Главная страница
Навигация по странице:

  • Рекомендация ИКАО по уровню МДВ

  • 2-4. ВЫБОР УРОВНЕЙ УГЛОВЫХ РАЗМЕРОВ И КОНТРАСТОВ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ВОСПРИЯТИЕ СИГНАЛЬНЫХ ОГНЕЙ И ЗНАКОВ

  • 2-5. ВЫБОР УРОВНЯ ОСВЕЩЕННОСТИ НА ЗРАЧКЕ ГЛАЗА НАБЛЮДАТЕЛЯ

  • Отраслевые рекомендации (нормы) на расчетные уровни освещенности при наблюдении сигнальных огней

  • 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
    страница5 из 11
    1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

    2-3. ВЫБОР РАСЧЕТНОГО УРОВНЯ ПРОЗРАЧНОСТИ АТМОСФЕРЫ

    Оптические свойства атмосферы, через которую проходит излучение, несущее световой сигнал, играют существенную роль при определении дальности действия светового сигнала. Поэтому выбору уровня прозрачности атмосферы должно уделяться большое внимание. Этот уровень зависит от географического положения проектируемой светосигнальной установки и от требований к МДВ. Так, по рекомендации Международной органи­зации гражданской авиации (ИКАО) состояние метеоусловий делится на три категории, характеризуемые двумя параметрами: а) минимальным значением МДВ и б) минимальной высотой полета, на которой пилот должен принять решение о посадке или о новом заходе на посадку. Эти рекомендации приводятся в табл. 2-4.


    Таблица 2-4

    Рекомендация ИКАО по уровню МДВ

    Категория

    Состояние погоды

    MДB   Dм = S, м

    Рекомендуемая высота полета, м

    I
    II
    III

    От идеально прозрачной атмосферы до слабого тумана включительно

    Заметный и сильный туман, а также снегопад

    Очень сильный туман и сильный снегопад

    800
    800—400
    400—200

    60
    60—30
    30—0


    В практике проектирования и обслуживания светосигнальных установок расчетное значение удельного коэффициента пропускания атмосферы принимается чаще всего равным τуд=0,70,8 (7-й балл МДВ, Dм = 1020 км). Эта усредненная прозрачность атмосферы, однако, не может относиться к любым районам страны и для любого времени года, так как она обычно меняется в достаточно широких пределах. Например, по данным трех метеостанций Цимлянского водохранилища в этом районе колебания прозрачности атмосферы являются довольно значительными и относятся как ко всей совокупности указанных метеостанций, так и к каждой в отдельности (τуд = 0,200,82). Аналогичный характер колебаний прозрачности атмосферы имеет место и по другим метеостанциям. Проведенный нами анализ данных МДВ по 37 метеостанциям страны дал следующие результаты, % общей суммы: до 5-го балла включительно— 2,1, по 6-му баллу—11, по 7-му баллу — 84 и по 8-мy баллу — 2,9. По отдельным районам данные по 7-му баллу колеблются ,в довольно широком диапазоне— от 68—69% в районе Тобольска и в Рязани, до 87% и выше в районе Киева и Архангельска.

    Как видно из приведенных данных, наибольшее число случаев прозрачности атмосферы падает на 7-й балл МДВ, по которому удельное пропускание атмосферы принимает значение τуд=0,6760,822. По этим данным,, округляя их, можно выбирать в расчетной практике τуд=0,7 или 0,8. Меньшие значения из них, очевидно, будут обусловлены худшими погодными условиями в данной местности, для которой проектируется и создается светосигнальная установка. В расчетной практике иногда принимается условное значение прозрачности атмосферы, равное τуд=0,9, а для меньших значений ее просчитывается дальность действия световых сигналов проектируемой установки и строится график D = f(τуд). Целесообразнее, однако, в тех случаях, когда необходимо обеспечить надежное восприятие сигнала и при относительно плохой погоде, регламентировать минимальный уровень МДВ по примеру «минимума погоды», установленному ИКАО для гражданской авиации (см. табл. 2-4). Для обеспечения более целесообразного использования мощности светосигнальной установки в каждом отдельном случае выбору уровня прозрачности атмосферы необходимо давать обоснования, базирующиеся на данных местных метеостанций. Обусловлено это резким влиянием на дальность действия световых сигналов уровня потерь света в атмосфере, определяемого выражением τ0lуд- Кроме того, выбранному уровню значения τуд для дневных условий не будет соответствовать уровень τуд для ночных условий при одних и тех же погодных условиях. Связь между расчетным уровнем метеорологической дальности видимости в ночных и дневных условиях S можно определить из следующих соотношений:

    (2-4)

    Решая это уравнение относительно расчетной метеорологической дальности видимости в ночных условиях наблюдения при заданном значении Sдн для дневных условий, получим:

    (2-4а)

    В приведенных уравнениях: I — сила света сигнального огня данной установки; D   дальность действия светового сигнала этой установки; Eр.н и Eр.дн — расчетные уровни освещенности на зрачке глаза наблюдателя в ночных и дневных условиях наблюдения сигнала; Sн и Sдн — расчетные МДВ в ночных и дневных условиях для данной местности.

    Для условий посадки и взлета самолетов на аэродромах при плохой погоде (см. табл. 2-4) к МДВ предъявляются особо жесткие требования. В дневных условиях в зависимости от типа самолета МДВ принимается в пределах Sдн = 5001000 м [14, с. 31—32].
    2-4. ВЫБОР УРОВНЕЙ УГЛОВЫХ РАЗМЕРОВ И КОНТРАСТОВ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ВОСПРИЯТИЕ СИГНАЛЬНЫХ ОГНЕЙ И ЗНАКОВ

    Выбор необходимых угловых размеров сигнальных фигур (относительного размера их), а также пространственного размещения знаков и огней на местности определяется особенностями строения светочувствительного слоя сетчатки глаза наблюдателя. Численные значения угла ε, характеризующего разрешающую способность глаза при наблюдении сигнальных огней и знаков, зависят от условий наблюдения. Так, углы разрешения для двух смежных светящих точек, рассматриваемых на темном фоне и при малых освещенностях на зрачке глаза наблюдателя, по многим исследованиям принимают значение около 3'.

    Применительно к сигнальным огням по исследованиям Д. H. Лазарева [15, с. 36] при Lф=0 и Езр = 0,810-6 лк было получено значение угла ε=245". В линейных створах (см. § 4-3), например, два сигнальных огня размещаются по вертикали до раздельной видимости их, и по наклону прямой, соединяющей эти огни, наблюдатель судит о выходе из створного промежутка (фарватера). В этом случае предельные углы смещения огней с .вертикали ε (углы бокового уклонения) зависят от угла размещения их по вертикали ε (рис. 2-7). Как видно из этого графика, наклон указанной вертикали (прямой) заметнее при увеличении ее длины до значения, определяемого угловым размером около 4' для светящих точек и около 3' для сигнальных фигур.

    В
    судоходной обстановке, например, часто используются светосигнальные установки с тремя сигнальными огнями и знаками. В этом случае ориентировка по ним проводится, либо по нарушению симметрии расположения их, либо по «наплыву» среднего огня или знака на один из крайних. Предельный угол, при котором наблюдатель обнаруживает нарушение симметрии размещения средней точки или ее «наплыва» на крайние точки зависит от угла размещения крайних точек и находится в пределах ε  1.

    Приведенные зависимости получены в условиях малой освещенности на зрачке глаза наблюдателя и при темновой адаптации. При нарастании же освещенности Езр наблюдатель с некоторого уровня ее замечает рост воспринимаемого в точке наблюдения предельного угла бокового уклонения, обусловленный явлением иррадиации. Такая закономерность наблюдалась и нами при исследовании дальности видимости световых сигналов на Цимлянском водохранилище.

    Явление иррадиации, обусловливающее рост кажущегося размера светящей точки, было исследовано Джоллеем и др. [16] применительно к рекламным установкам. По этим исследованиям размер диаметра круга рассеяния dp, ,как и в светосигнальных установках, может определиться эмпирическим уравнением

    (2-5)

    где dp   Кажущийся диаметр круга рассеяния иррадирующей светящей точки; D — расстояние между наблюдателем и светящей точкой; X — параметр, учитывающий влияние яркости фона адаптации, освещенности на зрачке глаза наблюдателя Εзр и количество светящих точек n, представленный графиком X = f(Езр; n) (рис. 2-8).

    В ночных условиях наблюдения сигнальных огней явление иррадиации проявляется уже при Езр = (58)10-6 лк, а при дальнейшем росте Езр оно приводит к быстрому росту диаметра круга рассеяния наблюдаемого огня. Очевидно при необходимости раздельной видимости иррадирующих огней, рассматриваемых с расстояния D, следует разносить их на линейное расстояние, равное

    (2-6)

    где второе слагаемое обусловлено разрешающей способностью глаза в данных условиях наблюдения.

    Углы разрешения для двух параллельных линий практически совпадают при равных условиях наблюдения с углами ,разрешения двух светящих точек. Для светосигнальных установок существенно свойство глаза замечать малейший излом прямой линии, а также несовпадение (сдвиг) двух ее отрезков. Это свойство широко используется в измерительной технике (шкалы и нониусы) и нашло применение в створных знаках (см. § 4-3), на которых в центральной части прокрашивается узкая полоса, резко контрастирующая с фоном, что облегчает ориентировку по таким сигнальным фигурам (рис. 2-9).

    Различать форму сигнальной фигуры можно по ее контуру (очертанию). Многими исследователями специально определялись пороги различения угловых размеров сигнальных фигур. По данным исследований для железнодорожных знаков различимость, например, квадратного щита в дневных условиях наблюдения наступает при угловых размерах его порядка ε = 3,6'3,8'. Для аэродромных знаков по данным В. В. Кузнецова [17] при дневных освещенностях Е = 15002000 лк безошибочное прочитывайте букв и цифр обеспечивалось в зависимости от яркостных и цветовых контрастов пря угловых размерах ε = 3,7'7,2'. По этим данным лучший сочетанием цветностей рассматриваемой фигуры и фона на котором она рассматривается, является желтая и оранжевая на черном, красном или зеленом фоне. На сером фоне лучше всего различаются зеленые и красные знаки.

    У
    ровень видимости или различимости сигнальных фигур υ в общем виде определяется отношением данного контраста k ,к его пороговому значению в заданных условиях наблюдения их kп, т. е.

    (2-7)

    Пороговые значения яркостного контраста [1, ч 2, с 63-67] обусловливаются уровнем адаптации глаза к существующим яркостям и вуалирующим действием собственного света сетчатки   явлением, аналогичным шумовому эффекту в электронных схемах, и определяется эмпирическим уравнением В. В. Мешкова

    (2-8)

    Где а и b – параметры, зависящие от яркости фона адаптации Lф и углового размера рассматриваемой фигуры в виде диска [l, ч. 2, с. 67]. При наличии сложных фигур вводятся поправки [18, с. 47].
    2-5. ВЫБОР УРОВНЯ ОСВЕЩЕННОСТИ НА ЗРАЧКЕ ГЛАЗА НАБЛЮДАТЕЛЯ

    Минимально необходимую освещенность на зрачке глаза наблюдателя, при которой в данных реальных условиях наблюдения становится видимым или различимым сигнальный огонь (светящая точка), принято называть практическим порогом и обозначать буквой E0. Решением МОК в 1939 г. пороговую освещенность от светящей точки рекомендуется называть пороговым блеском. Логарифм отношения блеска, созданного светящей точкой на зрачке глаза наблюдателя Езр, к его пороговому значению Е0 заданных условиях наблюдения будет определять уровень ощущения ν этой точки (сигнального огня), т. е.

    (2-9)

    Пороговые значения блеска E0 зависят от яркости фона адаптации Lф. Многие исследователи на основе проведенных наблюдений делают обобщения имеющихся здесь зависимостей в виде эмпирических уравнений. Для сигнальной практики наиболее приемлемыми из них являются уравнения Гехта [19] и Гросскурта [20], приведенные здесь:

    для ночных условий наблюдения (Lф10-2 кд/м2)

    (2-10)

    для дневных условий наблюдения (Lф0,10 кд/м2)

    (2-11)

    Графическое изображение функции E0=f(Lф), рассчитанной по этим уравнениям, приводится на рис. 2-10. Графики эти имеют явно выраженный двойственный характер, обусловленный свойствами глаза. Первая часть кривой, относящаяся к малым яркостям фона адаптации (Lф0,10 кд/м2), выражает свойство палочкового аппар
    ата, а вторая —колбочкового аппарата зрения. В ночных условиях наблюдения во время поиска и обнаружения световых сигналов изображение их создается автоматически на периферической части сетчатки, где расположен более чувствительный палочковый аппарат зрения. После обнаружения предмета (сигнала) это изображение, очевидно, также автоматически переводится на центральную часть сетчатки, где все функции зрения дают более подробные сведения о данном предмете (сигнале).Вследствие непроизвольного движения глазного яблока изображения рассматриваемых нами ,предметов не находятся на одном и том же месте на сетчатке глаза. К тому же в реальных условиях на транспорте часто приходится выделять сигнальные огни среди множества посторонних огней вбирать направление движения в соответствии с информацией от сигнальной установки, определять ритм прерывных огней и т. п. Все это и приводит к необходимости пользоваться данными по порогам видимости или различимости для центрального зрения.

    Для сравнения количественных характеристик по порогам блеска на том же графике Е0 = =f(Lф) приводятся полученные при наблюдении в полевых условиях белого постоянного огня [21, с. 25—27], а в лабораторных условиях — по работам А. В. Луизова [8, с. 107— 152]. Расчетный же уровень освещенности Eр должен быть выше любого из приведенных на указанном графике значений, так как в реальных условиях могут появиться дополнительные факторы, мешающие зрительному восприятию сигнала. Вместе с тем этот запас не должен быть большим, так как может привести к повышению мощности светосигнальной установки (см. § 2-1); когда в этом нет необходимости.

    Принятый впервые в морской практике световой сигнализации расчетный уровень освещенности на зрачке глаза наблюдателя Lр=210-7 лк для белого постоянного огня,. наблюдаемого в ночных условиях, превышает приведенные выше значения в 3—6 раз. Это дает основание считать указанный уровень вполне, обеспечивающим надежность восприятия этого огня. Для любых других условий наблюдения в отличие от принятой яркости фона адаптации, равной Lф=5·10-2 кд/м2 (лунная ночь), требуемый уровень расчетной освещенности рекомендуется определять по кривой, проведенной параллельно экспериментальным кривым (см. рис. 2-10); Постоянство порогового и расчетного уровней освещенности в достаточно широкой области изменения малых яркостей фона адаптации по всем этим данным обусловлено «собственным светом сетчатки» (шумовым эффектом) .

    Р
    асчетные значения уровней освещенности для цветных огней не имеют еще достаточных обоснований. Однако имеются многочисленные экспериментальные данные по порогам распознавания цветов, из которых видно, что они выше световых порогов [1, 8, 9, 13]. Другими словами, наблюдая, например, при пороговых уровнях освещенности зеленый цвет, наблюдатель видит его бесцветным, т. е. белым, для различения же цвета необходимо увеличивать освещенность на зрачке глаза наблюдателя. Требуемые значения расчетных уровней освещенности при наблюдении цветных сигнальных огней Можно определять по имеющимся вероятностным характеристикам Хилла [22], который своими экспериментами установил зависимость вероятности различения цветных огней от уровня освещенности на зрачке глаза наблюдателя при различных уровнях яркости фона адаптации (рис. 2-11).

    Расчетные уровни освещенности Ер по отдельным в и дам транспорта обычно базируются на экспериментальных данных, учитывающих специфику зрительных вое приятии световых сигналов в заданных условиях наблюдения. Полученные таким образом уровни расчетной освещенности представляют собой отраслевые рекомендации (нормы), которыми и пользуются в расчетной практике (табл. 2-5).

    Таблица 2-5

    Отраслевые рекомендации (нормы) на расчетные уровни освещенности при наблюдении сигнальных огней

    Цвет сигнального огня

    Виды транспорта

    Морской

    Речной

    Железнодорожный

    Воздушный

    Ер(ночь), лк

    Eр(ночь), лк

    Eр(ночь), лк

    Ер (день), лк

    Eр(ночь), лк

    Ер (день), лк

    Белый

    Красный

    Желтый

    Зеленый

    Синий

    0,310-6

    0,510-6

    1,110-6

    0,810-6

     

    0,210-6

    0,3510-6

    1,010-6

    0,510-6

     

    310-6

    0,810-6

    2,010-6

    1,210-6

    1,010-6

    2010-4

    6,010-4

    12,010-4

    9,010-4

    8,010-4


    0,210-6

    0,4510-6

    1,4010-6

    0,5510-6

     

    1,210-3

    1,310-3

    7,010-3

    3,510-3

     


    Рекомендуемые уровни расчетной освещенности Ер относятся к сигнальным огням постоянного действия при раздельном же восприятии одиночных проблеск сигнального огня зависимость расчетной освещенное! от продолжительности проблеска tпр полностью определяется инерционными свойствами глаза наблюдателя выражается законом Блонделя — Рея [1, ч. 2, с. 146-1 149]. Для прямоугольного проблеска в соответствии с уравнением (2-1) указанная расчетная освещенное! определится уравнением

    (2-1)

    где Епр.р и Епост.р — расчетные уровни освещенности ответственно от проблескового и от постоянного огня при одних и тех же условиях наблюдения их; — постоянная времени, характеризующая инерционные свойства глаза.

    Для ночных условий наблюдения прерывных сигналов постоянная времени принимается равной  = 0,100,20 с. В общем же случае эта постоянная меняется в пределах = = 0,030,20 с (рис. 2-12), что обусловлено адаптационными процессами в глазу с изменением уровня яркости фона адаптации.

    П
    ри наблюдении прерывного огня расчетный уровень освещенности, определяемый через воспринимаемое или эффективное значение силы света Iэф, выразится (1-2):

    (2-13)

    Здесь значения Iэф определяются уравнениями (2-1)



    при постоянном значении фотометрической силы света за время проблеска прерывного огня и

    (2-14)

    при произвольном изменении фотометрической силы света за время проблеска.

    В приведенных уравнениях (2-13), (2-14) Iф — истин­ное, полученное при фотометрировании, значение силы света; It — значение силы света в момент времени t, T — продолжительность периода прерывного огня.
    Глава третья
    1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11
    написать администратору сайта