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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung von
Daten.
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Die
Ermittlung von Daten bezieht sich beispielsweise auf die Ermittlung
klimatischer Daten oder auf die Ermittlung elementbezogener Daten.
Die Ermittlung elementbezogener Daten wird beispielsweise für Verkehrsanalysen
eingesetzt, wobei die genannten Elemente dann durch sich bewegende
Objekte (z.B. Fahrzeuge) gebildet sind. Die Vorrichtung dient dann
zum Beispiel zur Bestimmung der Anwesenheit, Position, Menge, Art
(Klassifikation) sowie zur Geschwindigkeitsmessung von bewegten
Objekten oder Fahrzeugen aller Art.
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Geräte zur Verkehrsanalyse
sind bekannt und werden weltweit seit längerer Zeit eingesetzt. Hintergrund
solcher Vorrichtungen ist der Wunsch, Verkehrsströme zahlenmäßig erfassen
und damit planbar machen zu können.
Verkehrsplaner weltweit benötigen
zur Durchführung
ihrer Planungsaufgaben verlässliche
Verkehrsdaten von Knotenpunkten. Hierzu werden in einem definierten
Zeitraum alle Fahrzeuge, welche z.B. in den Knotenpunkt einfahren,
fahrspurbezogen gezählt.
Diese Daten werden später
z.B. zur Optimierung von Ampelphasen, Grüne Welle, Umbaumaßnahmen
etc. herangezogen.
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Das
Ermitteln von fahrzeugbezogenen Daten kann sich, wie bereits ausgeführt lediglich
auf das Zählen
von Fahrzeugen beschränken.
Im einfachsten Fall zählt
eine Person vorbeifahrende Fahrzeuge und dokumentiert die gewonnenen
Ergebnisse. Bei einer derartigen Handerfassung werden die Fahrzeuge
von der Zählperson
visuell erfasst, und dann in einen Handcomputer oder auf ein Zählblatt übertragen. Die
Datenqualität
hängt dabei
maßgeblich
von der Zählperson
ab und nimmt mit zunehmender Zählzeit aufgrund
von beispielsweise Ermüdung
drastisch ab. Daher können
manuelle Knotenerfassungen nur in Kurzzeiträumen von etwa je 2 Stunden
durchgeführt werden,
weswegen bei Verkehrsknotenpunkten pro Schicht ca. 3-4 Personen
benötigt
werden, um auch bei Verkehrsspitzen eine hinreichend genaue Erfassung
zu gewährleisten.
Nachteilig ist dabei natürlich, dass
die jeweilige Person über
die gesamte Zeitdauer vor Ort sein muss. Dies ist je nach Wind-
und Wetterlage unangenehm. Auch können Nebel oder Dunkelheit
die Zählung
erschweren.
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Oftmals
werden Fahrzeuge nicht nur gezählt, sondern
auch klassifiziert. Dies bedeutet, dass unterschieden wird, ob es
sich bei dem Fahrzeug beispielsweise um einen Pkw, einen Lkw oder
ein Radfahrer handelt. Eine derartige Klassifizierung stellt entsprechend
höhere
Ansprüche
an die Person, die die Fahrzeuge zählt oder aber die Vorrichtung,
die die Person bei dieser Tätigkeit
unterstützen
oder ersetzen soll.
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Schließlich kann
die Ermittlung fahrzeugbezogener Daten auch eine Messung der Geschwindigkeit
beinhalten.
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Bei
der Pneumatikerfassung werden auf der Fahrbahnoberfläche Gummischläuche installiert.
Der Pneumatikschlauch wir über
die Fahrbahn gespannt und mittels Nägeln auf der Fahrbahndecke
fixiert. Durch die Überfahrt
eines Reifens wird ein Luftdruckimpuls erzeugt welcher vom Erfassungsgerät registriert
und gespeichert wird. Die maximale Schlauchlänge sollte dabei 10 m nicht überschreiten,
da sonst der Druckimpuls zu schwach wird. Für die Erfassung einer Kreuzung
müssen
mindestens vier Erfassungsgeräte
eingesetzt werden, da nicht alle Schläuche zu einem Erfassungsgerät geführt werden
können.
Eine Fahrspurtrennung ist mit dieser Methode nicht möglich. Die
Pneumatikschläuche
sind gut sichtbar, werden gerne zerstört und eine genauere Erfassung
des Verkehrs ist erst ab 15-20 km/h möglich. Geschwindigkeitsmessungen
bedingen den Einsatz von mindestens zwei Schläuchen und sind beim Überfahren deutlich
spürbar,
insbesondere für
Radfahrer. Der Sen sor ist gut sichtbar was bei den Verkehrsteilnehmern
oft zu Irritationen führt
(abruptes Abbremsen und Ausweichen, bewusstes Bremsen auf den Schläuchen um
diese zu zerstören).
Bei der Überfahrung
dieses Sensors entsteht ein Schlaggeräusch, welches in Wohngebieten
speziell nachts als störend empfunden
wird. Der Sensor unterliegt insgesamt einem hohen Verschleiß.
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Bei
der Videoerfassung wird ein Videobild digital ausgewertet und die
Fahrzeugmengen abgespeichert. Die Videokamera muss so installiert
sein das sie den Knotenpunkt aus der Vogelperspektive erfassen kann,
um Überschattungen
von Fahrzeugen zu vermeiden (LKW verdeckt PKW). Dafür ist entweder
ein begehbares hohes Gebäude
oder ein hoher Mast mit bis zu 30-40 m Höhe notwendig. Beides ist selten
vorhanden. Des Weiteren ist die Videoerfassung wetterabhängig, d.h.
bei starker Sonne, Regen, Nebel oder in der Nacht nimmt die Erfassungsqualität stark
ab.
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Bei
der Induktionserfassung werden die Fahrzeuge von Induktionssensoren,
die in der Fahrbahn eingelassen oder auf der Fahrbahnoberfläche montiert
sind, erfasst. An vielen Knotenpunkten sind keine Induktionssensoren
installiert oder können nicht
zur Datenerfassung herangezogen werden, da sie für die Signalsteuerung der Ampelanlagen
benötigt
werden. Mobile Induktionssensoren sind teuer (ca. 1000 EUR pro Fahrspur),
die Erfassung einer Kreuzung macht damit eine Investition von zur
Zeit ca. 12 000 EUR für
Gerätetechnik
notwendig. Hinzu kommt, dass die Induktionsschleifen auf Dauer durch die
Belastung beispielsweise durch LKW zerstört werden.
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Mobile
Induktionsschleifen bestehen aus einem Draht, welcher mit 2-3 Windungen
in rechteckiger oder quadratischer Form auf der Fahrbahn fixiert wird.
Die Montage ist aufwendig und kann nur von Fachpersonal ausgeführt werden.
Die Induktionsschleife kann theoretisch auch in der Fahrbahn verlegt
werden, dafür
muss die Fahrbahn jedoch aufgefräst
werden, was für
eine mobile Erfassung aus Kostengründen keinen Sinn macht. Der
Sensor ist gut sichtbar, was bei den Verkehrsteilnehmern oft zu
Irritationen führt
(abruptes Abbremsen, Ausweichen, bewusstes Bremsen auf den Leitungen
um diese zu zerstören).
Auch dieser Sensor unterliegt einem hohen Verschleiß. Bei einem
magnetischen Schleifendetektor ist nachteilig, dass seine Installation
ein Öffnen
der Straße
erfordert. Er ist auch anfällig
gegen Beschädigung
infolge thermischer Ausdehnung der Straße und nicht ausgelegt, dicht
aufeinander fahrende Fahrzeuge unterscheiden zu können.
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Schließlich sind
auch Erdmagnetfeldsysteme einsetzbar. Dies werden mittels einer
Schutzmatte auf der Fahrbahn montiert, wobei ein interner Akku die
energetische Versorgung gewährleistet.
Der Akku kann nur ca. 10 Tage Daten erfassen. Das System ist in
der Anschaffung teuer, da alle elektronischen Komponenten in dem
System integriert sind. Beschädigungen
an diesem System sind nur mit hohem Kostenaufwand zu beheben. Zudem
werden derartige Systeme auf Dauer durch die darüber fahrenden Fahrzeuge/Räumfahrzeuge
zerstört.
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Vorrichtungen,
die die Registrierung von Fahrzeugen bzw. von fahrzeugbezogenen
Daten erleichtern, sind in mehreren Patentanmeldungen und Patenten
bereits beschrieben. Beispielsweise beschreibt die
DE 198 17 008 A1 ein Verfahren
und eine Anordnung zur Analyse von Verkehr sowie einen Sensor hierfür. Die Erfassung
der Messdaten basiert bei der darin beschriebenen Vorrichtung auf
einem Magnetfelddetektor, bestehend aus einem oder mehreren magnetisch
variablen Widerständen.
Ein erster Magnetfeldsensor enthält
einen magnetisch variablen Widerstand der seinen Widerstand dann ändern kann,
wenn er einem Magnetfeld ausgesetzt ist. Der magnetisch variable
Widerstand weist eine Vorspannung auf, wobei ein Wechsel im Widerstand
entsprechend dem angewendeten Magnetfeld von einem Verstärker detektiert
wird. Der Verstärker
erzeugt ein erstes Analogsignal, welches die Widerstandsänderung
des magnetisch variablen Widerstandes anzeigt. Mit Hilfe eines Mikroprozessors
können
die gezählten
und gespeicherten Werte ausgewertet werden.
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Auch
die
US 5,408,179 beschreibt
eine Messvorrichtung auf Basis eines magnetischen Feldes. Bei dieser
Vorrichtung ist ein Sensor vorgesehen, bei dem ein ferromagnetischer
Streifen eine um ihn herum gewickelte leitende Wicklung aufweist.
Ein Permanentmagnet ist neben einem Ende des ferromagnetischen Streifens
angeordnet. Der Magnet magnetisiert den ferromagnetischen Streifen.
Ein elektronischer Schaltkreis erzeugt ein analoges Signal, das
repräsentativ
für die
Induktivität
der Wicklung ist, wenn das Erdmagnetfeld gestört wird. Ein anderer elektronischer
Kreis digitalisiert zu bestimmten Zeitintervallen das analoge Signal,
um eine Reihe digitalisierender Werte zu erzeugen. Der Mikroprozessor verarbeitet
schließlich
die ermittelten Werte. Bei dieser Vorrichtung besteht das Problem
darin, dass die Sensoren Vormagnetisierungsfehler aufweisen und die
gesamte Vorrichtung, die in die Straße eingesetzt wird aufgrund
der notwendigerweise genau aufeinander abgestimmten Bauteile aufwendig
und teuer ist.
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Nachteilig
bei allen beschriebenen Vorrichtungen ist, dass ihr Aufbau verhältnismäßig kompliziert
ist und sie in relativ kurzen Zeitintervallen durch Fachpersonal überprüft werden
müssen.
Die einzelnen Komponenten sind oftmals teuer und gegenüber Umwelteinflüssen, wie
Frost, Wasser und hohen Temperaturen sehr anfällig. Auch hat sich gezeigt, dass
gerade die mit den Messvorrichtungen, also den Induktionsschleifen
oder den Schläuchen
verbundenen Geräte
häufig
Opfer von Vandalismus werden. Es ist notwendig, diese gegen Diebstahl
und Zerstörung
zu schützen,
eine Anordnung in stabilen Kästen, die
vorzugsweise verschließbar
sind, ist daher die Regel. Durch diese Schutzmaßnahmen werden die Kosten weiterhin
erhöht.
Schließlich
ist bei den bekannten Vorrichtungen die Erstinstallation zeitaufwendig
und bedingt meist eine Sperrung der Straße. Dies ist insbesondere dann
der Fall, wenn es sich um erdverlegte, also innerhalb der Fahrzeugdecke
angeordnete Messvorrichtungen handelt. Schließlich sind nahezu alle bekannten
Vorrichtungen sehr empfindlich gegenüber Umwelteinflüssen wie
Frost, Wasser und hohen Temperaturen.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung
zur Ermittlung von Daten zu schaffen, die zum einen kostengünstig herstellbar ist,
zum anderen soll die Vorrichtung vor Ort schnell und einfach zu
installieren sein und auch im laufenden Betrieb nur geringe Kosten
verursachen. Die Wartung und Instandhaltung muss schnell und einfach
durchführbar
sein und die Wartungsintervalle sollen möglichst lang sein. Weiterhin
soll die Vorrichtung gegenüber
Umwelteinflüssen
und Vandalismus möglichst
resistent sein. Schließlich
soll die Vorrichtung für
eine Verkehrsdatenerfassung einsetzbar sein.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Ermittlung von Daten gelöst, aufweisend
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- – eine
Messvorrichtung, die
- – derart
angeordnet ist, dass bewegbare Elemente derart mit dieser in Kontakt
kommen, dass ihre Bewegungsenergie auf die Messvorrichtung wirkt,
- – die
durch die Bewegungsenergie erzeugte mechanische Spannung in elektrische
Energie umwandelt,
- – die
ausschließlich
durch die Nutzung der durch die Bewegungsenergie erzeugten elektrischen Energie
eine Messung durchführt,
- – ein
Funkmodul, das
- – ausschließlich durch
die Nutzung der durch die Bewegungsenergie erzeugten elektrischen
Energie betrieben wird,
- – Funksignale
versendet, die die gemessenen Informationen enthalten,
- – einen
Funkempfänger
zum Empfang der Funksignale des Funkmoduls.
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Die
Vorrichtung eignet sich zur Ermittlung nahezu beliebiger Daten.
Wesentlich ist nur, dass die für
die Messung und das Aussenden des Funksignals notwendige elektrische
Energie ausschließlich
von bewegten Elementen bzw. wirksamer Masse geliefert wird, die
mit der Messvorrichtung in Kontakt kommen. Die Vorrichtung eignet
sich somit für
ein sehr weites Einsatzgebiet, zum Beispiel kann die Vorrichtung
zur Zählung
von Menschen bzw. zur Ermittlung personenbezogener Daten eingesetzt
werden. Die Vorrichtung könnte
zu diesem Zweck beispielsweise in eine Fußmatte oder auch in einen Lehm-
oder Sandboden integriert sein.
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Möglich ist
auch, dass die Vorrichtung zwar die Bewegungsenergie von Elementen
nutzt, jedoch von diesen unabhängige
Daten, beispielsweise Umweltdaten, klimatische Daten usw., ermittelt.
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Eine
wesentliche Erkenntnis der Erfindung besteht also darin, dass die
erfindungsgemäße Vorrichtung
aufgeteilt ist in ein Mess- und Sendemodul und ein Empfangsmodul,
wobei das Mess- und Sendemodul völlig
unabhängig
von einer externen Energiequelle ist. Das Mess- und Sendemodul,
das aus der Messvorrichtung und dem Funkmodul besteht, benötigt weder
Batterien oder Akkumulatoren, noch ist ein Anschluss an ein öffentliches
Stromnetz notwendig. Gerade darin be steht ein erheblicher Vorteil der
Erfindung, da alle mit der elektrischen Versorgung zusammenhängenden
Nachteile vermieden werden. Gerade elektrische Verbindungselemente (Kontakte)
sind besonders sensibel gegenüber
Umwelteinflüssen
wie Frost, Feuchtigkeit und hohen Temperaturen. Ebenfalls ist das
Auftreten von Störungen
aufgrund aufgetrennter Kabel ausgeschlossen. Schließlich hat
sich auch gezeigt, dass elektrische Geräte aufgrund der nutzbaren einzelnen
Komponenten häufig
gestohlen oder zerstört
werden.
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Das
Mess- und Sendemodul weist vorzugsweise eine Folie mit Piezo-elektrischen
Eigenschaften auf, beispielsweise eine Folie aus polarisiertem Polymer.
Die Folie ist vorzugsweise von einem widerstandsfähigem Material
umgeben, dass als Schutzhülle
wirkt. Es hat sich gezeigt, dass ein so gebildeter Leiter mit einer
Breite von etwa 5 mm und einer Höhe bzw.
Dicke von 1 bis 2 mm ausreicht, um die notwendige Energie zur elektrischen
Versorgung des Funkmoduls zu gewährleisten.
Als Schutzhüllenmaterial eignet
sich insbesondere ein Metallmaterial. Die Messvorrichtung bzw. der
Leiter ist sehr kostengünstig
herstellbar.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
eignet sich insbesondere für
eine Verkehrsdatenerfassung. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante wird
die Messvorrichtung auf die Straßendecke aufgebracht, ein Einbringen
in die Straßendecke
mit allen damit verbundenen Nachteilen kann dadurch vermieden werden.
Besonders vorteilhaft ist ein Aufkleben auf die Fahrbahn mit Hilfe
eines Klebebandes, so dass die Messvorrichtung zwischen der Straßenoberfläche und
dem Klebeband eingeschlossen ist. Möglich ist auch, dass die Messvorrichtung
vollständig
vom Klebeband umhüllt
auf die Straßenoberfläche aufgeklebt
wird.
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Eine
besonders widerstandsfähige
und wirkungsvolle Verklebung lässt
sich mit einem Klebeband aus Glasfaserkunststoff (GFK), das mit
Hilfe eines Klebers auf Bitumenbasis geklebt wird, erreichen. Ein
solches Glasfaserkunststoff-Bitumen-Klebeband ist dann, wenn es auf einer
Straße
aus Asphalt aufgebracht ist, nahezu unlösbar mit diesem verbunden.
Ein wesentlicher Vorteil bei der Befestigung der Messvorrichtung
mit einem Klebeband besteht darin, dass eine Sperrung der Straße nicht
notwendig ist. Das Aufkleben der Messvorrichtung ist in wenigen
Sekunden durchführbar,
eine Rotphase einer Ampelkreuzung kann hierfür ausreichen, eine Sperrung
der Straße
mit allen damit verbundenen Nachteilen und Risi ken kann vermieden
werden.
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An
einem Ende der Messvorrichtung ist das Funkmodul angeordnet. Dieses
sendet vorzugsweise nur dann, wenn ein elektrischer Impuls durch
ein über die
Messvorrichtung fahrendes Fahrzeug erzeugt wurde. Das Funksignal
bzw. das Funktelegramm wird von einem Funkempfänger empfangen, der im Umfeld
des Funkmoduls angeordnet ist. Wesentlich ist, dass jedes Funktelegramm
nicht nur die fahrzeugbezogenen Daten beinhaltet, sondern auch Daten
aufweist, die eine eindeutige Zuordnung zu der mit dem jeweiligen
Funkmodul verbundenen Messvorrichtung ermöglicht. Dies bedeutet, dass
in einem Kreuzungsbereich eine Vielzahl von Messvorrichtungen verlegt
werden können,
vorzugsweise auf jede einzelnen Fahrspur der Straße, jedoch
nur ein Funkempfänger
zentral im Kreuzungsbereich angeordnet werden muss. Da die Funktelegramme
eine eindeutige Zuordnung zu den jeweiligen Messvorrichtungen erlauben,
ist es möglich,
fahrzeugbezogene Daten je Fahrspur zu ermitteln und auszuwerten.
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Grundsätzlich kann
das Funkmodul durch jedes Funkmodul gebildet sein, dass in der Lage
ist, Bewegungsenergie zu nutzen. Beispielsweise kann es durch einen
energieunabhängigen
elektromechanischen Funkschalter ausgebildet sein, der in der
DE 102 56 156 A1 beschrieben
ist. Batterielose Funkmodule werden von der Anmelderin der genannten Druckschrift,
der Firma ENOcean beispielsweise unter der Bezeichnung PTM 100 vertrieben.
Derartige Funkmodule versenden Funktelegramme, die eine Vielzahl
an Informationen enthalten können.
Zugehörige
Funkempfänger,
die das Funktelegramm empfangen und auslesen können, werden ebenfalls von der
Firma ENOcean vertrieben, sie tragen die Bezeichnung RCM 110 bzw.
RCM 120.
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Um
eine Manipulation und fehlerhafte Zuordnung der Funktelegramme zu
verhindern, sind diese vorzugsweise verschlüsselt. Es hat sich gezeigt, dass
eine 32 Bit-Verschlüsselung
für die
genannten Anforderungen geeignet ist. Ein wesentlicher Vorteil bei
der Nutzung von Funktelegrammen besteht auch darin, dass diese nur
dann abgesendet werden, wenn tatsächlich ein Energieimpuls erzeugt
wird. Insofern ist es möglich,
ein standardisiertes 868 MHz Funknetz zu nutzen, das verlangt, dass
ein so genannter Duty cycle von 1 % nicht überschritten wird. Durch diese
Beschränkung
wird ein Dauerfunken vermieden, so dass auf diese Frequenz relativ
wenige Interferenzen erzeugt werden. Die 868 MHz Funkfrequenz ist
für die
Nutzung der Erfindung besonders geeignet, es können aber selbstverständlich auch andere
Frequenzen für
das Übersenden
der Funktelegramme verwendet werden.
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Eine
weitere Vereinfachung der Installation der Vorrichtung vor Ort kann
auch dadurch erreicht werden, dass die Messvorrichtungen mit Hilfe
von nummerierten Klebebändern
auf die Straße
aufgebracht werden. Die Messvorrichtungen bzw. die Leiter, die das
Piezo-Element enthalten, können
bereits mit dem Klebeband verbunden bzw. von diesem umhüllt sein,
wenn sie an ihrem Bestimmungsort transportiert werden. Dies hat
den Vorteil, dass eine Software, die die Funktelegramme auswertet,
bereits im Vorfeld programmiert werden kann. Wird beispielsweise
eine stark befahrene und große
Kreuzung mit erfindungsgemäßen Vorrichtungen
bestückt,
ist schon im Vorfeld klar, welche Messvorrichtung auf welcher Spur
der Kreuzung installiert sein wird. Dies erleichtert zum einen die
Programmierung und Simulation der Verkehrserfassung, sie erleichtert
aber auch die Arbeiten vor Ort. Nachdem alle Messvorrichtungen an
ihrem Platz bzw. auf ihrer jeweiligen Spur angebracht wurden, ist
es nur noch notwendig, den Funkempfänger an einem Ort aufzustellen,
den alle Funktelegramme erreichen können. Die oben genannten Funkmodule
haben beispielsweise eine Reichweite von etwa 300 m.
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Der
Funkempfänger
ist das einzige Bauteil, das eine Energieversorgung benötigt. Diese
kann beispielsweise durch Batterien, Akkumulatoren oder durch einen
Anschluss an das öffentliche
Stromnetz gewährleistet
werden. Es eignet sich insbesondere auch die Ausnutzung regenerativer
Energien, wie beispielsweise Sonnen oder Windenergie.
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Aufgrund
der schnellen und einfachen Installation vor Ort und auch aufgrund
der äußerst geringen
Materialkosten eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere
auch für
eine Bestückung
von Fahrradwegen. Dabei ist auch von Vorteil, dass die mit Klebeband
aufgebrachten Messvorrichtungen von einem Radfahrer aufgrund der
geringen Höhe
nicht als störend
empfunden werden. Im Gegensatz zu bisher preferierten Druckschlauchlösungen geht
auch von denen mit dem Radweg fest verbundenen Messvorrichtung keine
Gefahr aus. Druckschläuche
können
sich lösen
oder sie können
gelöst werden,
was sie zu als Gefahr für
die Radfahrer werden lassen kann.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante werden je Fahrspur
zwei Messvorrichtungen mit einem gewissen Abstand zueinander angeordnet.
Dadurch, dass ein Fahrzeug die beiden Messvorrichtungen nacheinander
passiert, kann auf die Fahrtrichtung rückgeschlossen werden, auch kann
die Geschwindigkeit des Fahrzeugs berechnet werden. Möglich ist
auch, dass zwei Messvorrichtungen nur einem Funkmodul zugeordnet
sind, wobei dieses dann die ermittelten Daten je nach Ausführung je
nach Messvorrichtung differenziert oder undifferenziert versendet.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante führt ein
Bewegungsimpuls dazu, dass die Messvorrichtung neben den element-
bzw. fahrzeugbezogenen Daten auch Umgebungsdaten ermittelt und über das
Funksignal oder- telegramm z.B. bitcodiert für eine weitere Auswertung versendet. Derartige
Umweltdaten können
beispielsweise CO-, CO2-, NOx-
sowie Feinstaubkonzentrationen, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Tausalzkonzentration
oder akustische Daten wie entstandener Geräuschpegel sein.
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Anhand
der nachfolgenden Figuren wird die Erfindung näher erläutert. Dabei sollen die gezeigten Ausführungsvarianten
lediglich beispielhaft zu verstehen, die Erfindung ist nicht auf
diese beschränkt.
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Es
zeigen:
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1:
eine Prinzipdarstellung einer Straßenkreuzung ausgestattet mit
erfindungsgemäßen Vorrichtungen,
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2:
eine Messvorrichtung im Querschnitt,
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1 verdeutlicht
beispielhaft die Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrich tung 20.
Auf einer Fahrbahnoberfläche 22 sind
Messvorrichtungen 24 angeordnet, die jeweils ein Funkmodul 26 aufweisen
und gemeinsam ein Mess- und Sendemodul ausbilden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel
weist die Fahrbahnoberfläche 22 mehrere
Fahrspuren auf, auf denen jeweils ein Mess- und Sendemodul angeordnet
ist. Alternativ wäre
auch die Anordnung von nur einem Mess- und Sendemodul über die
gesamte Fahrzeugbreite möglich,
dies hätte
aber zum Nachteil, dass eine Ermittlung von fahrzeugbezogenen Daten
oder eine Zählung
der Fahrzeuge selbst nicht separat für jede einzelne Fahrspur möglich wäre.
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Die
Funkmodule 26 weisen keine eigene Energiequelle auf, sondern
werden von den Messvorrichtungen 24 mit Energie versorgt.
Die notwendige Energie wird durch die mechanische Spannung erzeugt,
den nicht gezeigte Fahrzeuge auf die Messvorrichtungen 24 ausüben. Aufgrund
eines piezoelektrischen Effekts entsteht ausreichend elektrische Energie,
um dem Funkmodul 26 zu ermöglichen, ein Funktelegramm
auszusenden. Das Funktelegramm enthält diejenigen Daten, die ausgewertet
werden sollen, beispielsweise die Dauer der mechanischen Belastung,
die Stärke
der mechanischen Belastung usw. Weiterhin weist das Funktelegramm
eine eindeutige Zuordnung zur zugehörigen Messvorrichtung 24 auf.
Vorzugsweise ist das Funktelegramm verschlüsselt, es hat sich eine Verschlüsselung
mit 32 Bit als sinnvoll erwiesen.
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Die
erzeugten Funktelegramme werden von einem Funkempfänger 30 empfangen,
der in Funkreichweite der Funkmodule 26 angeordnet ist.
Der Funkempfänger 30 weist
eine externe Energiequelle, beispielsweise Batterien, Akkumulatoren
oder ein Anschluss an das öffentliche
Stromnetz auf. Der Funkempfänger 30 kann
nahezu beliebig ausgeführt sein,
beispielsweise kann er einen Datenspeicher aufweisen, in dem die
empfangenen Funktelegramme abgelegt und gespeichert werden. Sie
können dann
in regelmäßigen Abständen durch
ein externes Gerät
ausgelesen und weiterverarbeitet werden. Der Funkempfänger 30 kann
aber auch selbst ein Funkmodul 26 aufweisen, über das
die Funktelegramme an einen weiteren Empfänger gesendet werden. Beispielsweise
kann der Funkempfänger 30 auch über das
Internet Daten versenden oder über
dieses ausgelesen werden. Dies hätte
den Vorteil, dass ein Auslesen von Daten vor Ort nicht mehr notwendig
wäre.
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Der
Funkempfänger 30 sollte
derart angeordnet sein, dass eine sichere Funkverbindung zu den
Modulen 26 gegeben ist. Dies ist insbesondere dann der
Fall, wenn der Funkempfänger 30 relativ nahe
am Boden angeordnet ist, da dann lediglich die Räder und Reifen der Fahrzeuge
die jeweiligen Funkstrecken unterbrechen.
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Theoretisch
kann sogar Über
die Impulsstärke
bzw. über
den ausgeübten
Druck auf die Messvorrichtungen 24 auf die Fahrzeugart
rückgeschlossen werden.
Beispielsweise üben
Lkw's einen höheren Druck
als Motorräder
oder Kleinwagen aus. Auch ist es möglich, je Fahrspur zwei oder
mehr Messvorrichtungen 24 vorzusehen, um dann auch die
Geschwindigkeit der Fahrzeuge und den Abstand zu anderen Fahrzeugen
messen zu können.
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Die
Befestigung der Messvorrichtungen 24 auf der Fahrbahnoberfläche 22 erfolgt
vorzugsweise durch Klebung. Ein Klebeband 32, dargestellt
in 2, wird im einfachsten Fall auf die Messvorrichtung 24 und
die Fahrbahnoberfläche 22 geklebt,
so dass die Messvorrichtung 24 zwischen dem Klebeband 32 und
der Fahrbahnoberfläche 22 eingeschlossen
ist. Gemäß 2,
die eine Messvorrichtung 24 im Querschnitt zeigt, kann
das Klebeband 32 die Messvorrichtung 24 aber auch
vollständig
umhüllen.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel
ist die Messvorrichtung 24 durch ein piezoelektrisches
Material 34, zum Beispiel eine Piezofolie gebildet, die
von einer Schutzhülle 36 umgeben
ist. Das piezoelektrisches Material 34 kann einlagig, mehrlagig
oder wie im gezeigten Ausführungsbeispiel
gezeigt, gefaltet ausgeführt
sein. Das Klebeband 32 besteht aus einem widerstandsfähigem Material
und einem Klebstoff, der für
eine Verbindung mit der jeweiligen Fahrbahnoberfläche 22 geeignet
ist. Eine besonders widerstandsfähige
Verbindung ergibt sich bei Asphaltstraßen durch Verwendung eines
Glasfaserkunststoffklebebandes, das mit einem Bitumenkleber auf die
Fahrbahnoberfläche 22 geklebt
wird.
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Die
Abmessungen sind mit ca. 50 mm × 500 mm × 5 mm wesentlich
geringer als die Abmessungen von heute üblichen Sensoren in der Verkehrserfassung.
Die Vorrichtung 20 ist wesentlich leichter zu montieren,
ist durch ihre geringe Bauhö he
kaum wahrzunehmen und stellt auch für Zweiradfahrer keine Gefährdung dar.
Es ist keine externe Energieversorgung notwendig.
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Die
Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern
umfasst auch alle weiteren gleichwirkenden Möglichkeiten zur Realisierung
der Erfindung.