DE102014213761A1

DE102014213761A1 - Device for detecting a road user on a traffic route, path with such a device, rail track with such a device and method for measuring force effects on a traffic route

Info

Publication number: DE102014213761A1
Application number: DE102014213761.6A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Götz; Daniel Horcher; Uwe Linnert; Carl Udo Maier; Franz Meierhöfer; Jochen Ostermaier
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2014-07-15
Filing date: 2014-07-15
Publication date: 2016-01-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (13) zur Detektion eines Verkehrsteilnehmers (14), welcher sich auf einem Verkehrsweg (11) befindet. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass diese Vorrichtung einen Kraftaufnehmer (16) aufweist, der in den Verkehrsweg (11) integriert ist und mit einem Sensorelement (18) einen magnetoelastischen Effekt ausnutzt. Mit diesem lassen sich vorteilhaft sehr genau und verschleißfrei die auf den Verkehrsweg (11) wirkenden Kräfte ermitteln, wobei hieraus verschiedene Messverfahren abgeleitet werden können, die ebenfalls unter Schutz gestellt werden. Außerdem betrifft die Erfindung einen Weg (11) in Form einer Straße oder einer Schiene, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung (13) ausgestattet sind.The invention relates to a device (13) for detecting a road user (14), which is located on a traffic route (11). According to the invention, this device has a force transducer (16), which is integrated into the traffic route (11) and utilizes a magnetoelastic effect with a sensor element (18). With this can be advantageous very accurately and wear-free determine the forces acting on the traffic route (11) forces, from which various measurement methods can be derived, which are also provided under protection. Moreover, the invention relates to a way (11) in the form of a road or a rail, which are equipped with the device (13) according to the invention.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Detektion eines Verkehrsteilnehmers, welche zur Befestigung in oder an einem Verkehrsweg vorgesehen ist. Diese weist ein kräftemessendes Sensorelement auf, welches empfindlich für die Anwesenheit eines Verkehrsteilnehmers ist. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Weg mit einem Wegbelag, wobei in den Wegbelag eine Vorrichtung zur Detektion von Verkehrsteilnehmern mit einem kräftemessenden Sensorelement eingebettet ist. Außerdem betrifft die Erfindung einen Schienenweg und auch ein Verfahren zum Messen der Krafteinwirkung von Verkehrsteilnehmern auf einen Verkehrsweg mit der genannten Vorrichtung, die ein kräftemessendes Sensorelement aufweist. The invention relates to a device for detecting a road user, which is intended for attachment in or on a traffic route. This has a force-measuring sensor element, which is sensitive to the presence of a road user. Furthermore, the invention relates to a path with a Wegbelag, wherein in the Wegbelag a device for the detection of road users with a force-measuring sensor element is embedded. In addition, the invention relates to a railway track and also a method for measuring the force of road users on a traffic route with said device having a force-measuring sensor element.

Zur Optimierung von Verkehrsflüssen und zur Überwachung der Lebensdauer von Verkehrswegen werden unterschiedliche Verfahren eingesetzt. Der einfachste Weg besteht in stichprobenartigen Verkehrszählungen durch eine Person vor Ort. Außerdem werden induktive Messsysteme eingesetzt, um die Anwesenheit von Verkehrsteilnehmern auf Verkehrswegen zu ermitteln. Eine andere Möglichkeit wird in der WO 2009/049341 A1 beschrieben. Danach ist es auch möglich, Verkehrsteilnehmer auf Verkehrswegen mit Hilfe von in diesen eingebetteten Kraftsensoren zu ermitteln. Diese können beispielsweise durch Dehnungsmessstreifen oder auch einen Piezoaufnehmer verwirklicht sein, wobei diese in einen Halterahmen aus Metall eingefügt sind. Different methods are used to optimize traffic flows and to monitor the service life of traffic routes. The easiest way is to randomly count traffic by a local person. In addition, inductive measuring systems are used to determine the presence of road users on traffic routes. Another possibility is in the WO 2009/049341 A1 described. Thereafter, it is also possible to identify road users on roads with the help of embedded in these force sensors. These can be realized for example by strain gauges or a piezoelectric sensor, which are inserted into a support frame made of metal.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Detektion von Verkehrsteilnehmern auf Verkehrswegen bereitzustellen, welche kostengünstig in der Herstellung und zuverlässig in der Funktion ist und eine lange Lebensdauer aufweist. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, einen Weg mit einem Wegbelag oder einen Schienenweg mit einem Sensor auszustatten, der die beschriebenen Eigenschaften aufweist. Zuletzt ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dem die genannte Vorrichtung zur Detektion betrieben werden kann. Based on this prior art, it is an object of the invention to provide a device for the detection of road users on roads, which is inexpensive to manufacture and reliable in the function and has a long life. It is another object of the invention to provide a path with a Wegbelag or a rail track with a sensor having the properties described. Finally, it is an object of the invention to provide a method by which said device can be operated for detection.

Die erstgenannte Aufgabe wird mit der eingangs genannten Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Vorrichtung einen Kraftaufnehmer aufweist, der aus einem ferromagnetischen Material wie Eisen, Stahl, Nickel oder Kobalt besteht und der im Einbauzustand durch die Gewichtskraft eines Verkehrsteilnehmers verformbar ist. Die Vorrichtung weist außerdem ein Sensorelement auf, mit einem Kernbauteil, das mindestens eine Erregerspule und mindestens eine Empfängerspule trägt. Der Kraftaufnehmer und das Kernbauteil sind derart zueinander angeordnet, dass sich bei Erzeugung eines Magnetfeldes mit der Erregerspule ein magnetischer Kreis ausbildet. Vorteilhaft kann mit einer so aufgebauten Vorrichtung ein Sensor aufgebaut werden, der den magnetoelastischen Effekt nutzt, der bei Verformung des Kraftaufnehmers auftritt. Dabei sind vorteilhaft nur geringe Verformungen des Kraftaufnehmers von Nöten, da mit der erfindungsgemäßen Bauform eine hohe Empfindlichkeit erreicht werden kann. Damit kann der Kraftaufnehmer vorteilhaft stabil ausgebildet werden, was seine Lebensdauer und Robustheit vorteilhaft vergrößert. Zur Herstellung der Vorrichtung ist es lediglich notwendig, einen Kraftaufnehmer mit einer einfachen Geometrie, wie z. B. eine Platte mit einem beispielsweise U-förmigen Kern, zu versehen, so dass dieser mit seinen Enden auf dem Kraftaufnehmer montiert werden kann. Vorher kann das U-förmige Kernbauteil jeweils mit einer Erregerspule und einer Empfängerspule versehen werden, welche über eine Steuereinheit angesteuert werden, welche sowohl die Versorgung der Erregerspule mit elektrischer Energie wie auch die Erfassung eines von der Erregerspule kommenden Sensorsignals übernimmt. The first object is achieved with the device mentioned above according to the invention, that the device comprises a force transducer, which consists of a ferromagnetic material such as iron, steel, nickel or cobalt and which is deformable in the installed state by the weight of a road user. The device also includes a sensor element having a core member carrying at least one exciter coil and at least one receiver coil. The force transducer and the core component are arranged relative to one another such that when a magnetic field is generated with the excitation coil, a magnetic circuit is formed. Advantageously, with a device constructed in this way, a sensor can be constructed which utilizes the magnetoelastic effect that occurs when the force transducer is deformed. In this case, only slight deformations of the force transducer are advantageous because a high sensitivity can be achieved with the design according to the invention. Thus, the force transducer can be made advantageously stable, which advantageously increases its life and robustness. For the preparation of the device, it is only necessary to use a force transducer with a simple geometry, such. Example, a plate with an example U-shaped core to be provided so that it can be mounted with its ends on the force transducer. Previously, the U-shaped core member may each be provided with an exciter coil and a receiver coil, which are controlled by a control unit, which takes over both the supply of the excitation coil with electrical energy as well as the detection of a sensor signal coming from the exciter coil.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kraftaufnehmer als geschlossenes Gehäuse ausgeführt ist, in dessen Innenraum das Sensorelement angeordnet ist. Der Kraftaufnehmer kann auf diese Weise gleichzeitig die Aufgabe eines wirksamen Schutzes der gesamten Vorrichtung übernehmen. Die weiteren Elemente des Sensors sind dann im Inneren des Gehäuses angebracht. Eine der Gehäusewände ist derart ausgestaltet, dass diese sich bei einer Beanspruchung durch einen Verkehrsteilnehmer elastisch verformt. According to an advantageous embodiment of the invention it is provided that the force transducer is designed as a closed housing, in the interior of which the sensor element is arranged. The force transducer can take over the task of effective protection of the entire device at the same time in this way. The other elements of the sensor are then mounted inside the housing. One of the housing walls is designed such that it elastically deforms when stressed by a road user.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass in der Vorrichtung zusätzlich ein Temperatursensor angeordnet ist. Derartige Temperatursensoren können vorteilhaft auch sehr robust ausgestaltet werden. Die Temperatur kann als zusätzliches Kriterium ausgewertet werden, um beispielsweise die thermische Belastung eines Verkehrsweges auszuwerten, die ebenfalls Rückschlüsse beispielsweise über Belastungszustände des Verkehrsweges ermöglicht. According to another embodiment of the device, it is provided that a temperature sensor is additionally arranged in the device. Such temperature sensors can advantageously also be made very robust. The temperature can be evaluated as an additional criterion to evaluate, for example, the thermal load of a traffic route, which also allows conclusions about load conditions of the traffic route, for example.

Weiterhin wird die Aufgabe mit dem eingangs angegebenen Weg dadurch gelöst, dass die oben bereits erläuterte Vorrichtung in den Wegbelag eingebettet wird. Hierdurch können die genannten Vorteile, z. B. bei Autostraßen, Fahrradwegen oder auch Fußgängerwegen, vorteilhaft genutzt werden. Insbesondere können vorteilhaft auch mehrere Vorrichtungen der eingangs angegebenen Art in einem Array im Straßenbelag angeordnet werden. Dies erlaubt weitergehende Aussagen über Verkehrsflüsse und Straßenbelastungen, wie im Folgenden noch näher erläutert werden wird. Furthermore, the object is achieved with the above-mentioned way in that the above-mentioned device is embedded in the path covering. As a result, the advantages mentioned, z. As in motorways, bike paths or pedestrian paths, be used advantageously. In particular, several devices of the type specified can advantageously be arranged in an array in the road surface. This allows more detailed statements about traffic flows and road loads, as will be explained in more detail below.

Weiterhin wird die Aufgabe auch durch den eingangs angegebenen Schienenweg gelöst, bei dem erfindungsgemäß eine Vorrichtung zur Detektion von Verkehrsteilnehmern (hier Zügen) am Schienenweg befestigt ist. Vorteilhaft kann die Vorrichtung am Schienenprofil des Schienenwegs befestigt sein. Dieses wird durch überfahrende Züge beansprucht und verformt sich dabei auch elastisch. Deswegen kann vorteilhaft beispielsweise ein Kugelrolltaster verwendet werden, der unter dem Schienenprofil angeordnet ist. Durch die elastische Verformung des Schienenprofils während des Überfahrens eines Zuges wird auf die Kugel, die den Kraftaufnehmer der Vorrichtung bildet, eine Verformung und Spannung erzeugt, die sich unter Ausnutzung des magnetoelastischen Effekts registrieren lässt. Die Verwendung eines Kugelrolltasters hat weiterhin den Vorteil, dass beispielsweise temperaturbedingte Längenänderungen des Schienenprofils keine oder nur vernachlässigbar kleine Spannungen in der Kugel erzeugen, da diese sich durch Rollen an diese Längenänderungen anpassen kann. Furthermore, the problem is also solved by the rail given above, at according to the invention, a device for detecting road users (here trains) is attached to the rail. Advantageously, the device can be attached to the rail profile of the rail track. This is claimed by traversing trains and deforms it also elastic. Therefore, for example, a ball roll button can be advantageously used, which is arranged under the rail profile. By the elastic deformation of the rail profile during the passage of a train is on the ball, which forms the force transducer of the device, a deformation and stress generated, which can be registered by utilizing the magnetoelastic effect. The use of a ball roller has the further advantage that, for example, temperature-induced changes in length of the rail profile produce no or only negligibly small stresses in the ball, as this can be adapted by rolling to these changes in length.

Gemäß einer besonderen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass als Kraftaufnehmer der Vorrichtung das Schienenprofil selbst vorgesehen ist. Das Schienenprofil ist aus Stahl und stellt damit einen ferromagnetischen Werkstoff zur Verfügung. Die Beanspruchungen des Schienenprofils durch überfahrende Züge kann somit durch Schließen eines magnetischen Kreises einfach festgestellt werden, wobei zu diesem Zweck beispielsweise ein U-förmiges Kernbauteil von unten an das Schienenprofil angesetzt werden kann. Hierdurch entsteht vorteilhaft eine besonders robuste Bauform der Vorrichtung zur Detektion von Zügen. According to a particular embodiment, it is provided that the rail profile itself is provided as a force sensor of the device. The rail profile is made of steel and thus provides a ferromagnetic material. The stresses of the rail profile by traversing trains can thus be easily determined by closing a magnetic circuit, for which purpose, for example, a U-shaped core member can be attached from below to the rail profile. This advantageously results in a particularly robust design of the device for detecting trains.

Weiterhin wird die Erfindung auch durch das eingangs angegebene Verfahren zum Messen von Krafteinwirkungen von Verkehrsteilnehmern auf Verkehrswege gelöst, indem eine der oben beschriebenen Vorrichtungen zum Einsatz kommt. Vorteilhaft lässt sich auf diese Weise z. B. ein Verfahren zum Messen von Verkehrsströmen von Verkehrsteilnehmern durchführen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Verfahren zum Messen der Masse von Verkehrsteilnehmern einzusetzen, da sich über die Messung quantitativer Krafteinwirkungen auf den Verkehrsweg auch Rückschlüsse über die Masse der das Sensorsignal auslösenden Verkehrsteilnehmer ziehen lassen. Auch kann das Verfahren vorteilhaft zum Messen von Belastungen des Verkehrswegs durch Verkehrsteilnehmer eingesetzt werden. Furthermore, the invention is also achieved by the method specified at the outset for measuring force effects of road users on traffic routes by using one of the devices described above. Advantageously can be in this way z. B. perform a method for measuring traffic flows of road users. Another possibility is to use the method for measuring the mass of road users, as can be drawn on the measurement of quantitative force effects on the road also conclusions about the mass of the sensor signal triggering road users. Also, the method can be used advantageously for measuring loads on the traffic route by road users.

Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn zum Messen die Messwerte einer Vielzahl der Vorrichtungen ausgewertet werden, wobei die Vorrichtungen, wie bereits beschrieben, in einem geeigneten Array in den Verkehrsweg integriert werden können. Die Messwerte werden dann in einer Auswertungseinheit gemeinsam ausgewertet. Beispielsweise können die Vorrichtungen zur Detektion in den Straßenbelag einer Straße eingebettet werden, so dass beim Überfahren oder Überlaufen das Gewicht des betreffenden Verkehrsteilnehmers detektiert werden kann. Hierbei können z. B. die Anzahl der Ereignisse und damit die Anzahl der Verkehrsteilnehmer detektiert werden. Durch eine Kalibrierung, d. h. Erfahrungswerte, welche Messergebnisse der Vorrichtung mit welcher Krafteinwirkung und damit Masse des Verkehrsteilnehmers verbunden ist, kann auch auf die Masse des entsprechenden Verkehrsteilnehmers geschlossen werden. Aus wiederum lässt einen Rückschluss auf die Belastung einer Straße zu. So ist es z. B. bekannt, dass LKW aufgrund ihrer höheren Achslasten eine überproportional größere Belastung für eine Straße darstellen, als PKW. Dies kann durch Berücksichtigung geeigneter Faktoren in Berechnungen über die Lebensdauer eines Fahrwegs einfließen. Vorteilhaft können die Messwerte von vorzugsweise mehreren Vorrichtungen in einer geeigneten Auswertungseinheit mit Messergebnissen aus einer Bibliothek (d. h. einen Wertevorrat in einer Datenbank) verglichen werden, so dass aus den gemessenen Messwerten bestimmte Ereignisse oder bestimmte Belastungen abgeleitet werden können. In this case, it is particularly advantageous if the measured values of a plurality of the devices are evaluated for measuring, wherein the devices, as already described, can be integrated into the traffic route in a suitable array. The measured values are then evaluated together in an evaluation unit. For example, the devices for detection can be embedded in the road surface of a road, so that the weight of the road user concerned can be detected when driving over or overflowing. This z. B. the number of events and thus the number of road users are detected. By calibration, i. H. Experience, which measurement results of the device with which force and thus mass of the road user is connected, can also be concluded on the mass of the corresponding road user. In turn, allows conclusions about the load on a road. So it is z. B. known that trucks represent a disproportionately greater burden on a road than cars due to their higher axle loads. This can be taken into account by taking into account suitable factors in calculations over the lifetime of a guideway. Advantageously, the measured values of preferably a plurality of devices in a suitable evaluation unit can be compared with measurement results from a library (that is to say a stock of values in a database) so that specific events or specific loads can be derived from the measured values measured.

Ein zusätzlicher Temperatursensor kann hierbei Korrekturwerte liefern, da beispielsweise die Belastung von Asphaltstraßen im Sommer wegen der temperaturbedingten Erweichung des Asphalts höher ausfallen, als im Winter. Auch hierfür können geeignete Referenzwerte in einer Bibliothek abgelegt werden. Zur Berechnung einer Lebensdauererwartung muss in der Auswertungseinheit ein geeignetes Modell abgelegt sein, welches für die Berechnung der vorhergesagten Lebensdauer dient. An additional temperature sensor can provide correction values, since, for example, the stress on asphalt roads in summer is higher due to the temperature-induced softening of the asphalt than in winter. Again, suitable reference values can be stored in a library. To calculate a life expectancy, a suitable model must be stored in the evaluation unit, which is used to calculate the predicted lifetime.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Geschwindigkeit von Fahrzeugen zu erfassen. Hierbei kann die Belastungsdauer der Vorrichtung oder der Vorrichtungen als Messgröße erfasst werden. Weiterhin ist es möglich, den zeitlichen Abstand von Belastungen auszuwerten, wobei diese Abstände in bestimmten Messwertfenstern den Rückschluss auf die Achsenpaare von Kraftfahrzeugen erlauben. Eine besonders schnelle Doppelbelastung lässt beispielsweise den Rückschluss auf eine Zwillingsachse zu, was einen Hinweis auf besonders schwere Fahrzeuge wie LKW und Busse liefert. Geschwindigkeiten können jedoch auch dadurch berechnet werden, dass die Messsignale zweier Vorrichtungen ausgewertet werden, die einen bekannten Abstand zueinander aufweisen. Da jedes Fahrzeug andere charakteristische Messwerte erzeugen wird, können die jeweiligen Messwerte der beiden Vorrichtungen verglichen werden und auf diesem Wege der zeitliche Abstand der wiederkehrenden Muster zur Berechnung der Geschwindigkeit genutzt werden. Another possibility is to detect the speed of vehicles. In this case, the load duration of the device or of the devices can be detected as a measured variable. Furthermore, it is possible to evaluate the time interval of loads, these distances in certain measurement windows allow the conclusion on the axle pairs of motor vehicles. A particularly fast double load allows, for example, the conclusion of a twin axle, which provides an indication of particularly heavy vehicles such as trucks and buses. However, speeds can also be calculated by evaluating the measurement signals of two devices that are at a known distance from each other. Since each vehicle will produce other characteristic measurements, the respective measurements of the two devices can be compared and in this way the time interval of the recurrent patterns used to calculate the speed.

Bestimmte Muster der Messwerte weisen beispielsweise auch auf das Vorhandensein eines Staus auf. In diesem Fall wird es immer wieder zu dauerhaften Belastungen von Vorrichtungen kommen, wenn ein Fahrzeug mit seinem Rad direkt über der Vorrichtung zum Stehen kommt. Wenn Geschwindigkeiten mit Arrays von Vorrichtungen gemessen werden, so lässt sich auch die Verlangsamung eines Verkehrsflusses bereits ermitteln. Davon ausgehend können frühzeitig Gegenmaßnahmen, z. B. durch Verkehrsmeldungen, getroffen werden. Auch Ampelschaltungen können auf das Vorhandensein von Staus reagieren und die Ampelphasen entsprechend anpassen. For example, certain patterns of measurements also indicate the presence of a jam on. In this case, it will come again and again to permanent loads of devices when a vehicle comes with his bike directly over the device to a halt. When speeds are measured with arrays of devices, the slowing down of a traffic flow can already be determined. On this basis, early countermeasures, for. B. by traffic reports are taken. Traffic light circuits can also react to the presence of traffic jams and adjust the traffic light phases accordingly.

Die Anwendung der Vorrichtung für Schienenwege lässt analoge Messverfahren wie die zu Straßen beschriebenen zu. Beispielsweise kann über Arrays von Vorrichtungen, die bei Schienenwegen lediglich eindimensional ausgebildet sein müssen, da auf Schienen ein Spurwechsel an sich nicht möglich ist, festgestellt werden, ob der Sicherheitsabstand zwischen zwei Zügen zu gering ist und bei Verkehrsleitstellen Sicherheitsmaßnahmen eingeleitet werden müssen. Auch Geschwindigkeitsüberschreitungen, die zu nicht an den Schienenweg angepassten Geschwindigkeit führen (z. B. in Kurven oder bei dem Überfahren von Weichen), können detektiert werden und zu einer Warnung in der betreffenden Verkehrsleitstelle genutzt werden. Außerdem sind auch Vorhersagen über den Schienenverschleiß aus den Messwerten ableitbar. The use of the railroad device allows for analog measuring methods such as those described for roads. For example, it can be determined via arrays of devices that only need to be formed in one-dimensional rail tracks, as on rails a lane change is not possible, if the safety distance between two trains is too low and safety measures must be initiated at traffic control centers. Even speeding excesses that lead to speeds that are not adapted to the railroad (eg in curves or when driving over turnouts) can be detected and used for a warning in the relevant traffic control center. In addition, predictions about rail wear can be derived from the measured values.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Gleiche oder sich entsprechende Zeichnungselemente sind jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nur insoweit mehrfach erläutert, wie sich Unterschiede zwischen den einzelnen Figuren ergeben. Es zeigen: Further details of the invention are described below with reference to the drawing. Identical or corresponding drawing elements are each provided with the same reference numerals and will only be explained several times as far as there are differences between the individual figures. Show it:

1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, eingebaut in den Straßenbelag einer Straße, im schematischen Schnitt, 1 An embodiment of the device according to the invention, installed in the road surface of a road, in a schematic section,

2 ein Ausführungsbeispiel, wie ein Array von Sensoren auf einer Straße verteilt sein kann, als schematische Aufsicht auf die Straße und 2 an embodiment of how an array of sensors can be distributed on a street, as a schematic plan view of the street and

3 ein anderes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, eingebaut in einem Schienenweg, teilweise aufgeschnitten. 3 another embodiment of the device according to the invention, installed in a rail, partially cut.

In 1 ist ein Weg 11 als Straße dargestellt, der einen Wegbelag 12 aufweist. In diesem Wegbelag 12 ist eine Vorrichtung 13 zur Detektion von Verkehrsteilnehmern 14 in Form von Autos eingebettet. Angedeutet ist weiterhin, wie der Verkehrsteilnehmer 14 mit seinem Rad 15 den Wegbelag 12 und damit einen Kraftaufnehmer 16 elastisch verformt. Der Kraftaufnehmer bildet einen Teil der Vorrichtung 13, die im Folgenden näher erläutert werden soll. In 1 is a way 11 presented as a road that is a pathway 12 having. In this path 12 is a device 13 for the detection of road users 14 embedded in the form of cars. Also indicated is how the road user 14 with his bike 15 the pathway 12 and thus a force transducer 16 elastically deformed. The force transducer forms part of the device 13 , which will be explained in more detail below.

Der Kraftaufnehmer 16 ist Teil eines Gehäuses 17, in dem ein Sensorelement 18 eingebaut ist. Dieses besteht aus einem Kernbauteil 19, welches im Inneren des Gehäuses mit dem Kraftaufnehmer 16 verbunden ist und so einen magnetischen Kreis 20 ausbildet. Das Kernbauteil weist weiterhin eine Erregerspule 21 und eine Empfängerspule 22 auf, die in nicht näher dargestellter Weise mit einer Steuereinrichtung 23 verbunden sind. Durch die Erregerspule 21 wird ein den magnetischen Kreis 20 ausbildendes Magnetfeld erzeugt, welches bei Verformung des Kraftaufnehmers 16 in der Empfängerspule 22 eine Spannung induziert. Dieser wird durch die Steuervorrichtung 23 erfasst und über einen Daten-BUS 24 an eine Auswertungseinheit 25 weitergegeben. Die Auswertungseinheit 25 kann beispielsweise die Schaltung einer Ampel 26 steuern, nachdem die Messwerte der Vorrichtungen 13 hinsichtlich des aktuellen Verkehrsflusses ausgewertet wurden. Zusätzlich zu dem Sensorelement 18 kann in der Vorrichtung auch ein Temperatursensor 27 vorgesehen sein. Dieser ist auch im Innenraum des Gehäuses 17 angeordnet und mit der Steuereinrichtung 23 verbunden. Die gemessenen Temperaturen werden ebenfalls über den Daten-BUS 24 der Auswertungseinheit 25 zur weiteren Verarbeitung zugeführt. The force transducer 16 is part of a housing 17 in which a sensor element 18 is installed. This consists of a core component 19 , which is inside the housing with the load cell 16 is connected and so a magnetic circuit 20 formed. The core component also has an exciter coil 21 and a receiver coil 22 on, in a manner not shown with a control device 23 are connected. Through the exciter coil 21 becomes a magnetic circuit 20 forming magnetic field generated by deformation of the force transducer 16 in the receiver coil 22 induces a voltage. This is done by the control device 23 captured and via a data bus 24 to an evaluation unit 25 passed. The evaluation unit 25 can, for example, the switching of a traffic light 26 control after the readings of the devices 13 evaluated for the current traffic flow. In addition to the sensor element 18 can also be a temperature sensor in the device 27 be provided. This is also in the interior of the housing 17 arranged and with the control device 23 connected. The measured temperatures are also via the data BUS 24 the evaluation unit 25 fed for further processing.

In 2 ist ein Weg 11 von oben dargestellt. Zu erkennen sind zwei Fahrspuren 28 für Autos. Die Vorrichtungen 13 sind in Arrays angeordnet. Da die Fahrzeuge auf dem Weg 11 verschiedene Spurbreiten aufweisen, sind die Vorrichtungen jeweils immer in Reihen 29 angeordnet, die über die Breite der Fahrspuren 28 verlaufen. Innerhalb einer Fahrspur weisen die Reihen 29 jeweils einen Abstand a auf, der bekannt ist und daher bei der Geschwindigkeitsmessung durch einen Zeitversatz der Messergebnisse benachbarter Reihen berücksichtigt werden kann. Außerdem sind die Reihen der benachbarten Fahrspuren 28 jeweils mit einem Versatz v angeordnet, wobei v bevorzugt a/2 betragen kann. Hierdurch lassen sich beispielsweise durch ein anderes Muster der Zeitabstände Überholvorgänge detektieren, da Fahrzeug in diesem Fall Messsignale auf beiden Spuren erzeugen. Dies lässt einen Rückschluss auf ablaufende Überholvorgänge zu, wobei eventuelle Gefahrensituationen frühzeitig erkannt werden können. Auch Falschfahrer können mit Hilfe von Sensorarrays nach der zu 2 beschriebenen Bauform frühzeitig erkannt werden. In 2 is a way 11 shown from above. You can see two lanes 28 for cars. The devices 13 are arranged in arrays. Because the vehicles are on their way 11 have different track widths, the devices are always always in rows 29 arranged across the width of the lanes 28 run. Within a lane, the rows show 29 in each case a distance a, which is known and can therefore be taken into account in the speed measurement by a time offset of the measurement results of adjacent rows. In addition, the rows of adjacent lanes 28 each arranged with an offset v, where v may preferably be a / 2. As a result, overtaking processes can be detected, for example, by a different pattern of the time intervals, since in this case the vehicle generates measurement signals on both tracks. This allows a conclusion on running overtaking, whereby any dangerous situations can be detected early. Even wrong-handers can with the help of sensor arrays after to 2 described design can be detected early.

In 3 ist als Verkehrsweg ein Schienenweg 30 dargestellt. Dieser weist zwei Schienenprofile 31 auf, von denen in 3 eines zu erkennen ist. Das Schienenprofil 31 ruht auf einer Schienenschwelle 32, wobei die Schienenschwelle einen Absatz 33 aufweist, in der als Vorrichtung ein Kugelrolltaster 34 untergebracht werden kann. Als Sensorelement weist der Kugelrolltaster 34 eine Kugel 35 auf, die bei einer beispielsweise wegen Wärmedehnungen ausgeführten waagerechten Bewegung 36 des Schienenprofils 31 keine Kräfte übertragen kann. Das Rad 37 eines Zuges jedoch führt zu einer elastischen Verformung des Schienenprofils 31 und damit auch zu einer Verformung der Kugel 35, so dass ein Sensorsignal erzeugt wird. In 3 is a railroad as a traffic route 30 shown. This has two rail profiles 31 on, of which in 3 one is recognizable. The rail profile 31 resting on a railroad tie 32 where the rail sleeper is a heel 33 having in the device as a ball roller 34 can be accommodated. As a sensor element, the ball roll button 34 a ball 35 on, for example, because of Thermal expansions carried out horizontal movement 36 of the rail profile 31 can not transmit forces. The wheel 37 However, a train leads to an elastic deformation of the rail profile 31 and thus also to a deformation of the ball 35 , so that a sensor signal is generated.

Eine besondere Bauform der Vorrichtung 13 (dargestellt in 3) nutzt das Schienenprofil 31 als Kraftaufnehmer 16. Das Kernbauteil 19 ist daher direkt von unten auf das Schienenprofil 31 aufgesetzt und bildet mit diesem den magnetischen Kreis 20 aus. Das Gehäuse 17 schützt das so ausgebildete Sensorelement 18. Ansonsten ist die Vorrichtung 13 analog aufgebaut wie in 1 beschrieben. A special design of the device 13 (shown in 3 ) uses the rail profile 31 as a force transducer 16 , The core component 19 is therefore directly on the rail profile from below 31 put on and forms with this the magnetic circle 20 out. The housing 17 protects the thus formed sensor element 18 , Otherwise, the device 13 constructed analogously as in 1 described.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2009/049341 A1 [0002]

Claims

Device for detecting a road user ( 14 ), which are for attachment in or on a traffic route ( 11 . 30 ), comprising a force measuring sensor element ( 18 ), which is sensitive to the presence of a road user, characterized in that the device - a force transducer ( 16 ), which consists of a ferromagnetic material and in the installed state by the weight of a road user ( 14 ) is deformable and - the sensor element ( 18 ), with a core component ( 19 ), the at least one exciting coil ( 21 ) and at least one receiver coil ( 22 ), wherein the force transducer ( 16 ) and the core component ( 19 ) are arranged in such a way that when generating a magnetic field with the exciter coil ( 21 ) a magnetic circuit ( 20 ) trains.

Device according to claim 1, characterized in that the force transducer ( 16 ) as a closed housing ( 17 ) is executed, in the interior of which the sensor element is arranged.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the device additionally a temperature sensor ( 27 ) is arranged.

Path ( 11 ) with a Wegbelag ( 12 ), whereby in the Wegbelag ( 12 ) a device for detecting road users with a force measuring sensor element ( 16 ), characterized in that the device is constructed according to one of the preceding claims.

Path ( 11 ) according to claim 4, characterized in that a plurality of devices are arranged in an array in the road surface.

Railroad track ( 30 ), characterized in that a device according to one of claims 1 to 3 on the railway track ( 30 ) is attached.

Railroad track ( 30 ) according to claim 6, characterized in that the device on the rail profile ( 31 ) of the railway track ( 30 ) is attached.

Railroad track ( 30 ) according to claim 7, characterized in that the device consists of a ball-roll button ( 34 ) consists.

Railroad track ( 30 ) according to claim 7, characterized in that as force transducer of the device, the rail profile ( 31 ) itself is provided.

Method for measuring the impact of road users ( 14 ) on a traffic route ( 11 . 30 ) with a device, the force measuring sensor element ( 18 ), characterized in that a device according to one of claims 1 to 3 is used.

A method according to claim 10, characterized in that the method is used for measuring traffic flows of road users.

A method according to claim 10, characterized in that the method is used for measuring the mass of road users.

A method according to claim 10, characterized in that the method is used for measuring the load of the traffic route by road users.

Method according to one of claims 11 to 13, characterized in that for measuring the measured values of a plurality of the devices are evaluated.

Method according to one of claims 10 to 14, characterized in that the measured values in an evaluation unit ( 25 ) are compared with measurement results from a library, and specific events are derived from the measured values.