимости предъявляемых сигналов. Полученные таким образом данные соответствуют практическим порогам. Переход же к данным для расчетных значений этих уровней обычно осуществляется путем введения в полученные данные исследований коэффициента запаса. Вследствие удаленности объектов наблюдения в светосигнальных установках ограничиваются небольшим запасом пороговых уровней, диктуемым экономией расхода электроэнергии и практической целесообразностью. Этот коэффициент запаса различными исследователями рекомендуется брать в пределах 3—10. Так, по данным А. В. Луизова [8, с. 146] для светосигнальных установок коэффициент запаса принят равным 8.

    Как уже указывалось (см. § ;1-2), основной эксплуатационной характеристикой светосигнальных установок является дальность действия светового сигнала. Существенную роль при этом играют светотехнические характеристики светосигнального оборудования данной установки, состояние среды, через которую проходит излучение, несущее световой сигнал, и свойства и состояние глаза (приемника). Все это приводит к необходимости нормирования (выбора уровня) следующих характеристик:

    а) цветности излучения, несущего световой сигнал;

    б) ритма прерывности и времени предъявления сигнала глазу (приемнику);

    в) оптических свойств среды — атмосферы, через которую проходит сигнал;

    г) формы и размеров сигнальных фигур (знаков) и уровня воспринимаемых контрастов между этими фигурами и их фоном;

    д) освещенности на зрачке глаза наблюдателя (приемника) от сигнала.
    2-2. ВЫБОР УРОВНЯ ХАРАКТЕРИСТИК ЦВЕТНОСТИ И ПРЕРЫВНОСТИ СВЕТОВЫХ СИГНАЛОВ

    Цвет в световом сигнале в равной мере широко используется как в сигнальных огнях, так и в сигнальных фигурах (знаках). Выбор оптимальных характеристик цвета сигнала обусловлен наибольшей надежностью его различения и сохранения постоянства в продолжении всего времени наблюдения в заданных условиях. Этому требованию более других удовлетворяет красный цвет, так как он при равных условиях наблюдения распознается надежнее' по сравнению с другими цветами (рис. 2-1) и для него совпадают световой и цветовой пороги восприятия. Красный цвет легко получить, используя распространенные источники света, светофильтры и краски, и к тому же он меньше рассеивается в атмосферных слоях. Красный цвет поэтому является оптимальным цветом светового сигнала и используется в наиболее ответственных случаях (путь занят, имеется препятствие, авария, выход из рабочего режима и т. п.). При многоцветной сигнализации стремятся к тому, чтобы отдельные цвета не смешивались. Мерой такого отличия является количество порогов цветового контраста [1; ч. 2, с. 267—269]. Как показывают исследования, наиболее удалены от красного цвета по цветовому контрасту и потому надежнее различаются желтые и зеленые цвета. Эти так называемые международные сигнальные цвета в отдельных случаях дополняются оранжевыми и синими цветами.

    П
    о данным многих исследований для трех основных сигнальных цветов средние значения пределов изменения цветового тона представляются в следующем виде [9, с. 146—147]: λкр≥615, λж=572585; λ3=505545, λс=440485 им при оптимальных или типичных значениях их, равных λκρ=640, λж=580, λз=520 и λс=470 им. При использовании цветных сигналов на практике до­пустимые отклонения по цветовому тону, а также по чистоте данного цвета сигнала наносятся на цветовой график х, у (рис. 2-2), на котором поля допусков ограничиваются четырьмя угловыми точками: x1y1; x2y2; x3y3; x4y4.

    По международному соглашению [1, ч. 2, с. 350] пределы допустимых вариаций значений характеристик цветности основных сигнальных цветов на всех видах транспорта регламентируются следующими координатами цветности, приведенными в табл. 2-1:

    Таблица 2-1

    Допуски на изменения цветности основных сигнальных цветов

    Цвет сигнального огня

    Координаты цветности

    x1

    y1

    x2

    y2,

    x3

    y3

    x4

    y4

    Красный

    Желтый

    Зеленый

    Синий

    Белый

    0,735

    0,610

    0,022

    0,091

    0,425

    0,265

    0,390

    0,420

    0,133

    0,375

    0,705

    0,545

    0,241

    0,144

    0,425

    0,295

    0,455

    0,746

    0,030

    0,405

    0,700

    0,527

    0,240

    0,165

    0,300

    0,295

    0,442

    0.420

    0,065

    0,330

    0,725

    0,595

    0,300

    0,160

    0,300

    0,267

    0,390

    0,490

    0,199

    0,0300
    1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11
    написать администратору сайта