Разработка противотуманного стационарного светильника для автомагистралей

Волков, Игорь Алексеевич Отделение автоматизации и робототехники (ОАР)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Современное дорожное освещение имеет ряд проблем, в числе которых низкая эффективность в условиях тумана. Улучшение качества освещения путем использования противотуманных светильников позволит повысить безопасность на дорогах и снизить усталость водителей. Существующие разработки противотуманных светильников не предусмотрены для работы в условиях Сибири, поэтому возникает необходимость разработки устойчивого дизайна противотуманного светильника. В работе описан процесс разработки дизайна стационарного противотуманного светильника, способного полноценно функционировать в условиях Сибири.

Введение ……………………………………………………………………………………………………………16

1 Аналитический обзор……………………………………………………………………………………19

1.1 Историко-культурный анализ …………………………………………………………………19

1.2 Инженерно-конструкторское обеспечение ……………………………………………..25

1.3 Формообразование и композиция светильника ……………………………………….35

1.4 Условия использования светильников и нормируемые параметры ………….42

1.5 Исследование проблемы освещения в тумане …………………………………………46

2 патентный поиск и анализ аналогов ………………………………………………………………53

2.1 Многомерная система дорожного освещения………………………………………….53

2.2 Лампа низкого позиционирования с острым углом падения света …………..59

2.3 Светильник “Orus” …………………………………………………………………………………61

2.4 Светильник с параболическим отражателем …………………………………………..64

2.5 Антибликовый дорожный светильник встроенного типа. ………………………..65

3 разработка концептуальной модели ………………………………………………………………68

3.1 Описание методологии проектирования …………………………………………………68

3.2 Разбор пользовательских требований и спецификаций ……………………………71

3.3 Генерация концепта ……………………………………………………………………………….75

4 Разработка дизайна светильника …………………………………………………………………..86

4.1 Эскизное проектирование ………………………………………………………………………86

4.2 Техническое обеспечение конструкции ………………………………………………….89

4.3 Разработка дизайн-решения ……………………………………………………………………92

5 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ……….97

5.1 Технология QuaD …………………………………………………………………………………..98

5.2 SWOT-анализ ………………………………………………………………………………………103

5.3 Структура работ в рамках научного исследования ………………………………..107

5.4 Определение трудоемкости выполнения работ ……………………………………..109
5.5 Разработка графика проведения научного исследования ……………………….110

5.6 Расчет материальных затрат НТИ …………………………………………………………113

5.6.1 Затраты на сырье, материалы и покупные изделия ………………………….114

5.6.2 Основная заработная плата исполнителей темы ………………………………115

5.6.3 Дополнительная заработная плата ………………………………………………….116

5.6.4 Отчисления во внебюджетные фонды …………………………………………….117

5.6.5 Накладные расходы ……………………………………………………………………….118

5.7 Определение эффективности исследования…………………………………………..118

5.7.1 Финансовая эффективность проекта ……………………………………………….119

5.7.2 Ресурсоэффективность проекта ………………………………………………………120

5.7.3 Интегральная эффективность разработки ……………………………………….121

5.8 Выводы по разделу ………………………………………………………………………………123

6 Социальная ответственность……………………………………………………………………….124

6.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности………..124

6.2 Производственная безопасность …………………………………………………………..127

6.2.1 Отсутствие или недостаток необходимого освещения …………………….128

6.2.2 Отклонение параметров микроклимата …………………………………………..132

6.2.3 Повышенный уровень шума …………………………………………………………..132

6.2.4 Психофизиологические факторы ……………………………………………………133

6.2.5 Статические перегрузки, связанные с рабочей позой ………………………134

6.2.6 Электрический ток …………………………………………………………………………135

6.3 Экологическая безопасность ………………………………………………………………..135

6.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ……………………………………………..136

6.5 Заключение по разделу…………………………………………………………………………138

Заключение………………………………………………………………………………………………………139

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ …………………………………………………………………………………141

Приложение А ………………………………………………………………………………………………….148

Приложение Б ………………………………………………………………………………………………….161
Приложение В ………………………………………………………………………………………………….162

Приложение Г ………………………………………………………………………………………………….163

Приложение Д ………………………………………………………………………………………………….164

Приложение Е ………………………………………………………………………………………………….165

Приложение Ж …………………………………………………………………………………………………166

Приложение З…………………………………………………………………………………………………..167

Современное дорожное освещение имеет ряд проблем, которые
невозможно решить, используя традиционные схемы освещения. Низкая
эффективность в условиях тумана, возникновение бликов от фонарей,
световое загрязнение окружающих районов и высокие энергозатраты делают
текущую систему освещения неэффективной. Улучшение освещенности на
автомагистралях, особенно в экстремальных условиях, позволит увеличить
пропускную способность дорог, снизить вероятность ДТП и усталость
водителей.
Низкая видимость сказывается на безопасности вождения, так как
водитель не успевает среагировать на появление препятствий на дороге. Туман
усугубляет ситуацию, снижая видимость в ночное время суток. Это
обусловлено рассеиванием и отражением света, слепящим действием фонарей,
низкой дальностью освещения в тумане, снижением контраста между фоном
и препятствием как при использовании автомобильных фар, так и при
стационарном освещении. Все это в совокупности создает опасные условия,
которые могут привести к ДТП.
Множество экспериментов показывают низкую эффективность
освещения, используемого на наших дорогах, в условиях тумана.
Осветительные столбы на автомагистралях не способны обеспечить
достаточную видимость в тумане, а противотуманные фары не решают в
полной мере проблему низкой дальности видимости.
Кроме низкой эффективности в условиях тумана имеются и другие
проблемы традиционного освещения:
● слепящее действие в нормальных погодных условиях;
● неэффективное распределение световой энергии при установке
фонарей на высоком уровне от дороги;
● неравномерность освещения дороги;
● недостаточное вертикальное освещение;
● перекрытие фонарей другими объектами;
● невозможность установки фонарей на некоторых участках,
например, вблизи аэропортов и на мостах;
● световое загрязнение городов;
● сложность и стоимость установки и обслуживания.
Эти недостатки можно исправить, но для этого потребуется внедрение
альтернативной системы, основанной на низкоуровневом расположении
источников света. Предложенный осветительный прибор должен полностью
заменить существующую систему освещения, так как добавление отдельного
компонента лишь увеличит энергозатраты и не исправит другие проблемы
стандартной системы освещения.
Существует множество разработок, затрагивающих данный вопрос,
среди которых – лишь один коммерчески успешный продукт. Все разработки
реализуют концепцию низкоуровневого освещения с целью решить
обозначенные выше недостатки традиционного освещения. Однако ни одна
разработка не подходит для использования в условиях Сибири, где
наблюдается крайне низкая температура и большое количество снега.
Проблема освещения в экстремальных погодных условиях как нигде
актуальна в этих регионах, так как при низкой температуре образование
тумана от промышленных выбросов и дыма печного отопления частных
секторов города возникает наиболее часто. Исходя из этого, появляется
необходимость создания новой разработки, способной стать полноценной
заменой стандартному освещению для холодных регионов России.
Актуальность разработки: текущая система освещения, основанная на
высокоуровневом расположении ламп, имеет ряд недостатков, в следствии
чего она неэффективна в тумане и в нормальных условиях в ночное время
суток. Система низкоуровневого освещения может решить многие проблемы
освещения автомобильных дорог включая низкую энергоэффективность,
недостаточную освещенность дороги и препятствий в условиях тумана и ряд
других проблем. Это позволит повысить безопасность передвижения по
дорогам в условиях пониженной видимости и снизить вероятность ДТП.
Научная новизна: на данный момент существуют разработки системы
освещения дорог, основанные на низкоуровневом расположении
светильников, однако, представленные варианты имеют множество
недостатков, которые делают их неактуальными для использования в
климатических условиях холодных регионов России. Основные недостатки:
отсутствие защиты от механических повреждений и антивандальной защиты,
плохая равномерность освещения, низкая освещенность дороги и
препятствий, низкая дальность освещения в тумане, невозможность
использования в зимних условиях. В регионах с холодным климатом может
возникнуть риск выхода из строя светильников в результате работы
снегоуборочной техники или снежных заносов. Разрабатываемый светильник
станет устойчивой и эффективной заменой фонарям благодаря внедрению
средств защиты от механических повреждений и дизайн-решению,
повышающему равномерность и эргономичность освещения.
Цель работы: разработать светильник для освещения автомобильных
дорог, эффективный в экстремальных погодных условиях и способный
заменить традиционную систему освещения в холодных регионах России.

В данной работе был описан процесс исполнения дизайн-проекта
стационарного светильника, эффективного как в тумане, так и в нормальных
погодных условиях. Были определены недостатки традиционного освещения
и обосновано решение выбора альтернативного светильника с низким уровнем
установки. Такой светильник способен заменить высокоуровневые
светильники, так как он помимо решения данных недостатков будет более
эффективен в тумане, более энергоэффективен и не будет создавать светового
загрязнения.
Мы рассмотрели несколько аналогов низкоуровневых светильников.
Они решают множество недостатков текущей системы освещения, однако, при
использовании таких светильников в условии Сибири, возникает ряд проблем:
отсутствие защиты от вандализма и снежных заносов, вероятность
повреждения в результате работы снегоуборочной техники и низкие
температуры среды. Другие недостатки существующих низкоуровневых
светильников, такие как низкая равномерность света, и низкая
энергоэффективность создают необходимость создания новой разработки.
В аналитическом обзоре мы описали устройство магистрального
светильника: критерии качества, компоненты, классификацию, методы
дизайна, процесс производства и технологии. Мы также проанализировали
аспекты, которые стоит учитывать при разработке формы светильника:
функциональные характеристики, эргономика, художественные принципы
формообразования в промышленном дизайне. Были рассмотрены стандарты,
относящиеся к освещению автомагистралей и проектированию светильников
и научные работы об освещении в тумане. Были выделены достоинства и
недостатки существующих решений, которые будут проработаны в
разрабатываемом дизайне.
Для разработки решения была использована совокупность методологий
проектирования, результат которых обосновывает принятые решения. Был
использован принцип системного дизайна, а также методы разработки
продукта для сбора, классификации информации, определения потребностей
и пользовательских требований, генерации и отбора идей, решения
противоречий дизайна и разработки концепта.
На этапе проработки концепта были сделаны финальные решения
относительно реализации требуемых функций. Были представлены разные
формы и способы реализации функционала в виде эскизов. Путем сравнения
и рациональной оценки был сделан выбор лучшего варианта. Дизайн-концепт
был визуализирован с помощью 3D-программы и представлен на планшете,
где описаны компоненты, сценарии использования и способ установки
светильника.
Был также проведен анализ ресурсоэффективности и
ресурсосбережения, чтобы определить потенциал продукта и вероятные
проблемы в реализации. Мы использовали методы менеджмента, чтобы
спланировать и организовать работу. Был также оценен бюджет проекта. Был
проведен анализ вредных и опасных факторов и способов обеспечения
безопасности на рабочем месте.
Результатом работы является дизайн-концепт светильника, который
обеспечит более эффективное освещение в тумане, повышенную
энергоэффективность и повысит безопасность на дорогах Сибири.
Разработанный концепт использует принцип низкоуровневого освещения и
учитывает экстремальные климатические условия и агрессивную среду:
снежные бури, заносы, вандализм, механические повреждения и низкие
температуры.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Александра С.
    5 (91 отзыв)
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повы... Читать все
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повышении уникальности текста и оформлении библиографических ссылок по ГОСТу.
    #Кандидатские #Магистерские
    132 Выполненных работы
    Вики Р.
    5 (44 отзыва)
    Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написан... Читать все
    Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написание письменных работ для меня в удовольствие.Всегда качественно.
    #Кандидатские #Магистерские
    60 Выполненных работ
    Татьяна П.
    4.2 (6 отзывов)
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки ... Читать все
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки в одном из крупнейших университетов Германии.
    #Кандидатские #Магистерские
    9 Выполненных работ
    Кирилл Ч. ИНЖЭКОН 2010, экономика и управление на предприятии транс...
    4.9 (343 отзыва)
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). С... Читать все
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). Сейчас пишу диссертацию на соискание степени кандидата экономических наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    692 Выполненных работы
    Петр П. кандидат наук
    4.2 (25 отзывов)
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт напис... Читать все
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт написания магистерских диссертаций. Направление - связь, телекоммуникации, информационная безопасность, информационные технологии, экономика. Пишу научные статьи уровня ВАК и РИНЦ. Работаю техническим директором интернет-провайдера, имею опыт работы ведущим сотрудником отдела информационной безопасности филиала одного из крупнейших банков. Образование - высшее профессиональное (в 2006 году окончил военную Академию связи в г. Санкт-Петербурге), послевузовское профессиональное (в 2018 году окончил аспирантуру Уральского федерального университета). Защитил диссертацию на соискание степени "кандидат технических наук" в 2020 году. В качестве хобби преподаю. Дисциплины - сети ЭВМ и телекоммуникации, информационная безопасность объектов критической информационной инфраструктуры.
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Евгений А. доктор, профессор
    5 (154 отзыва)
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - ... Читать все
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - по социальной работе.
    #Кандидатские #Магистерские
    260 Выполненных работ
    Екатерина С. кандидат наук, доцент
    4.6 (522 отзыва)
    Практически всегда онлайн, доработки делаю бесплатно. Дипломные работы и Магистерские диссертации сопровождаю до защиты.
    Практически всегда онлайн, доработки делаю бесплатно. Дипломные работы и Магистерские диссертации сопровождаю до защиты.
    #Кандидатские #Магистерские
    1077 Выполненных работ
    Кормчий В.
    4.3 (248 отзывов)
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    #Кандидатские #Магистерские
    335 Выполненных работ
    user1250010 Омский государственный университет, 2010, преподаватель,...
    4 (15 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа

    Другие учебные работы по предмету

    Дискурс желания в ранней советской культуре
    📅 2021 год
    🏢 Санкт-Петербургский государственный университет
    Корейская каллиграфия как текст культуры
    📅 2021 год
    🏢 Санкт-Петербургский государственный университет