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Die
Erfindung betrifft ein System zur Verkehrsregelung innerhalb eines
Straßennetzes
nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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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.
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Aus
der Patentschrift
DE
102 01 908 C1 ist eine Verkehrssignalleuchte bekannt, die
ein Gehäuse
hat, das mit einer Streuscheibe frontseitig geschlossen ist, hinter
der beabstandet eine Schaltplatine angeordnet ist, die frontseitig
Leuchtdio den trägt, die
auf der Schaltplatine verdrahtet mit einer Spannungsversorgung verbunden
sind.
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Die
Offenlegungsschrift
DE
100 00 291 A1 zeigt einen Kraftfahrzeug-Scheinwerfer mit
einer elektrischen Lampe, welche Lichtstrahlung durch eine Abschlussscheibe
nach außen
abstrahlt, und mit einem Lichtempfänger, der von Verunreinigungen auf
der Außenseite
der Abschlussscheibe reflektiertes Licht der Lampe empfängt und
ein davon abhängiges
Ausgangssignal abgibt.
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Aus
der Patentschrift
DE
195 39 422 C2 ist eine Vorrichtung zur optischen Überprüfung der Lichtdurchlässigkeit
der lichtdurchlässigen
Scheibe an Scheinwerfern von Kraftfahrzeugen bekannt. Die Vorrichtung
besteht aus einem gegen die Innenfläche der Scheibe gerichteten
Strahlungssender und einem Strahlungsempfänger für eine Infrarotstrahlung und
aus einer dem Strahlungsempfänger
zugeordneten Einrichtung zur Messung der Größe der reflektierten Strahlung
und zur Abgabe eines elektrischen bzw. elektronischen Signals. Der
Strahlungssender kann vorteilhaft als Diode ausgebildet sein.
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Die
Patentschrift
DE 27
49 401 C2 offenbart ein Überwachungs- und Fernsteuersystem für Lichtsignalanlagen,
mit welchem zu einer übergeordneten Zentrale
bzw. Ein-/Ausschaltbefehle von der Zentrale zur Lichtsignalanlage über eine
einzige Meldeleitung übertragen
werden. Die Übertragung
der Meldungen von der Lichtsignalanlage aus erfolgt mittels eingeprägter, den
Meldekriterien einzelner Überwachungseinrichtungen
zugeordneter Stromstufen, die durch eine programmierbare Konstantstromquelle
erzeugt und in der Zentrale mittels eines Auswertewiderstandes in
Spannungsstufen umgesetzt werden. Diese werden dann wiederum einem
Spannungsstufenempfänger
zugeführt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, ein System zur Verkehrsregelung mit
Lichtsignalanlagen bereitzustellen, welche ein gezieltes Warten
hinsichtlich der Reinigung von Streuscheiben ermöglicht, sowie hinsichtlich
des Reinigungsaufwandes besonders kostengünstig ist.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein gattungsgemäßes Verkehrsregelungssystem
mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils von Patentanspruch 1.
Indem jeweils 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. Erfindungsgemäß 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. Indem
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.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verkehrsregelungssystems
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.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verkehrsregelungssystems
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.
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Vorzugsweise
ist die Auswerteeinheit des erfindungsgemäßen Verkehrsregelungssystems
aber derart ausgebildet, dass sie durch ein lernendes Verfahren
parametrierbar ist. Hierdurch erreicht man eine Unabhängigkeit
von den geometrischen Abmes sungen und dem Aufbau des Signalgebers,
wobei lediglich ein Ausgangszustand in der Auswerteeinheit zu hinterlegen
ist, der einer gereinigten Streuscheibe entspricht.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verkehrsregelungssystems
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.
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Mit
Vorteil werden bei dem erfindungsgemäßen 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.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verkehrsregelungssystems
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.
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Eine
Ausführungsform
sowie weitere Vorteile der Erfindung werden anhand der Zeichnungen nachfolgend
näher erläutert, in
deren
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1 der
Aufbau des Signalgebers einer Lichtsignalanlage des erfindungsgemäßen Verkehrsregelungssystems
und in
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2 ein
zu wartendes erfindungsgemäßes Verkehrsregelungssystem
schematisch veranschaulicht ist.
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Gemäß 1 ist
das Gehäuse
eines Signalgebers 2 einer 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 Leuchtdioden 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.
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Nach 2 wird
eine Vielzahl an Lichtsignalanlagen 1a, 1b, ..., 1c zu
einem erfindungsgemäßen 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.