Оптика для ригельного освещения

Слово «ригель» пришло к нам из немецкого языка, где оно обозначает замок или балку. В русском же под ним понимается поперечная балка, обычно горизонтальная, которая опирается на какие-либо стойки (опоры). Подобные конструкции можно увидеть в большом количестве на любой железнодорожной станции (рис. 1).

Рис. 1. Ригель

Железная дорога — транспортный объект повышенной опасности, где постоянно передвигаются тяжелые тепло- и электровозы, вагоны, железнодорожные составы, а также находится множество людей — пассажиров, работников, занятых обслуживанием железной дороги, и просто прохожих. Поэтому все, что связано с безопасностью людей на железной дороге, очень жестко нормируется и проверяется, в том числе и освещение станций, путей и межпутевых пространств. Предъявляемые к нему требования регламентируются ОСТ 32-120-98 и ГОСТ Р 54984-2012 «Освещение наружное объектов железнодорожного транспорта. Нормы и методы контроля». Их выполнение обеспечивают светильники со специальным распределением света, обычно размещаемые на ригелях и потому именуемые ригельными (рис. 2).

Рис. 2. Пример ригельного освещения

Специальную кривую силы света (КСС) ригельных светильников формируют с помощью вторичной оптики — линз или рефлекторов. В данной статье будет рассмотрено обеспечение равномерного освещения на железнодорожных сортировочных и участковых станциях двумя различными способами с помощью оптики компании Ledil.

Постановка задачи

В качестве типового примера выберем участок железнодорожной сортировочной станции с четырьмя путями:

• ширина одного пути — 1,5 м;
• междупутье — 5,3 м;
• шаг расположения поперечин вдоль путей — 100 м;
• высота установки светового прибора (СП) — 12 м.

Отметим, что для некоторых задач требуется учитывать наличие поездов на соседних путях, но данный случай здесь рассматриваться не будет. Требования, предъявляемые к освещению сортировочных станций, приведены в таблице 1.

Как получить требуемую КСС?

Первый способ сформировать КСС — это использовать одну оптику в едином корпусе на плоской поверхности (рис. 3). Он самый простой и удобный.

Рис. 3. Одна оптика в едином корпусе на плоской поверхности

Второй способ заключается в формировании нужного светораспределения с помощью осветительного комплекса (КО — условное обозначение светотехнического оборудования, представляющего собой систему металлоконструкций и осветительных приборов, образующих полноценный функционально-декоративный элемент городского пространства), состоящего из нескольких светильников, которые устанавливаются под различными углами к горизонту (рис. 4). Ряд российских компаний монтируют всю необходимую оптику в едином корпусе на специальной неровной поверхности, формирующей нужные углы наклонов линз (рис. 5). Условно отнесем этот вариант к задаче второго типа.

Рис. 4. Пример КО

Рис. 5. Оптика в едином корпусе установлена на неровной поверхности

Прежде чем обсуждать каждый из этих способов и рассматривать оптику, способную помочь в решении поставленных задач, следует ответить на вопрос: какой же должна быть КСС для освещения железнодорожных путей? В первую очередь, она должна быть асимметричной и у нее максимальная сила света (I_макс) должна быть направлена приблизительно в центр между двумя поперечинами (рис. 6). Следовательно, если расстояние между поперечинами составляет 100 м, то I_макс должна быть направлена приблизительно под углом 76°.

Рис. 6. Направление светового луча

Расчетная схема (рис. 7) состоит из двух пролетов по 100 м и трех жестких поперечин, на которых установлены по десять СП, направленных друг от друга. Данная схема позволяет учесть все нюансы освещения. Расчет освещенности и равномерности выполнен в программе Dialux 4.12. Показатель ослепленности Р для оценки условий зрительной работы машинистов маневровых локомотивов рассчитан в соответствии с методикой расчета, рекомендуемой в работе [2].

Рис. 7. Расчетная схема

Для иллюстрации решения задачи первым способом подойдет оптика C14556_STRADA-2X2-TF. Ее внешний вид и КСС приведены в таблице 2. Следует отметить, что максимальная сила света I_макс у нее направлена под углом a_max = 50°. Значит, СП с такой оптикой надо будет развернуть на 26°, чтобы направление I_макс изменилось с 50° на 76°. Результаты светотехнического расчета для оптики C14556_STRADA-2X2-TF приведены на рис. 8.

Рис. 8. Результаты расчета с C14556_STRADA-2X2-TF

Чтобы проиллюстрировать решение задачи вторым способом, подойдет вариант, включающий оптику с овальным светораспределением CA11266_Heidi-O и круглосимметричную оптику CA11663_HEIDI-RS (рис. 9). Внешний вид оптики Heidi и КСС приведены в таблица 3. Итоговая КСС для КО из пяти блоков, четыре их которых с овальной оптикой и один с круглосимметричной, представлена на рис. 10. Она была симулирована в программе Zemax согласно условной схеме расположения светильников (рис. 9). Впрочем, представленное решение не является единственным. Вместо оптики серии Heidi можно использовать другую оптику, например серии Leila (LXP2) или Veronica.

Рис. 9. Схема КО c линзами Heidi

Рис. 10. КСС КО c линзами Heidi

Рис. 11. Результаты расчета для КО (рис. 9) с линзами CA11266_Heidi-O и CA11663_HEIDI-RS

Выводы

В данной работе комбинация из линз Heidi получилась более эффективной по световому потоку, но имеет более сложную конструкцию. Решение с C14556_STRADA-2X2-TF хорошо тем, что в нем используется оптика всего одного типа в едином корпусе и обеспечивается лучшая равномерность освещенности.

В настоящее время наиболее широко распространенным решением является применение дорогих многокорпусных светильников. Основная причина этого заключается в том, что до сих пор на рынке не было представлено оптики, которая смогла бы эффективно решить поставленную задачу при установке всех линз на одну плоскость.

Появление новой линзы C14556_STRADA-2X2-TF позволяет создавать однокорпусные ригельные светильники, в которых вся оптика устанавливается на одну плоскость. Это заметно упрощает конструкцию ригельного светильника и снижает его себестоимость.