3. Сигнальные цвета и оптические системы сигнальных приборов
& Рекомендуемая литература [4; 5; 9, § 2–5; 14; 15].
3.1. Сигнальные цвета для светофорной сигнализации
Требуемая цветность сигнальных огней светофоров получается посредством светофильтров, изготавливаемых в виде цветного листового стекла (для прожекторных светофоров) или в виде цветных линз (для линзовых светофоров) [7–11].
Для четкого отличия цвета одного сигнала от другого независимо от состояния атмосферы, источника света важно правильно подобрать окраску светофильтров для каждого сигнального цвета. Эта окраска светофильтров устанавливается ГОСТ 24179-80 «Светофильтры, светофильтры-линзы, линзы, рассеиватели и отклоняющие вставки стеклянные для сигнальных приборов железнодорожного транспорта». Несоблюдение стандарта преследуется по закону.
Установление стандартных цветов для светофильтров основано на данных трехцветной теории цветового зрения, выдвинутой еще в 1756 г. М.В. Ломоносовым (1711–1765) и развитой в дальнейшем Юнгом, Максвеллом и Гельмгольцем. Согласно этой теории всё многообразие ощущаемых нами цветов и оттенков определяется как сумма смешиваемых в определенных количествах трех основных цветов: красного «R»; зеленого «G» и синего «B». Световой поток в целом можно выразить как сумму составляющих основных цветов R + G + B, если их взять в определенных количествах (r′, g′, и b′).
Таким образом, цветовой (монохромный) поток в системе RGB можно представить в виде уравнения
(1)
Для получения только качественной характеристики цветового потока (цветности) пользуются часто его относительными компонентами:
(2)
Просуммировав левые и правые части уравнений (2) получим
(3)
Для
облегчения цветовых расчетов Международной
комиссией освещения (МКО)
предложена упрощенная калориметрическая
система
,
кривые трехцветных компонентов которой
и
приведены на рис. 39.
Компоненты и связаны между собой равенством
,
(4)
поэтому независимыми являются только х и у, а третий компонент при надобности находится из последнего уравнения. Координаты и измеряют специальными приборами (калориметрами). Они зависят от длины волны каждого компонента (рис. 39).
Таким
образом, принимая значения трехцветных
коэффициентов
х
и у
в качестве текущих координат, можно
построить цветовой график в координатной
системе
(рис. 40).
Кривые
АБВГД
на этом графике представляют собой
геометрическое место точек чистых
спектральных цветов от фиолетового до
красного с насыщенностью 100 %.
Рис. 39. Кривые компонентов ху и z (МКО)
Точка
Е
внутри цветового графика имеет координаты
=
0,333 и соответствует стандартному белому
цвету. Точки, характеризующие все
возможные оттенки цветов, лежат внутри
контура АБВГД.
На
основании проведенных исследований в
ЦНИИ
МПС
всех видов линз и светофильтров
разработаны стандарты на их светотехнические
параметры. На основании этих исследований
установлены границы области цветности
световой сигнализации для железных
дорог. Цветность светофильтров и
светофильтров-линз определяется
координатами
и
в системе цветовых координат
,
установленной Международной комиссией
по освещению (МКО).
Координаты цветности и светофильтров и светофильтров-линз в сочетании с источником света должны лежать в пределах областей, указанных на графике (рис. 40). Координаты угловых точек допустимых областей цветности по каждому цвету, утвержденные ГОСТ 24179-80 с учетом изменения № 2 к ГОСТ 24179-80 (от 19.12.88), должны соответствовать указанным в табл. 3 [10].
Выбор для наиболее ответственного сигнала «Стой» красного цвета основывается на наиболее резкой контрастности его по отношению к обычному фону, встречающемуся в полосе железных дорог (леса, небо и т.п.); кроме того, красный цвет хорошо воспринимается как при высоких освещенностях, так и при слабых; желтый цвет, хотя несколько лучше воспринимается при слабых освещенностях, но легче может смешиваться с осветительными огнями; синий цвет, менее отчетливо воспринимаемый, используется для маневровых сигналов.
Рис. 40. Цветовой график в координатной системе ХОУ
Светофильтры должны быть изготовлены из материалов устойчивых, не меняющих своих свойств (цвета и коэффициента общего пропускания) от продолжительного воздействия на них дождя, колебаний температуры (в пределах от + 60 до – 50 °С), солнечного света и излучения лампы. Поверхность их должна быть достаточно твердой, допускающей протирание мягкой тряпкой без оставления царапин на поверхности светофильтра.
Таблица 3