CZ2011497A3

CZ2011497A3 - Senzorové usporádání pro zachycení, klasifikaci a vázení vozidel na silnicích v plynulém provozu

Info

Publication number: CZ2011497A3
Application number: CZ20110497A
Authority: CZ
Inventors: Weiss@Florian
Original assignee: Traffic Data Systems Gmbh
Priority date: 2011-06-08
Filing date: 2011-08-11
Publication date: 2013-01-16
Also published as: EP2533223A2; PL217854B1; EP2533223A3; DE202011101716U1; PL396501A1

Abstract

Vynález se týká senzorového usporádání pro zachycení, klasifikaci a vázení vozidel na silnicích v plynulém provozu, u kterého jsou k dispozici senzory (2) pro urcování hmotnosti vozidel a indukcní smycky (1) pro nejméne jeden jízdní pruh, pricemz v jednom jízdním pruhu jsou usporádány dve indukcní smycky (1) mezi nejméne dvema jednotlivými senzory (2) pro urcování hmotnosti, a mezi dvema indukcními smyckami (1) je usporádán nejméne jeden dalsí senzor (2) pro urcování hmotnosti ve smeru jízdy vozidel.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká senzorového uspořádání pro zachycení, klasifikaci a vážení vozidel na silnicích v plynulém provozu. Uspořádání může být vestavěno do jízdních pásů silnice a používáno přitom k registrování, klasifikaci, určování hmotnosti vozidel/zatížení kol a pro zjišťování dalších měřených hodnot, jako je rychlost a délka vozidla, které jede přes senzorové uspořádání.

Dosavadní stav techniky

Při sběru dat o vozidlech je přitom známé zapuštění nebo uspořádání jednotlivých senzorů do krytu vozovky, respektive pod něj. Jedná se přitom v podstatě o dva různé druhy senzorů. Jsou jimi zaprvé indukční nebo induktivní smyčky a zadruhé se využívají senzory, s nimiž se určují hmotnosti vozidel při přejíždění. Naposled jmenované senzory využívají přednostně piezoelektrického efektu a pomocí napojeného nábojového zesilovače mohou při přejíždění zachycovat/přiřazovat proporcionální měřicí signály, odpovídající aktuální hmotnosti. Ktomu se mohou používat také senzory, které využívají jiné fyzikální principy měření. Tím je možné určovat příslušné vlastní hmotnosti, ale také zatížení kol vozidla.

Obvykle se tyto senzory používají ve formě nosníku, takže v jednom osovém směru mají výrazně větší délku, než v osovém směru, který je k němu kolmý. Tak je možné pokrýt celou šířku alespoň větší části jednoho jízdního pásu nebo jednoho jízdního pruhu.

Pomocí obou druhů senzorů (senzory k určování hmotnosti a indukční smyčky) je možné také určování příslušného typu vozidla prostřednictvím rozpoznání vzoru.

• ·

Senzor, který je označován také jako „kolébkový nosník“, se šířkou asi 5 cm, vydává při přejetí kola elektrický impuls, jehož rozšiřování („plocha“) je při dané rychlosti proporcionální ke hmotnosti, který může být využíván jako měřicí signál. Indukční smyčky poskytují při přejezdu charakteristický vzor spodku vozidla, mohou zjišťovat z 8 - 10 tříd vozidla a mohou určovat délku vozidla. Rychlost může být zjištěna jak z časového přesazení vzorů indukčních smyček, tak i z přesazení impulsů kolébkového nosníku. Pomocí senzorů pro určování hmotnosti může pak být stanoven příslušný vzor kola (rozvory náprav, skupiny náprav a jejich jednotlivé hmotnosti).

Pro určování hmotnosti jsou často používány senzory, které mohou podchycovat pouze část šířky jízdního pásu nebo jízdního pruhu. Zpravidla se pak používají senzory, které jsou vytvořeny ze dvou polovičních nosníků. Tím je umožněno zaregistrovat kola vozidla jednotlivě. Dodatkově ktomu je možné snížení ohybového namáhání senzorů.

O určování hmotnosti nebo zatížení kol je zpravidla zájmem pouze u těžkotonážní dopravy (nákladní vozidla s přívěsem nebo bez, automobilové návěsy), protože ta má největší vliv na opotřebení silnice.

Používají se také transpondérové smyčky pro rozpoznání kalibrovacích vozidel, která jsou vybavena příslušným transpondérem, v plynulém provozu.

Známý problém těchto uspořádání senzorů představují vývody (spojovací vedení) indukčních smyček a senzorů pro určování hmotnosti (spojení mezi senzorem, respektive indukční smyčkou a vyhodnocovací elektronikou), které musejí být vestavěny do jízdního pásu. Kryty vozovek je proto třeba rozříznut a potom je potřebné vyplnění spár.

Zvlášť problematické jsou přitom vývody/spojovací vedení protisměrných jízdních pruhů, popřípadě jízdních pruhů pro předjíždění, protože ty vyžadují zvlášť dlouhé řezy a povrch vozovky je tím silně poškozován.

Při obnovování krytu vozovky je třeba senzory odstranit. Jsou-li na dvou (třech) jízdních pruzích k dispozici dvě, popřípadě tři uspořádání senzorů, jsou při obnově hlavního jízdního pruhu u tradičních instalaci a doporučení zničeny také vývody/spojovací vedení senzorů a indukčních smyček protisměrného jízdního pruhu nebo jízdního pruhu pro předjíždění.

Dosud známé rozpoznávací a zachycovací systémy nejsou zejména u komplexních senzorových uspořádání s větším počtem senzorů/indukčních smyček, které jsou uspořádány ve směru jízdy za sebou, bez dalšího schopné umožňovat zachycování/určováni i v obou možných směrech jízdy. Zejména se různé kalibrování provádí pokaždé odděleně.

Úkolem vynálezu je proto navrhnout možnosti, se kterými se zachycování vozidel na silnicích v probíhajícím provozu provádí jednoduše, flexibilně s dostatečnou přesností a přitom jsou náklady udržovány nízké.

Podstata vynálezu

Podle vynálezu je tento úkol vyřešen senzorovým uspořádáním, které má znaky nároku 1. Výhodné realizace a další provedení vynálezu je možné uskutečnit s pomocí znaků, obsažených v závislých nárocích.

U senzorového uspořádání podle vynálezu jsou senzory pro určování hmotnosti vozidel a indukční smyčky upraveny pro každý jízdní pruh.

Následně bude pojmenováním senzor označován vždy jen takový, který je vhodný pro určování hmotnosti nebo zatížení kol. Takové senzory se u vynálezu používají společně s indukčními smyčkami.

V jednom jízdním pruhu jsou přitom uspořádány dvě indukční smyčky mezi dvěma senzory, nebo z nejméně dvou jednotlivých senzorů pro určování hmotnosti je • · · mezi dvěma indukčními smyčkami uspořádán nejméně jeden další senzor pro určování hmotnosti ve směru jízdy vozidel. Každé vozidlo tak přejíždí nejdříve nejméně jeden senzor, pak indukční smyčku, pak opět nejméně jeden senzor, opět indukční smyčku, aby přejelo opět nejméně jeden senzor uvnitř jízdního pruhu.

Je možné dvousmérné využití. Může tak být dosaženo zachycováni a vyhodnocování nezávisle na aktuálním směru jízdy vozidel, což nabývá na významu zejména u obdobně proměnného řízení dopravy v případě stavenišť nebo objížděk. Kromě toho je s měřicími signály, snímanými třemi, v jednom jízdním pruhu po sobě přejížděnými senzory, zvýšena přesnost měření a redundance.

Senzory by měly být v jízdních pruzích uspořádány tak, že při normálním přejíždění jede vždy jedno kolo vozidla přes jednotlivý senzor pro určení hmotnosti/zatížení kola a druhé kolo stejné nápravy přes druhý senzor.

To je dále zlepšeno, pokud senzory a indukční smyčky jsou v pohledu ve směru jízdy uspořádány symetricky a/nebo se stejnými vzájemnými odstupy.

Senzory a indukční smyčky by měly být uspořádány ve dvou vedle sebe uspořádaných jízdních pruzích vždy stejně.

Na jednom jízdním pruhu může existovat přídavná transpondérová smyčka pro kalibrování pomocí kalibrovacích vozidel. S transpondérovými smyčkami je pak možné provést kalibraci, jak je popsána ve spisu WO 2009/109158 A1. Transpondérové smyčky by měly být upraveny na jízdních pruzích, na kterých jsou uspořádány také senzory pro určování hmotnosti. Rozpoznání kalibrovacích vozidel je jinak možné pouze pomocí cenově náročného sledování videem nebo uzavřením příslušné silnice pro běžný provoz.

Spojovací vedení od senzorů a indukčních smyček jízdního pruhu mají být přednostně vedena k jedné straně jízdního pásu, a spojovací vedeni od senzorů a • * indukčních smyček od jízdního pruhu, uspořádaného vedle tohoto jízdního pruhu, k protilehlé straně jízdního pásu, a přitom spojovací vedení od senzorů a indukčních smyček jednoho z obou jízdních pruhů jsou vedena pod jízdním pásem v zabezpečené formě ke druhé straně jízdního pásu a odtud ke společné elektronické vyhodnocovací, respektive paměťové jednotce pro všechny senzory a indukční smyčky. Přitom mohou být spojovací vedení v zabezpečené formě vedena pod jízdním pásem trubkou (spodní lokalizace) k vyhodnocovací jednotce na okraji silnice. Toto zabezpečené vedení spojovacích vedení může být také vytvořeno od středního dělicího pásu k okraji jízdního pásu.

Přednostně by měly být v každém jízdním pruhu upraveny vždy dva senzory ve směru jízdy před indukční smyčkou (1), mezi dvěma indukčními smyčkami (1) a za indikační smyčkou (1), které jsou orientovány přednostně kolmo ke směru jízdy příslušného jízdního pruhu. Tím je možné zvýšit citlivost měření, protože zpravidla jen jedno kolo vozidla jede přes jeden z obou senzorů. Kromě toho je tak možné snížit ohybové namáhání senzorů ve formě nosníku a může být určeno zatížení kola každého jednotlivého kola vozidla jednotlivě. Se třemi senzory pro určování hmotnosti vozidel, uspořádanými podle vynálezu za sebou a v párech vždy v jednom jízdním pruhu, jsou zachycována aktuální zatížení kol. Pokud mají kola stejnou nebo známou vzdálenost, může být kromě toho pomocí rozpoznání vzoru dosaženo určení příslušného typu vozidla a také určení rychlosti přejíždějícího vozidla.

Pokud vozidla přejíždějí ohraničovací pruh nebo nepřejíždějí senzory, nebo je nepřejíždějí alespoň téměř kolmo (šikmý pohyb), může být toto určení provedeno přinejmenším nikoliv s vysokou přesností. Rozpoznání prostřednictvím zachyceného vzor vozidel, přejíždějících přes senzory šikmo, je však možné.

Existuje možnost uspořádat v odstavném pruhu, uspořádaném vedle jízdního pruhu, alespoň jednu indukční smyčku.

• · · • · • · · · · ·

U více než dvouproudového jízdního pásu mohou být pruhu pro předjíždění jízdního pásu, ležícímu nejdále na vnější straně, přiřazeny pouze nejméně dvě indukční smyčky, protože je možné vycházet z toho, že zde nejsou na cestě žádná těžká vozidla a určení hmotnosti/zatížení kola zde není bezpodmínečně potřebné.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude následně příkladně blíže vysvětlen na obrázcích, na kterých znamená:

obr. 1 příklad senzorového uspořádání v jízdním pásu se třemi jízdními pruhy s dodatkovým odstavným pruhem;

obr. 2 příklad senzorového uspořádání v jízdním pásu se dvěma jízdními pruhy s dodatkovým odstavným pruhem;

obr. 3 příklad senzorového uspořádání pro jednoproudovou silnici s provozem v obou směrech, a obr. 4 příklad senzorového uspořádání v jízdním pásu se dvěma jízdními pruhy s dodatkovým odstavným pruhem.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 znázorňuje jízdní pás se třemi jízdními pruhy a s dodatkovým odstavným pruhem po směru jízdy (šestiproudová dálnice). Ve druhém jízdním pruhu pro předjíždění, který sousedí se středním dělicím pásem, nejsou k dispozici senzory 2 pro určování hmotnosti (kolébkové nosníky), ale pouze dvě indukční smyčky 1.. V tomto případě se vychází z toho, že tento jízdní pruh je uzavřen pro těžkotonážní dopravu a proto není zájem o převažování. Pomocí indukčních smyček 1 je však možné rozpoznat na tomto jízdním pruhu vozidla těžké dopravy • · · * * * a vyfotografovat je. V odstavném pruhu jsou rovněž vloženy pouze dvě indukční smyčky 1, takže i zde je možné registrovat vozidla, která jedou pravými koly přes odstavný pruh a pokoušejí se tak určení hmotnosti/převážení obejít. Uspořádání platí odpovídajícím způsobem pro protisměrný jízdní pruh (pootočeno o 180° okolo M1). Spojovací vedení 1.1 a 2.1 pro indukční smyčky 1 a středový senzor 2 mohou být vedena ve spáře v krytu vozovky společně přes odstavný pruh, respektive přes druhý jízdní pruh pro předjíždění.

Je jasné, že ve dvou jízdních pruzích, sousedících s odstavnými pruhy jsou senzory 2 a indukční smyčky 1 uspořádány tak, že dvě indukční smyčky 1 jsou v pohledu ve směru jízdy ohrazeny vždy dvěma jednotlivými senzory 2, které jsou těmto jízdním pruhům přiřazeny. Indukční smyčky 1 jsou přitom uspořádány středově/symetricky mezi vždy dvěma senzory 2 v pohledu ve směru jízdy. Tím je možné zachovávat symetrické poměry. U transpondérových smyček 3 to není potřebné, protože ty se využívají pouze k identifikaci kalibrovacích vozidel.

Kromě toho je ze zobrazení jasné, že spojovací vedení 1,1, 2.1 a 3.1 indukčních smyček 1 odstavného pruhu a vedle uspořádaných jízdních pruhů jsou vedena přímo k elektronické vyhodnocovací jednotce 4, uspořádané na straně jízdního pásu. Naproti tomu spojovací vedení 1.1, 2.1 a 3.1 indukčních smyček 1 a senzorů 2 obou dalších jízdních pruhů jsou vedena na druhou stranu celého jízdního pásu, tedy v tomto případě ke střednímu dělicímu pásu a zde kbodu M1. Odtud jsou vedena pod jízdním pásem ve formě potrubí bezpečně na druhou stranu jízdního pásu k elektronické vyhodnocovací jednotce 4. Také zde mohou být spojovací vedení 1.1 a 2.1 pro indukční smyčky 1_ a středový senzor 2 vedena ve spáře v krytu vozovky společně přes odstavný pruh a pruh pro předjíždění.

Na obr. 2 jsou znázorněny dva jízdní pruhy s odstavným pruhem po směru jízdy (čtyřproudová silnice první třídy nebo dálnice). Zde existují poměry jako u uspořádání se třemi jízdními pruhy podle obr. 1. Pouze odpadl druhý pruh pro předjíždění včetně příslušných indukčních smyček. Oba jízdní pruhy jsou však • * * * · vybaveny senzory 2 a indukčními smyčkami 1. Uspořádání platí odpovídajícím způsobem pro protisměrný jízdní pruh (pootočeno o 180° okolo M1).

U tohoto příkladu jsou spojovací vedení 1,1, 2.1 a 3.1 senzorů 2_a indukčních smyček 1 jízdního pruhu a odstavného pruhu vedena k jedné straně jízdního pásu a spojovací vedení 1.1, 2.1 a 3.1 senzorů 2 a indukčních smyček 1 druhého jízdního pruhu jsou vedena ke druhé straně jízdního pásu, v tomto případě ke střednímu dělicímu pásu kbodu M1 a odtud, jako v příkladu podle obr. 1, k elektronické vyhodnocovací jednotce 4.

Obr. 3 znázorňuje příklad uspořádání podle vynálezu u dvou jízdních pruhů (jednoproudová silnice s provozem v obou směrech) pro oba směry jízdy. Každý směr jízdy má symetrické uspořádání senzorů 2, indukčních smyček 1 a v tomto případě také vždy jednu transpondérovou smyčku 3. Vedení spojovacích vedení 1.1, 2.1 a 3.1 je uskutečněno analogicky, jako u obou dalších příkladů, od obou jízdních pruhů nejprve k okraji jízdního pásu a pak opět od jedné strany přímo k elektronické vyhodnocovací jednotce 4, a od druhé strany přes bod M1 skrz trubku (není znázorněna) pod jízdním pásem k elektronické vyhodnocovací jednotce 4.

Obr. 4 znázorňuje příklad senzorového uspořádání ve dvouproudovém jízdním pásu s dodatkovým odstavným pruhem. Přitom jsou senzory 2 uspořádány v jednom jízdním pruhu (hlavní jízdní pruh) se dvěma indukčními smyčkami 1. Ve druhém jízdním pruhu (pruh pro předjíždění) a v odstavném pruhu jsou uspořádány pouze dvě indukční smyčky 1.. Jízdní pruh se senzory 2 je dodatkově vybaven transpondérovou smyčkou 3.

Všechna spojovací vedení 1.1, 2.1 a 3.1 jsou vedena k jedné straně jízdního pásu k elektronické vyhodnocovací jednotce 4.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Senzorové uspořádání pro zachycení, klasifikaci a vážení vozidel na silnicích v plynulém provozu, u kterého jsou k dispozici senzory pro určování hmotnosti vozidel a indukční smyčky pro nejméně jeden jízdní pruh, vyznačující se tím, že v jednom jízdním pruhu jsou uspořádány dvě indukční smyčky (1) mezi nejméně dvěma jednotlivými senzory (2) pro určování hmotnosti, a mezi dvěma indukčními smyčkami (1) je uspořádán nejméně jeden další senzor (2) pro určování hmotnosti ve směru jízdy vozidel.
2. Senzorové uspořádání podle nároku 1, vyznačující se tím, že senzory (2) a indukční smyčky (1) jsou uspořádány symetricky a/nebo se stejnými vzájemnými odstupy ve směru jízdy.
3. Senzorové uspořádání podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že senzory (2) a indukční smyčky (1) jsou uspořádány symetricky kolmo ke směru jízdy.
4. Senzorové uspořádání podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že senzory (2) a indukční smyčky (1) jsou uspořádány ve dvou vedle sebe uspořádaných jízdních pruzích vždy stejně.
5. Senzorové uspořádání podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že na jednom jízdním pruhu je k dispozici dodatková transpondérová smyčka (3) pro kalibrování pomocí kalibračních vozidel.
6. Senzorové uspořádáni podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že spojovací vedení (1.1, 2.1) senzorů (2) a indukčních smyček (1) jednoho jízdního pruhu jsou vedena k jedné straně jízdního pásu, a spojovací vedení (1.1, 2.1) senzorů (2) a indukčních smyček (1) jízdního pruhu, uspořádaného vedle tohoto jízdního pruhu, k protilehlé straně jízdního pásu, a spojovací vedení (1.1, 2.1) senzorů (2) a indukčních smyček (1) jednoho λ * - ft * e « • *·’»· « « z obou jízdních pruhů jsou vedena pod jízdním pásem v zabezpečené formě ke druhé straně jízdního pásu a odtud ke společné elektronické vyhodnocovací, respektive paměťové jednotce (4) pro všechny senzory (2) a indukční smyčky (1).
7. Senzorové uspořádání podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že v jednom jízdním pruhu jsou k dispozici nejméně dva senzory (2), které jsou přednostně orientovány kolmo ke směru jízdy příslušného jízdního pruhu a přitom vždy nejméně dva senzory (2) jsou uspořádány ve směru jízdy před indukční smyčkou (1), mezi dvěma indukčními smyčkami (1) a za indukční smyčkou (1).
8. Senzorové uspořádání podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že na odstavném pruhu, uspořádaném vedle jízdního pruhuje uspořádána nejméně jedna indukční smyčka (1).
9. Senzorové uspořádání podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že u více než dvouproudového jízdního pásu je pruhu pro předjíždění jízdního pásu, ležícímu nejdále na vnější straně, přiřazena jen nejméně jedna indukční smyčka (1).
10.Senzorové uspořádání podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že několik spojovacích vedení (1.1, 2.1) je vedeno ve spáře společně přes kryt vozovky k elektronické vyhodnocovací jednotce (4).