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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
bezogener Daten. Die Ermittlung elementbezogener Daten wird beispielsweise
für Verkehrsanalysen
eingesetzt, wobei die genannten Elemente 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 zu 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 Wellen, 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 Zählper son
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 Videoerfassung wird ein Videobild digital ausgewertet und die
Fahrzeugmengen werden 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 zurzeit
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 Induktionsschleifen 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
- – eine
Messvorrichtung, mit
– einem
Kontaktelement, das derart angeordnet ist, dass bewegbare Elemente
mit diesem in Kontakt kommen,
– einer Energiequelle, die
mit dem Kontaktelement in Verbindung steht,
– einem
Messelement, das mit der Energiequelle in Verbindung steht und dann
mit für
eine Messung notwendiger Energie versorgt wird und eine Messung
durchführt,
wenn ein bewegbares Element mit dem Kontaktelement in Kontakt kommt,
- – ein
Funkmodul, das
– mit
dem Messelement und mit der Energiequelle in Verbindung steht und
mit für
einen Funkvorgang notwendiger Energie dann versorgt wird, wenn ein
bewegbares Element mit dem Kontaktelement in Kontakt kommt
– 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, dass die Energiequelle nur dann Energie liefert,
wenn diese auch benötigt
wird, wobei die Energielieferung durch die zu messenden bewegten
Elemente selbst initiiert wird.
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Erfindungsgemäß können die
bewegten Elemente einen Schalter betätigen, der beispielsweise einen
Stromkreis kurzzeitig schließt
und das Messelement und das Funkmodul mit ausreichend Energie versorgt.
Die Art der Energiequelle ist nahezu beliebig, sie kann beispielsweise
durch eine Batterie, ein Solar- oder Windmodul gebildet sein, es
ist aber auch ein Anschluss an das öffentliche Stromnetz, beispielsweise über eine
ohnehin vorhandene Laterne oder Ampel, möglich.
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Der
Schalter kann erfindungsgemäß als Bandschalter
ausgeführt
sein, der bei einer Verkehrsüberwachung
quer zur Fahrtrichtung auf der Straße oder über einen Weg verlegt wird.
Dieser wird dann von den Fahrzeugen überfahren und geschaltet. Ein solcher
Bandschalter besteht zum Beispiel aus zwei verkupferten Metallbändern, die
durch einen Isolator auf Abstand gehalten werden. Druck an jeder
beliebigen Längsstelle
des Bandschalters bewirkt, dass sich die beiden Metallbänder berühren und
somit einen geschlossenen Kontakt ergeben. Bandschalter können auch
in Fußmatten
integriert sein und durch Fußgänger geschaltet
werden. Die Erfindung eignet sich dann insbesondere für das Zählen von
Personen, die beispielsweise ein Geschäft oder eine Veranstaltung
besuchen. 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
kann auch auf einem relativ weichen Untergrund, beispielsweise einen
Lehm- oder Sandboden, eingesetzt werden.
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Anstelle
einer permanenten Energiequelle kann vorteilhafterweise auch die
Bewegungsenergie der bewegten Elemente zur Erzeugung der notwendigen
Energie genutzt werden. Die Energiequelle wird dann durch ein Bauteil
gebildet, das beispielsweise ein piezoelektrisches Element aufweist.
Erfindungsgemäß ist in
einem länglichen,
schlauchartigen Körper
ein Seil angeordnet, das am freien Ende des länglichen Körpers befestigt ist und mit
seinem anderen Ende an ein piezoelektrisches Element anschließt. Dieses
Seil ist in einer gewissen Höhe
gespannt und wird durch ein überfahrenes
Fahrzeug oder einen Fuß niedergedrückt. Durch
das Niederdrücken
wird das piezoelektrische Element, beispielsweise eine piezoelektronische
Folie gezogen, wodurch elektrische Energie erzeugt wird. Diese elektrische
Energie wird für
das Messelement und das Funkmodul genutzt. Alternativ kann das Seil
beispielsweise mit einem Permanentmagneten verbunden sein, der wiederum
an seinem anderen Ende beispielsweise an eine Schraubenfeder anschließt. Durch
das Niederdrücken
und wieder freigeben des Seils wird der Permanentmagnet in Schwingungen versetzt,
wodurch Spannung in einer den Permanentmagneten umgebenden Spule
erzeugt wird. Alternativ zu einer Spule, die den Permanentmagneten umgibt,
ist auch eine Platine denkbar, die unterhalb des Permanentmagneten
angeordnet ist und in die Spule eingelassen ist. Geeignet ist beispielsweise ein
Permanentmagnet auf Neodynbasis.
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Die
genannten Beispiele dienen lediglich der Verdeutlichung, es ist
selbstverständlich
möglich, eine
andere Mechanik zu wählen,
die mit einem Piezoelement oder einem anderen, einen Spannung erzeugenden
Element zusammen wirken. Beispielsweise kann auch ein Schlauch genutzt
werden, dessen im Innern befindliche Luft beim Überfahren komprimiert. Am Ende
des Schlauchs ist ein Schalter angeordnet, der mit einem Stift zusammen
wirkt, der beim Zusammendrücken
des Schlauchs von der komprimierten Kraft aus diesem heraus getrieben wird.
Auch kann anstelle des Stiftes ein Permanentmagnet verwendet werden,
der durch den Luftdruck in Bewegung versetzt wird. Er kann dabei
beispielsweise mit einem Federelement zusammenwirken oder durch
den Luftdruck lediglich angestoßen
werden, um dann zwischen zwei federbeaufschlagten Elementen hin
und her bewegt zu werden.
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Es
hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn im Falle der Verwendung
eines induktionsbasierten Systems ein Komparator vorgesehen wird, der
gewährleistet,
das erst eine nennenswerte Bewegung des Permanentmagneten eine Messung
und ein Funksignal auslöst.
Dadurch kann verhindert werden, dass beispielsweise auf Grund von
Wind oder anderen Bewegungen erzeugte Schwingungen des Permanentmagneten
unberücksichtigt
bleiben. Der Komparator setzt also eine Schwelle fest, ab der Signale
registriert und verarbeitet werden.
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Möglich ist
auch, dass die Vorrichtung zwar den Kontakt bzw. die Betätigung des
Schalters durch die Elemente nutzt, jedoch von diesen unabhängige Daten,
beispielsweise Umweltdaten, klimatische Daten usw., ermittelt.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
eignet sich insbesondere deshalb für eine Verkehrsdatenerfassung,
weil die Messvorrichtung sowohl in der Ausführung mit Bandschalter als
auch mit einer Mechanik für
die Übertragung
der Bewegungsenergie auf ein Piezoelement auf die Straßendecke
aufgebracht werden kann, ein Einbringen in die Straßendecke
mit allen damit verbundenen Nachteilen kann vermieden werden. Besonders
vorteilhaft ist ein Aufkleben auf die Fahrbahn mit Hilfe eines flexiblen
Klebebandes, so dass das Kontaktelement 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 Netz 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 Kontaktelemente ist in wenigen Sekunden
durchführbar,
eine Rotphase einer Ampelkreuzung kann hierfür ausreichen, eine Sperrung
der Straße
mit allen damit verbundenen Nachteilen und Risiken kann vermieden
werden. Wesentlich ist nur, dass die Mechanik für das Piezoelement oder der Bandschalter
aufgrund der zu messenden bewegten Elemente sicher ausgelöst wird.
Das Glasfaserkunststoff-Bitumen-Klebeband sollte deshalb eine gewisse Flexibilität aufweisen.
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Erfindungsgemäß kann der
Bandschalter oder das Kontaktelement auch in einer festen Tasche untergebracht
sein, die sich auf dem Klebeband befindet und mit dem GFK-Netz fest
vernäht
ist. Der Bitumenkleber befindet sich also im Wesentlichen auf der
der Straße
zugewandten Seite des Glasfaserkunststoffnetzes, die Tasche für den Bandschalter auf
der den Fahrzeugen oder Personen zugewandten Seite. Vorteilhafterweise
wird das Kontaktelement in Tasche eingeschoben und diese dann zugenäht. Dies
beugt Diebstahl und Vandalismus vor. Ein wesentlicher Vorteil dieser
Anordnung besteht auch darin, dass die Tasche ausreichend flexibel
ist, dass Kontaktelement also durch die Fahrzeuge oder Elemente
sicher betätigt
wird.
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An
einem Ende der Messvorrichtung ist das Funkmodul angeordnet. Dieses
sendet vorzugsweise nur dann, wenn ein elektrischer Impuls aufgrund
eines über
ein Kontaktelement fahrenden Fahrzeugs 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 Kreu zungsbereich angeordnet werden muss. Da die Funktelegramme
eine eindeutige Zuordnung zu der 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. Darin beschriebene 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.
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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 Kontaktelemente mit Hilfe
von nummerierten Klebebändern
auf die Straße
aufgebracht werden. Die Bandschalter oder Mechaniken für die Energieerzeugung
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, der in jedem Fall eine externe, also von
den bewegten Elementen unabhängige
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 Mechaniken oder Bandschalter von einem Radfahrer aufgrund der
geringen Höhe
nicht als störend
empfunden werden.
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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 Geschvvindigkeit 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 Measvorrichtung 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 nach Folgenden 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 eines Aufbaus einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsvariante
der Vorrichtung,
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2:
eine Prinzipdarstellung eines Aufbaus einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsvariante
der Vorrichtung,
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3:
eine Prinzipdarstellung eines Aufbaus einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsvariante
der Vorrichtung,
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4:
eine Prinzipdarstellung eines Aufbaus einer vierten erfindungsgemäßen Ausführungsvariante
der Vorrichtung,
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5:
eine Prinzipdarstellung einer Straßenkreuzung, ausgestattet mit
erfindungsgemäßen Vorrichtungen,
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6:
ein erfindungsgemäßes Kontaktelement
unter einem Klebeband im Schnitt,
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7:
ein erfindungsgemäßes Kontaktelement
auf einem Klebeband in Draufsicht.
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Die 1 bis 4 verdeutlichen
verschiedene Ausführungsvarianten
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 20.
Auf einer Fahrbahnoberfläche 22 (vergleiche 4)
können
Messvorrichtungen 24 angeordnet werden, die jeweils ein Funkmodul 26 aufweisen
und gemeinsam ein Mess- und Sendemodul ausbilden. Die Messvorrichtungen 24 weisen
je ein Kontaktelement 25 auf, mit dem bewegte Elemente, vorzugsweise
Fahrzeuge oder Fußgänger, in
Kontakt kommen.
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In
dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Kontaktelement 25 durch einen
Schalter, vorzugsweise einen Bandschalter, gebildet. Dieser wird
auf die Fahrbahnoberfläche 24 aufgebracht
und durch die bewegten Elemente betätigt. 1 zeigt nur
eine stark vereinfachte Darstellung eines möglichen Prinzips. Demnach kann
ein am Ende des Bandschalters angeordneter Schalter 27 derart
mit einem Federelement 29 verbunden sein, das er nach Betätigung stets
in die offene Position zurück
getrieben wird. Gemäß 1 ist
das Kontaktelement 25 mit einer Energiequelle 31 verbunden,
die beispielsweise durch eine Batterie oder ähnliches gebildet sein kann.
Grundsätzlich
eignen sich sämtliche
Energiequellen, die ausreichend Energie für eine Messung und das Aussenden
einer Funknachricht bereitstellen. Wird der Schalter 27 betätigt, wird
ein Stromkreis geschlossen und ein Messelement 33 und das Funkmodul 26 mit
ausreichend Energie versorgt. Das Messelement 33 steht
mit Funkmodul 26 derart in Verbindung, das gemessene Daten
an dieses übertragen
werden können,
es kann aber auch integraler Bestandteil des Funkmoduls 26 sein.
Ein gemessenes Messergebnis wird vom Funkmodul 26 an einen Funkempfänger 30 gefunkt.
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2 unterscheidet
sich von 1 im Wesentlichen dadurch, das
das Kontaktelement 25 als energieerzeugende Einheit ausgebildet
ist. In einem flexiblen Element, beispielsweise einem Schlauch ist ein
Seil 35 angeordnet, das in einer gewissen Höhe über dem
Untergrund gespannt ist und sich frei bewegen kann. An einem Ende
ist das Seil 35 am freien Ende des Kontaktelements 25 befestigt,
mit seinem anderen Ende an einem Permanentmagneten 37. Letzterer
ist von einer Spule 39 urngeben und über ein Federelement 29 beispielsweise
mit einer Gehäusewand
verbunden. Wird nun das Seil 35 nach unten gedrückt, bewegt
sich der Permanentmagnet 37 innerhalb der Spule 39 und
beginnt zu schwingen. Dadurch wird eine Wechselspannung erzeugt,
mit der das Messelement 33 und das Funkmodul 25 versorgt werden.
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In 3 ist
eine Ausführungsvariante
gezeigt, bei der das Seil 26 anstelle mit einem Permanentmagneten 37 mit
einem piezoelektrischen Element 41 verbunden ist. Wird
das Seil 35 nach unten gedrückt, spannt sich das piezoelektrische
Element 41 und es wird Energie für das Messelement 33 und das
Funkmodul 26 erzeugt.
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Die
Funkmodule 26 versenden Funktelegramme, die diejenigen
Daten enthalten, die ausgewertet werden sollen, beispielsweise die
Dauer oder Stärke
der mecha nischen Belastung. 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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4 zeigt
eine Ausführungsvariante,
bei der das Kontaktelement 25 durch einen Schlauch gebildet
ist, der durch die Fahrzeuge oder Fußgänger zusammengedrückt werden
kann. Dadurch wird die in ihm befindliche Luft komprimiert und treibt
den Permanentmagneten 37, der im Wesentlichen gleitend innerhalb
einer Röhre 43 angeordnet
ist, in Richtung des Federelemente 29. Von diesem wird
der Permanentmagnet wieder zurückgetrieben.
Die Röhre 43 ist von
einer Spule 29 umgeben, wodurch die notwendige Energie
erzeugt werden kann.
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5 verdeutlicht
beispielhaft die Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 20 auf einer
Fahrbahnoberfläche 22.
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
erzeugten Funktelegramme werden vom 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
Funkmodulen 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 Kontaktelemente 25 auf die Fahrzeugart geschlossen
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 Kontaktelemente 24 auf der Fahrbahnoberfläche 22 erfolgt
vorzugsweise durch Klebung. Ein Klebeband 32, dargestellt
in 6, wird im einfachsten Fall auf das Kontaktelement 25 und
ggfs. das Messelement 33 auf die Fahrbahnoberfläche 22 geklebt,
so dass das Kontaktelement 25 zwischen dem Klebeband 32 und
der Fahrbahnoberfläche 22 eingeschlossen
ist. 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. Das Klebeband 32 muss eine ausreichende Flexibilität für das Niederdrücken der
Kontaktelemente 25 aufweisen.
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Alternativ
kann es sinnvoll sein, wenn das Kontaktelement 25 nicht
unter dem Klebeband 32, sondern auf dem Klebeband 32 angeordnet
ist. In 7 ist eine solche Anordnung
von oben gezeigt. Das Kontaktelement 25 befindet unterhalb
eines robusten Textil- oder GFK-Materials, das mit dem innerhalb
des Klebebandes 32 angeordneten Glasfaserkunststoffmaterial
vernäht
ist, angedeutet durch eine Naht 51. Das Kontaktelement 25 kann
umlaufend eingenäht
sein, es ist aber eine Art Tasche denkbar, die einen schnellen Austausch
des Kontaktelementes 25 oder damit verbundener Bauteile
zulässt.
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Die
Vorrichtung 20 ist wesentlich leichter zu montieren, ist
durch ihre geringe Bauhöhe
kaum wahrzunehmen und stellt auch für Zweiradfahrer keine Gefährdung dar.
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Die
Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern
umfasst auch alle weiteren gleichwirkenden Möglichkeiten zur Realisierung
der Erfindung. Beispielsweise kann eine Schaltung auch derart aufgebaut
sein, dass nicht ein bestehender Stromkreis geschlossen und unterbrochen
wird, sondern das in einem permanenten Stromkreis die notwendige
Energieversorgung der Messelemente 33 und der Funkmodule 26 sozusagen
durch das Kontaktelement 25 initiiert oder getriggert wird.