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Kapazitive Kontaktschwelle für den Strassenverkehr
Die Erfindung betrifft eine kapazitive Kontaktschwelle für den Strassenverkehr zum Gebrauch bei automatischen oder semi-automatischen Verkehrssignalen, bestehend aus einem im Boden der zu überwachendenstelle angeordneten, aus zwei horizontal und parallel nebeneinander angeordneten Teilen bestehenden Leitersystem sowie aus einem Wechselspannungsgenerator, der mit dem einen Teil des Leitungs- systems verbunden ist, und einem Detektor, der mit dem andern Teil des Leitersystems verbunden ist.
Die üblichen Kontaktschwellen sind vom pneumatischen Typ. Diese weisen jedoch durch die Notwendigkeit, einen Teil der Strassendecke beweglich auszubilden, eine relativ geringe Lebensdauer auf. Daneben sind Kontaktschwellen auf photoelektrischer Basis bekannt, bei denen ein von einer Lichtquelle auf eine Photozelle gerichteter Lichtstrahl durch die vorbeifahrenden Fahrzeuge jeweils kurzzeitig unterbrochen wird. Die Notwendigkeit der erhöhten Anbringung von Photozelle und Lichtquelle schränkt die Verwendungsmöglichkeit derartiger Kontaktschwellen ein. Ausserdem besteht die Gefahr, dass entweder die Photozelle oder die Lampe durch aufspritzenden Kot verschmutzt werden.
Derartige Nachteile können vermieden werden durch die Verwendung von Vorrichtungen, bei denen das Passieren von Fahrzeugen oder Fussgängern dadurch erfasst wird, dass diese ein von diesen Vorrichtungen erzeugtes magnetisches oder elek- trisches Feld beeinflussen. So ist es z. B. bekannt. Selbstinduktionsspulen unterhalb der Strassendecke anzuordnen, die einen Teil eines Abstimmkreises eines Röhrengenerators bilden. Diese Spulen erzeugen ein magnetisches Feld, das sich bis oberhalb der Strassendecke ausdehnt. Ein derartiges Feld erleidet jedoch nur eine Störung genügender Stärke, wenn sich in diesem Felde ein Gegenstand bewegt, der aus Metall oder aus einem Material mit hoher Permeabilität besteht. Weil in den meisten Fällen die.
Metallteile eines Fahrzeuges nicht mit der Strassendecke in Berührung kommen, muss das magnetische Feld sich mindestens so weit oberhalb der Strassenoberfläche erstrecken, dass es noch in Höhe der Metallteile eine ausreichende Intensität besitzt. Kontaktschwellen dieser Art sind in der Praxis nicht eingeführt worden.
Weiter sind aus der Schweizer Patentschrift Nr. 290757 Vorrichtungen bekanntgeworden, die zur Erfassung der Anwesenheit von Personen oder Gegenständen in zu überwachenden Räumen dienen, welche Vorrichtungen im Boden bzw. in den Wänden dieser Räume angeordnete Leitersysteme aufweisen, die mit einem Wechselspannungsgenerator und mit einem Detektor in Verbindung stehen. Diese Vorrichtungen sprechen auf die durch Personen oder Gegenstände verursachten Änderungen des sich zwischen den einzelnen Teilen der Leitersysteme erstreckenden elektrischen Feldes an und zeichnen sich durch eine grosse Empfindlichkeit aus, die auch ursächlich notwendig ist, um das unbefugte Betreten der zu überwachenden Räume durch Personen, die selbstverständlich trachten, eine Erfassung ihrer Anwesenheit zu vermeiden, sicher anzuzeigen.
Es wurde auch vorgeschlagen, derartige Vorrichtungen für Personen oder Fahrzeugzählungen zu verwenden. Einer praktischen Verwendung derartiger Vorrichtungen als Kontaktschwellen für den Strassenverkehr stehen jedoch ihr relativ komplizierter Aufbau und ihre Empfindlichkeit gegenüber Einflüssen verschiedenster Art, wie z. B. Schmutz und Witterungseinflüsse, entgegen.
Die erfindungsgemässe Kontaktschwelle für den Strassenverkehr der eingangs angeführten Art vermeidet die obgenanntenNachteile und weist dasMerkmal auf, dass die beiden Teile des Leitersystems jeweils aus einem einzigen Leiter bestehen und gegebenenfalls je in einem ebenfalls in der Strassendecke eingebetteten, nach oben offenen metallischen Trog angeordnet sind.
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Die erfindungsgemässe Kontaktschwelle weist gegenüber den bekannten Kontaktschwellen, bei denen durch die Metallteile von Fahrzeugen ein magnetisches Feld beeinflusst wird, nicht nur einen einfacheren Aufbau sondern auch eine grössere Empfindlichkeit auf, da z. B. die Reifen der Kraftfahrzeuge, die mit der Strassendecke in Berührung stehen und damit auch nahe an das Leitersystem heranreichen, durch ihre von 1 verschiedene Dielektrizitätskonstante eine Anzeige bewirken. Ebenso werden auch Fahrzeuge ohne bzw. mit wenigen Metallteilen sowie Personen sicher erfasst. Gleichzeitig ist die erfindungsgemässe Kontaktschwelle weitgehend unempfindlich gegen Regen, Schnee, Eis und Schmutz.
Die Erfindung wird an Hand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In dieser zeigt Fig. 1 eine erfindungsgemässe Kontaktschwelle in schematischer Darstellung und Fig. 2 eine Schaltung eines Detektors einer solchen Kontaktschwelle.
In Fig. 1 ist mit 1 ein Wechselspannungsgenerator bezeichnet, der mit einem in der Strassendecke 5 angeordneten Leiter 3 verbunden ist. Der Wechselspannungsgenerator ist vorteilhaft als Röhrengenerator
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Leiters weitgehend unabhängig ist, wodurch einerseits die Empfindlichkeit der Vorrichtung gegen Witterungseinflüsse herabgesetzt wird und anderseits die jeweilige Leiterlänge den Verlegungserfordernissen angepasst werden kann, ohne den Generator nachstimmen zu müssen. Als günstigste Betriebsfrequenz, die den einander teilweise widersprechenden Forderungen hinsichtlich Empfindlichkeit, Störeinflüssen aus dem Starkstromnetz, Möglichkeit von Nachrichtenstörungen usw. Rechnung trägt, hat sich eine Frequenz von etwa 10 kHz bewährt.
Da die genaue Einhaltung dieses Frequenzwertes nicht erforderlich ist, darf die Kapazität des in der Strassendecke befindlichen Leiters die Frequenz beeinflussen, ohne die Arbeitsweise der Vorrichtung zu beeinträchtigen. Dies ermöglicht bei Röhrengeneratoren die Verwendung von Schaltungen mit einem einzigen Abstimmkreis.
Neben dem Leiter 3 befindet sich in der Strassendecke ein weiterer Leiter 4, der mit einem Schwingungsdetektor 2 in Verbindung steht. Die am Ausgang 12, 13 dieses Detektors auftretende Spannung wird in nicht näher dargestellter Weise zur Steuerung des Verkehrssignales bzw. von Verkehrszähleinrichtungen benutzt. Ein Beispiel einer für den Detektor 2 geeigneten Schaltung ist in Fig. 2 dargestellt. Diese weist zwei Dioden 8 und 9, z. B. Kristalldioden, auf. die die am Leiter 4 auftretende Spannung gleichrichten.
Die durch das Passieren von Fahrzeugen oder Personen verursachte Feldverzerrung bewirkt ein Schwanken der am Leiter 4 auftretenden Spannung.
DieAmplitude dieserSchwankungen ist im allgemeinen klein gegen die Amplitude der Spannung, die vom Leiter 3 auf den Leiter 4 übertragen wird. Es ist deshalb vorteilhaft, am Ausgang des Detektors ein elektrisches Filter vorzusehen, das die Amplitude der Spannung von der Frequenz des Generators herabsetzt. Ein derartiges Filter besteht im einfachsten Fall aus einem Kondensator 11, dessen Reaktanz für die Generatorfrequenz einen hinreichend niedrigen Wert aufweist. Parallel zu diesem Kondensator 11 ist in der in Fig. 2 dargestellten Detektorschaltung ein Widerstand 10 angeordnet. Der Widerstandswert dieses Widerstandes ist gross im Vergleich zur Reaktanz des Kondensators 11 bei der Frequenz des Generators 1.
Die in dieStrassendecke eingebetteten Leiter liegen vorzugsweise quer zur Fahrtrichtung. und die Länge entsprichtetwa der Breite derStrasse. diefür eine Fahrtrichtung benutzt wird. Da dieStrassendecke im allge- meinen aus verhältnismässig schlecht leitendem Material besteht. ist es an sich möglich. die Leiter ungeschützt in die Strassendecke zu verlegen ; es ist jedoch besser. die Leiter vorher mit einer isolierenden Umhüllung 6 bzw.
7 zu versehen. Um eine Beeinflussung des Feldes durchin die Strassendecke in der Leiterumgebung eindringendes Wasser zu vermeiden, ist esvorteilhaft, dieStrassendecke an derStelle derVerkehrsschwelle oberhalb der Leiterwasserundurchlässig auszubilden. Anstatt die Leiter 3und4in derStrassendecke anzuordnen, kann man sie auch in einem Körper aus isolierendem Material anordnen und das Ganze in die Strassendecke einbetten. Im Interesse einer guten Funktion der erfindungsgemässen Kontaktschwelle ist auf eine möglichst geringe elektrische Leitfähigkeit des Materials der Strassendecke in der Umgebung der Leiter 3 und 4 zu achten.
BeiStrassendecken ausBeton ist es möglich, die Leiter 3 und 4 in Nuten zu legen, die in der Strassendecke vorgesehen sind. Nach Einlegen der Leiter können die Nuten mit Bitumen ausgefüllt werden. Man kann aber auch wasserdichten Beton benutzen oder einen Gummistreifen, in dem die Leiter angeordnet sind. Bei Strassen mit Klinkerpflaster ist es zu empfehlen, in der unmittelbaren Umgebung der Leiter Klinker zu verwenden, die wasserdicht gemacht sind, z. B. mittels Imprägnieren. Die Fugen zwischen den Klinkern können mit wasserdichtem Bitumen ausgefüllt werden.
Um die in derStrassendecke befindlichen Leiter vor dem Einfluss elektrischer Fremdfelder zu schützen und, um gegebenenfalls die Form des sich oberhalb der Strassenoberfläche ausbreitenden Feldes zu beeinflusen, können die Leiter in einem metallischen, nach oben offenen Trog angeordnet werden. der seinerseits in dieStrassendecke eingebettet ist. Dieser Trog ist nach oben durch ein nicht leitendes, wasserdichtes Material abzudecken.