DE102004035438A1 - Lichtsignalanlage, System zur Verkehrsregelung mit einer Vielzahl solcher Lichtsignalanlagen und Verfahren zum Warten eines solchen Verkehrsregelungssystems - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lichtsignalanlage (1) mit mindestens einem Signalgeber (2), der wenigstens eine Leuchtdiode (3) als Lichtquelle und eine Streuscheibe (4) zur Lichtverteilung aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein System zur Verkehrsregelung innerhalb eines Straßennetzes mit einer Vielzahl ann Lichtsignalanlagen (1a, 1b, 1c), wobei die Lichtsignalanlagen (1a, 1b, 1c) Steuergeräte (9a, 9b, 9c) zum Absetzen von Schaltbefehlen für die Signalgeber (2) aufweisen, die mit einem zentralen Verkehrsrechner (10) verbunden sind. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Warten eines derartigen Verkehrsregelungssystems. Indem für den mindestens einen Signalgeber eine Einrichtung zum Ermitteln eines Verschmutzungsgrades der Streuscheibe (4) vorgesehen ist, wird ein gezieltes Warten hinsichtlich der Reinigung von Streuscheiben (4) möglich, welches besonders kostengünstig ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Lichtsignalanlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein System zur Verkehrsregelung innerhalb eines Straßennetzes mit einer Vielzahl an solchen Lichtsignalanlagen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 7 und ein Verfahren zum Warten eines solchen Verkehrsregelungssystems.
• Lichtsignalanlagen sind zur Regelung des Straßenverkehrs an Knotenpunkten bekannt. Sie umfassen einen oder mehrere Signalgeber, deren Lichtzeichen zur Darstellung verschiedener Signalisierungszustände entsprechend einem gewählten Signalprogramm darstellen. Ein Signalgeber weist eine schaltbare Lichtquelle auf, deren ausgesendetes Licht auf eine Streuscheibe trifft, die das durch sie hindurchtretende Licht verteilt. Zur Darstellung verschiedener Signalisierungszustände stehen verschiedene Farben, Brenndauern und Abfolgen der einzelnen Lichtzeichen zur Verfügung. Als Lichtquellen sind Glühlampen im Einsatz, die zunehmend durch praktisch verlustfreie und langlebige Leuchtdioden ersetzt werden. Damit die angezeigten Lichtzeichen in ausreichendem Abstand bei verschiedensten Lichtverhältnissen für Verkehrsteilnehmer gut sichtbar sind, ist neben einer ausreichenden Lichtintensität der Lichtquelle auf eine ausreichende Lichtdurchlässigkeit der Streuscheiben zu achten. Aufgrund von Witterungs- und Umwelteinflüssen verschmutzt die Außenseite der Streuscheiben nach mehr oder weniger kurzer Zeit und muss daher gereinigt werden. Die Reinigung der Streuscheiben erfolgt dabei in Wartungsintervallen, deren Länge durch die Erfahrung des Betreibers bestimmt wird. Aufgrund dieser prinzipiellen Vorgehensweise entstehen zum Teil hohe Wartungskosten, da Streuscheiben gereinigt werden, die es noch nicht nötig hatten.
• Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Lichtsignalanlage bereitzustellen, die ein gezieltes Warten hinsichtlich der Reinigung von Streuscheiben ermöglicht, sowie ein System zur Verkehrsregelung mit derartigen Lichtsignalanlagen und ein Verfahren zu dessen Wartung, welches hinsichtlich des Reinigungsaufwandes besonders kostengünstig ist.
• Der die Lichtsignalanlage betreffende Aufgabenteil wird erfindungsgemäß gelöst durch eine gattungsgemäße Lichtsignalanlage mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils von Patentanspruch 1. Indem für den mindestens einen Signalgeber eine Einrichtung zum Ermitteln eines Verschmutzungsgrades der Streuscheibe vorgesehen ist, kann aktuell der tatsächlich vorliegende Verschmutzungsgrad einer Streuscheibe etwa durch automatisierte, fernbedienbare Messtechnik bestimmt werden. Hierdurch wird die Grundlage geschaffen, ohne persönliche Inaugenscheinnahme den Verschmutzungsgrad der Streuscheibe eines Signalgebers zu ermitteln. Dies ermöglicht wiederum eine gezielte Reinigung von Streuscheiben und zwar nur dann, wenn es wirklich erforderlich ist. Es kann also sowohl vermieden werden, dass – bedingt durch festgelegte Wartungsintervalle – Streuscheiben zu früh gereinigt werden als auch ein zu spätes Reinigen, was die Gefahr eines nicht deutlich sichtbaren Lichtzeichens in sich birgt.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lichtsignalanlage weist die Einrichtung zum Ermitteln eines Verschmutzungsgrades der Streuscheibe einen Lichtsensor, der wie die mindestens eine Leuchtdiode auf die Streuscheibe ausgerichtet ist, und eine mit diesem verbundene Auswerteeinheit auf, mittels der aus der Intensität des von der verschmutzten Streuscheibe reflektierten Lichtes deren Verschmutzungsgrad ermittelbar ist. Durch die Anordnung des Lichtsensors etwa in der Ebene der in Form einer Matrix verteilt positionierten Leuchtdioden erfasst der Lichtsensor von den Leuchtdioden ausgesendetes Licht, welches durch Verschmutzungen auf der Streuscheibe reflektiert wird. Dabei wird um so mehr Licht reflektiert, je größer der Grad der Verschmutzung der Streuscheibe ist. Aus der Intensität des Anteils an reflektierter Strahlung kann dadurch auf den Verschmutzungsgrad zurückgeschlossen werden.
• In einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lichtsignalanlage ist neben der mindestens einen Leuchtdiode eine Testdiode angeordnet, deren emittierte Strahlung außerhalb des sichtbaren Spektralbereiches liegt, wobei die spektrale Empfindlichkeit des Lichtsensors derart eingestellt ist, dass er den Spektralbereich der Testdiode ebenso erfasst, wie den der sichtbares Licht emittierenden Leuchtdioden. Dies ermöglicht die Bestimmung des Verschmutzungsgrades auf einer Streuscheibe auch bei nicht im Betrieb befindlichen Signalgebern, wobei Fahrzeugführer irritierende Lichtblitze durch Strahlung im sichtbaren Bereich vermieden werden.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lichtsignalanlage ist die Auswerteeinheit parametrierbar ausgebildet. In der Auswerteeinheit können absolute Werte hinterlegt werden, die der Größe und Art des Signalgebers und des verwendeten Lichtsensors Rechnung tragen. Diese hinterlegten Werte dienen als Vergleichswerte für das Ausgangssignal des Lichtsensors entsprechend der verschmutzungsbedingten Rückstrahlintensität, was die Ermittlung des Grades der Verschmutzung der Streuscheibe erlaubt.
• Vorzugsweise ist die Auswerteeinheit der erfindungsgemäßen Lichtsignalanlage aber derart ausgebildet, dass sie durch ein lernendes Verfahren parametrierbar ist. Hierdurch erreicht man eine Unabhängigkeit von den geometrischen Abmessungen und dem Aufbau des Signalgebers, wobei lediglich ein Ausgangszustand in der Auswerteeinheit zu hinterlegen ist, der einer gereinigten Streuscheibe entspricht.
• In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lichtsignalanlage ist ein Filter gegen Störlicht vorgesehen.
• Mit Filtern lassen sich Fremdlichteinflüsse ausschalten bzw. nur bestimmte Spektralbereiche in den Lichtsensor eindringen, was die Genauigkeit beim Ermitteln des Verschmutzungsgrades einer Streuscheibe erhöht.
• Wenn bei einem System zur Verkehrsregelung innerhalb eines Straßennetzes eine Vielzahl an oben näher beschriebenen Lichtsignalanlagen zum Einsatz kommen, wobei die Lichtsignalanlagen Steuergeräte zum Absetzen von Schaltbefehlen für die Signalgeber aufweisen, die mit einem zentralen Verkehrsrechner verbunden sind, und die Auswerteeinheiten Zustandsmeldungen über den Verschmutzungsgrad der Streuscheiben generieren und an den zentralen Verkehrsrechner übermitteln, erhält man einen aktuellen Überblick über den Verschmutzungsgrad aller im System involvierten Streuscheiben, die mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung zum Ermitteln des Verschmutzungsgrades ausgestattet sind. Über die bestehende Infrastruktur, d.h. über die Kommunikationsleitungen zwischen zentralem Verkehrsrechner und den Steuergeräten der Lichtsignalanlagen, wird zentral anhand der übertragenen Zustandsmeldungen eine Übersicht über den aktuellen Wartungsbedarf erstellt.
• Erfindungsgemäß werden zum Warten eines solchen Verkehrsregelungssystems die Zustandsmeldungen der Lichtsignalanlagen vom zentralen Verkehrsrechner zur Erstellung einer Wartungsstrategie für die Lichtsignalanlagen verwendet. Dieses Verfahren ermöglicht den Übergang von einem turnusmäßigen Wartungsverhalten nach festgelegten Zeitintervallen zu einem Verfahren, welches dem tatsächlichen momentanen Reinigungsbedarf der Streuscheiben von Signalgebern Rechnung trägt, und dadurch enorme Kosten einspart.
• In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Wartungsverfahrens wird bei der Erstellung einer Wartungsstrategie für die Lichtsignalanlagen neben dem Verschmutzungsgrad die verkehrstechnische Wichtigkeit der Signalgeber berücksichtigt. Wird bei der Reinigung der Streuscheiben in Betracht gezogen, ob es sich um ein Haupt- oder ein Wiederholsignal, etc., handelt, können gegebenenfalls weitere Wartungsgänge eingespart werden.
• Eine Ausführungsform sowie weitere Vorteile der Erfindung werden anhand der Zeichnungen nachfolgend näher erläutert, in deren
• 1 der Aufbau des Signalgebers einer erfindungsgemäßen Lichtsignalanlage und in
• 2 ein zu wartendes erfindungsgemäßes Verkehrsregelungssystem
  schematisch veranschaulicht ist.
• Gemäß 1 ist das Gehäuse eines Signalgebers 2 einer erfindungsgemäßen Lichtsignalanlage 1 (vgl. 2) frontseitig durch eine Streuscheibe 4 abgedeckt. Diese Streuscheibe 4 ist analog zu bekannten Streuscheiben konventioneller Signalgeber ausgestaltet, so dass sich hier eine Detailschilderung erübrigt. Im Inneren des Signalgebers 2 ist in einem vorgegebenen Abstand zu dieser Streuscheibe 4 und im Wesentlichen parallel dazu in einer zweidimensionalen Matrix eine Mehrzahl von strahlungsintensiven Leuchtdioden 3 angeordnet. Diese bilden in ihrer Gesamtheit und gemeinsam angesteuert eine flächenhaft ausgedehnte Lichtquelle für den Signalgeber 2. Gemeinsam angesteuert wird dieses Feld der Leuchtdioden 3 durch eine Signalgebersteuerung 5, die unmittelbar im Gehäuse des Signalgebers 2 angeordnet ist. Über Versorgungs- und Steuerleitungen ist jeder Signalgeber 2 bzw. dessen Signalgebersteuerung 5 mit einer Schalt- und Auswerteeinheit 7 verbunden. Diese ist ihrerseits an ein Steuergerät 9 (vgl. 2) angeschlossen, die in bekannter Weise die Betriebszustände der Signalgeber 2, entsprechend einem vorbestimmten Signalprogramm, steuert. Ein Lichtsensor 6, der vorzugsweise als Photodiode ausgebildet ist, ist in einer Ebene mit den Leuchtdi oden 3 angeordnet und wie diese der Streuscheibe 4 zugekehrt, was besonders vorteilhaft im Hinblick auf die Verdrahtung der Matrix der Leuchtdioden 3 und des Lichtsensors 6 ist. Bei dieser Anordnung des Lichtsensors 6 wird ausgenutzt, dass ein Teil des von den Leuchtdioden 3 ausgestrahlten Lichtes an der mit einer Schmutzschicht V belegten Außenseite der Streuscheibe 4 reflektiert wird und auf den Lichtsensor 6 einstrahlt. Ein entsprechend verstärktes und bewertetes Ausgangssignal des Lichtsensors 6 ist damit ein Maß für den momentanen Verschmutzungsgrad der Streuscheibe 4. In 1 ist diese Funktion des Lichtsensors 6 durch einen von den Leuchtdioden 3 emittierten Lichtstrahl E3 und an der Streuscheibe 4 reflektierten Teilstrahl R3 schematisch angedeutet. Innerhalb der Matrix der Leuchtdioden 3 ist zusätzlich zu dem Lichtsensor 6 ferner eine Testdiode 8 vorgesehen, deren Strahlungscharakteristik derart gewählt ist, dass sie im nichtsichtbaren Bereich strahlt, ihre Strahlung aber dennoch im Bereich der Empfindlichkeit des Lichtsensors 6 liegt. Diese Randbedingungen lassen sich mit heute üblichen Bauelementen in der Kombination von Lichtsensor 6 und Testdiode 8 auch durchaus realisieren. Die Bestimmung des Verschmutzungsgrades der Streuscheibe 4 lässt sich damit auch durchführen, wenn der Signalgeber 2 außer Betrieb ist – also nicht aktiv ein Lichtzeichen darstellt – und zwar ohne, dass Lichtblitze erzeugt werden, die vom menschlichen Auge wahrgenommen werden. Dies kann im Übrigen auch als Test des Lichtsensors 6 herangezogen werden. In der Auswerteeinheit 7, die parametrierbar ausgebildet ist, findet eine Auswertung des Ausgangssignales des Lichtsensors 6 statt. Im Vergleich durch fest vorgegebene Absolutwerte oder in selbstlernender Weise wird der Wert des Ausgangssignales, der die Intensität des von der Streuscheibe 4 reflektierten Lichtanteils R3 repräsentiert und damit ein Maß für die Verschmutzung der Streuscheibe 4 darstellt, mit den hinterlegten Werten verglichen und daraus auf den Verschmutzungsgrad der Streuscheibe 4 zurückgeschlossen.
• Nach 2 wird eine Vielzahl an Lichtsignalanlagen 1a, 1b, ..., 1c zu einem System zum Regeln des Verkehrs innerhalb eines Straßennetzes zusammengefasst. Die Lichtsignalanlagen 1 weisen Steuergeräte 9a, 9b, ...., 9c zum Absetzen von Schaltbefehlen für die Signalgeber 2 auf und sind mit einem zentralen Verkehrsrechner 10 verbunden. Entsprechend der gemeldeten Intensität des an einer Streuscheibe 4 reflektierten Lichtes R3 setzt die Auswerteeinheit 7 Meldungen 11a, 11b, ...., 11c ab, die über die Steuergeräte 9a, 9b, ...., 9c an den zentralen Verkehrsrechner 10 übermittelt werden. Diese Zustandsmeldungen 11 geben Auskunft über den Verschmutzungsgrad der jeweiligen Streuscheiben 4 und werden erfindungsgemäß zur Erstellung einer Wartungsstrategie 12 für die Lichtsignalanlagen 1 verwendet. Eine Wartungsstrategie 12 kann beispielsweise vorsehen, wann bzw. in welcher Reihenfolge die nächste Reinigung von Streuscheiben 4 vorzunehmen ist. Die Wartungsstrategie kann zentral vorgeben, in welcher Reihenfolge Lichtsignalanlagen 1i, 1j, ...., 1k durch ein Wartungsfahrzeug 13 zur Reinigung der Streuscheiben 4 der Signalgeber 2 anzufahren sind. Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei der Erstellung einer Wartungsstrategie 12 neben dem Verschmutzungsgrad der Streuscheiben 4 die verkehrstechnische Wichtigkeit der Signalgeber 2 berücksichtigt wird. Die Notwendigkeit, weniger wichtige Signalgeber zu reinigen, ist weniger dringlich als die Wartung von Hauptsignalen. Über eine derartige Wartungsstrategie können erhebliche Kosten eingespart werden, die entstehen, wenn bedarfsunabhängig in festen Zeitintervallen Wartungsfahrten durchgeführt werden.

Claims (9)

1. Lichtsignalanlage (1) mit mindestens einem Signalgeber (2), der wenigstens eine Leuchtdiode (3) als Lichtquelle und eine Streuscheibe (4) zur Lichtverteilung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass für den mindestens einen Signalgeber (2) eine Einrichtung zum Ermitteln eines Verschmutzungsgrades der Streuscheibe (4) vorgesehen ist.
2. Lichtsignalanlage (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung einen Lichtsensor (6), der wie die mindestens eine Leuchtdiode (3) auf die Streuscheibe (4) ausgerichtet ist, und eine mit diesem verbundene Auswerteeinheit (7) aufweist, mittels der aus der Intensität des von der verschmutzten Streuscheibe (4) reflektierten Lichtes (R) deren Verschmutzungsgrad ermittelbar ist.
3. Lichtsignalanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass neben der mindestens einen Leuchtdiode (3) eine Testdiode (8) angeordnet ist, deren emittierte Strahlung außerhalb des sichtbaren Spektralbereichs liegt, wobei die spektrale Empfindlichkeit des Lichtsensors (6) derart eingestellt ist, dass er den Spektralbereich der Testdiode (8) ebenso erfasst wie den der sichtbares Licht emittierenden Leuchtdioden (3).
4. Lichtsignalanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (7) parametrierbar ausgebildet ist.
5. Lichtsignalanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (7) derart ausgebildet ist, dass sie durch ein lernendes Verfahren parametrierbar ist.
6. Lichtsignalanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Filter gegen Störlicht vorgesehen ist.
7. System zur Verkehrsregelung innerhalb eines Straßennetzes, mit einer Vielzahl an Lichtsignalanlagen (1a, 1b, 1c) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Lichtsignalanlagen (1a, 1b, 1c) Steuergeräte (9a, 9b, 9c) zum Absetzen von Schaltbefehlen für die Signalgeber (2) aufweisen, die mit einem zentralen Verkehrsrechner (10) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheiten (7) Zustandsmeldungen (11a, 11b, 11c) über den Verschmutzungsgrad der Streuscheiben (4) generieren und an den zentralen Verkehrsrechner (10) übermitteln.
8. Verfahren zum Warten eines Verkehrsregelungssystems nach Anspruch 7, wobei die Zustandsmeldungen (11) der Lichtsignalanlagen (1) vom zentralen Verkehrsrechner (10) zur Erstellung einer Wartungsstrategie (12) für die Lichtsignalanlagen (1) verwendet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei bei der Erstellung einer Wartungsstrategie (12) für die Lichtsignalanlagen (1) neben dem Verschmutzungsgrad die verkehrstechnische Wichtigkeit der Signalgeber (2) berücksichtigt wird.