DE102011056779A1

DE102011056779A1 - Autarke Verkehrsmesseinrichtung

Info

Publication number: DE102011056779A1
Application number: DE102011056779A
Authority: DE
Inventors: Christian Fuchs
Original assignee: Jenoptik Robot GmbH
Current assignee: Jenoptik Robot GmbH
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2013-06-27

Abstract

Autarke Verkehrsmesseinrichtung (4) mit einem Messgerät (1), als einen elektrischen Verbraucher und einem Akkumulator (2) zur Versorgung des elektrischen Verbrauchers sowie einer Windkraftanlage (3), die mit dem Akkumulator (2) in Verbindung steht.

Description

Die Erfindung betrifft eine autarke Verkehrsmesseinrichtung zur Erfassung der Geschwindigkeit von sich auf Verkehrswegen fortbewegenden Fahrzeugen. Sie ist insbesondere dazu geeignet, in Gebieten mit fehlender Infrastruktur eingesetzt zu werden, kann aber ebenso in infrastrukturell erschlossenen Gebieten Anwendung finden.
Eine Energieversorgung von einzeln stehenden Einrichtungen über ein mit einem Energieversorger in Verbindung stehendem Netz in Bereichen, in denen es keinen weiteren Anlass gibt eine dazu erforderliche Infrastruktur zu installieren, z. B. in Gebieten die weit von einem Energieversorger oder in schwierigem Gelände liegen, würden einen sehr hohen Aufwand erfordern und wäre ökologisch nicht vertretbar. Es ist bekannt, derartige Einrichtungen autark mit einer wiederaufladbaren Batterie, einem Akkumulator, zu versehen. Es ist auch bekannt, diesen mit Hilfe alternativer Energien zu laden, die unmittelbar am Standort der Einrichtung gewonnen werden können. Im speziellen Fall von kleinen Windkraftanlagen ist in der Regel keine Versorgung mit Betriebsmitteln und nur ein minimaler Wartungsaufwand für deren Betrieb notwendig. Im Stand der Technik lassen sich einige Lösungen finden, die es gestatten, einzeln stehende Einrichtungen autark zu betreiben. Eine häufige Anwendung findet sich dabei im Betrieb von Anzeige- und Beleuchtungseinrichtungen.
Die Gebrauchsmusterschrift DE 20 2007 011 620 U1 offenbart eine sonnen- und windgespeiste Anzeige- und Mitteilungseinheit, die besonders zur Information von Personen im urbanen Raum vorgesehen ist. Die Anzeige- und Mitteilungseinheit weist Sensoren auf, mit denen in unmittelbarer Umgebung die Bewegung von Personen und das Umgebungslicht detektiert werden kann. In Abhängigkeit davon kann die Anzeige- und Mitteilungseinheit verschiedene Signale ausgeben. Die Anzeige- und Mitteilungseinheit weist als Basis einen hohlen Lampenmast auf, an dessen Spitze eine energieliefernde Photovoltaik- und /oder Windkraftanlage angebracht ist und in dessen Hohlraum wiederaufladbare Energiespeicher aufgenommen werden. Die hier erzeugte Sonnen- und Windenergie wird dabei nur für die Ausgabe von Informationen oder zur Darstellung von Werbeinhalten verwendeten, wobei die Sensoren prinzipbedingt nur eine Auslösefunktion aufweisen und für Messaufgaben nicht zu verwenden sind.
Die in der Gebrauchsmusterschrift DE 20 2008 0005 375 U1 beschriebene Vorrichtung zur Straßenbeleuchtung trägt hauptsächlich ein Lampensystem. Die elektrischen Verbraucher werden über Batterien betrieben, die wiederum mit Sonnen- und Windenergie aufgeladen werden. Der aus zwei parallelen Masten bestehende Grundaufbau der Vorrichtung trägt dazu an seiner Spitze eine Photovoltaikanlage und unterhalb dieser eine nach dem Savonius-Prinzip arbeitende Windkraftanlage.
Auf dem gleichen Anwendungsgebiet beschreibt das Gebrauchsmuster DE 20 2004 002 328 U1 ein autarkes Lichtsystem, bei dem ebenfalls eine Kombination aus Photovoltaikanlage und einer nicht näher beschriebenen Windkraftanlage dazu verwendet wird Akkumulatoren zu laden, mit denen das Lichtsystem betrieben wird. Der Aufbau ähnelt dem einer klassischen Straßenlaterne mit einem Mast und einem darauf befindlichen Leuchtelement, wobei alle Komponenten innerhalb dieses Aufbaus integriert sind. Die beiden vorgenannten Lösungen ermöglichen lediglich den Betrieb von Beleuchtungseinrichtungen, die keinerlei Messaufgaben übernehmen.
Mit der Offenlegungsschrift DE 195 18 838 A1 wird eine Mastkonstruktion mit integrierter Windkraftturbine als autarke Energiequelle offenbart, die zum Betrieb von Leuchten oder anderer, nicht näher beschriebener Kleinabnehmer verwendet wird. Die Windkraftturbine kann dabei entweder am oberen Ende des Masts angeordnet sein, sodass der Mast nur als Träger Verwendung findet, oder die Windkraftturbine ist im Hohlraum des Masts integriert, wobei die Windkraft entweder direkt durch Öffnungen in der Wandung des Masts auf die Windkraftturbine wirkt oder über Luftleitbleche eine Luftströmung im Inneren des Masts erzeugt wird, die zum Antrieb der Turbine genutzt wird. Die Ausführungen in dieser Schrift befassen sich hauptsächlich mit der Gestaltung der Windkraftanlage. Außer auf die Verwendung der Windenergie zur Beleuchtung, wird auf die erwähnten weiteren Kleinabnehmer nicht weiter eingegangen.
In der Gebrauchsmusterschrift DE 20 2010 000 108 U1 wird eine Anzeigevorrichtung nach Art eines Verkehrsschilds dargestellt, die über mindestens einen, auf externe Einflüsse reagierenden, Sensor verfügt, welcher die Anzeigvorrichtung entsprechend der externen Einflüsse ansteuert. Der autarke Betrieb der Anzeigevorrichtung erfolgt mittels aufladbarer Batterien, die gegebenenfalls auch mit einem windkraftbetriebenen Generator geladen werden können. Mit den Sensoren können dabei nur Zustände erfasst werden, die eine vordefinierte Aktion auslösen.
Bei einer in der Offenlegungsschrift DE 10 2007 041 174 A1 beschriebenen, ebenfalls mittels alternativer Energien betriebenen Einrichtung zur Verbesserung und Kenntlichmachung von Bahnübergängen wird ein Sensor dazu verwendet, den Verkehr auf einer Gleisanlage zu erkennen und somit ereignisgesteuert ein zusätzliches, temporäres Signal zur Sicherung des Bahnübergangs auszugeben. Der Sensor ist in der Nähe der Gleisanlage, an bereits vorhandenen, Warneinrichtungen tragenden Masten angebracht. Auch hier erfasst der Sensor nur Zustände, die eine Aktion auslösen. Die Sensoren können keine Messaufgabe erfüllen. Aus dem Stand der Technik bekannte autarke Verkehrsmesseinrichtungen werden durch wiederaufladbare Batterien, Akkumulatoren, versorgt. Solche Verkehrsmesseinrichtungen werden regelmäßig nur temporär aufgestellt und betrieben, für eine Dauer kürzer der minimalen Entladezeit der Akkumulatoren. Alternativ, wird die Batterie regelmäßig ausgetauscht, was einen gewissen Serviceaufwand erfordert. Nachteilig ist auch, dass die Akkumulatoren, um eine große Speicherkapazität zu haben, grundsätzlich groß und schwer ausgeführt sind.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine autarke Verkehrsmesseinrichtung zu schaffen, die dauerhaft betrieben werden kann, ohne dass ein regelmäßiger Serviceaufwand erforderlich wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe für eine Verkehrsmesseinrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
In der dazugehörigen Zeichnung zeigt
1 eine Darstellung des prinzipiellen Aufbaus der autarken Verkehrsmesseinrichtung.
Eine autarke Verkehrsmesseinrichtung 4 gemäß 1 weist ein Messgerät 1, z. B. ein Geschwindigkeitsmessgerät auf, das an einem Mittel zum Aufstellen des Messgerätes 5, hier einem senkrecht stehenden Mast, in einer zum Erfassen eines Messobjekts erforderlichen Höhe über dem Erdreich angeordnet ist. An der oberhalb des Messgeräts 1 angeordneten Spitze des Mastes weist die autarke Verkehrsmesseinrichtung 4 eine Windkraftanlage 3 auf. Das Messgerät 1 und die Windkraftanlage 3 sind mit einem Akkumulator 2 verbunden. Da der Akkumulator 2 in Abhängigkeit der Wirkung von Windkraft nachgeladen wird, kann er vergleichsweise klein ausgeführt werden, womit er in einem entsprechend größeren Gehäuse des Messgerätes 1 angeordnet werden kann.
Das Messgerät 1 ist fest mit einem im Erdreich gegründeten Mast verbunden, wobei es in einer Höhe angeordnet ist, die es erlaubt, die für die Messung vorgesehenen Verkehrsobjekte optimal zu erfassen. Da, außer bei den Gründungsarbeiten für den Mast, keine weiteren Eingriffe in das Erdreich erforderlich sind, gestattet der autarke Betrieb eine sehr schnelle, kostengünstige und mit wenig Aufwand verbundene Installation der autarken Verkehrsmesseinrichtung 4.
Für die Versorgung des Messgeräts 1 mit elektrischer Energie, ohne Anschluss an ein öffentliches Energieversorgungsnetz, ist der Akkumulator 2 vorgesehen. Der Akkumulator 2 weist eine Kapazität auf, die es gestattet, das Messgerät 1 über eine Mindestdauer mit elektrischer Energie zu versorgen. Die Aufladung des Akkumulators 2 erfolgt mittels der Windkraftanlage 3. Die Aufladung durch den Akkumulator 2 und der sichere Betrieb des Messgeräts 1 wird dabei vorteilhaft von einem Regler überwacht. Der Akkumulator kann neben dem Mast aufgestellt oder vorteilhaft im Mast intergriert angeordnet sein.
Die oberhalb des Messgeräts 1, an der Spitze des Masts befestigte Windkraftanlage 3 ist in Form eines Darrieus-Rotors mit senkrecht stehender Rotorwelle ausgeführt. Die hohe Anbringung gestattet eine bessere Exposition des Rotors gegenüber dem Wind. Der Darrieus-Rotor weist eine sehr einfach Bauart auf, wobei alle mechanischen und elektrischen Komponenten außerhalb der vom Wind bewegten Teile angeordnet sind, sodass dieser sehr zuverlässig und ohne besonderen Wartungsaufwand betrieben werden kann. Die senkrecht stehende Rotorwelle hat den Vorteil, dass der Rotor unabhängig von der Windrichtung funktioniert, sodass auf eine Windrichtungsnachführung verzichtet werden kann. Gegenüber einer Photovoltaikanlage hat eine Windkraftanlage 3 den Vorteil, dass diese unabhängig vom Sonnenstand arbeitet, also auch nachts zur Energieerzeugung verwendet werden kann. Dieser Vorteil kommt auch zum Tragen, wenn das Messgerät 1 an sehr schattigen Orten, wie tiefen Tälern oder Straßenschluchten, aufgestellt werden soll. Eine Windkraftanlage 3 ist außerdem unempfindlicher gegenüber Verschmutzungen oder abrasiven Verschleiß, wie er z. B. in wüstennahen Gebieten durch Sandstürme verursacht werden kann.
Es ist auch möglich anstelle des Darrieus-Rotors andere Rotoren mit senkrechter Rotorwelle, z. B. einen Savonius-Rotor, einzusetzen.
In einer Ausführung kann, in Gebieten mit hoher Sonneneinstrahlung, die Aufladung der Akkumulatoren 2 des Messgeräts 1 auch mit einer Kombination aus Windkraft- und Photovoltaikanlage erfolgen. Dazu können am Mast, zwischen dem Messgerät 1 und der Windkraftanlage 3, ein oder mehrere Photovoltaikmodule angeordnet werden.
In einer weiteren Ausführung ist das autarke Geschwindigkeitsmessgerät 4 am Ende des Masts, in einer der optimalen Messposition entsprechenden Höhe angeordnet. In diesem Fall kann die Windkraftanlage 3 auch direkt auf der Oberseite des Gehäuses des Messgeräts 1 befestigt werden. Durch den Darrieus-Rotor mit senkrecht stehender Rotorwelle kann hierbei auch eine für Verkehrsmessanlagen günstigere, kompaktere Bauform erreicht werden als das z. B. bei Windkraftanlagen 3 mit waagerecht stehender Rotorwelle möglich wäre.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, als Mittel zum Aufstellen des Messgerätes 5, anstelle des Mastes, einen brückenähnlichen Aufbau, der über die Fahrbahn ragt zu nutzen, um daran das Messgerät 1 zu befestigen. Die Windkraftanlage 3 kann dazu in den brückenähnlichen Aufbau integriert werden oder an aufbauenden Masten befestigt sein.
Es besteht auch die Möglichkeit, Windkraftanlagen 3 mit waagerecht angeordneter Rotorwelle zu verwenden. Diese weisen bei optimaler Auslegung des Rotors einen höheren Wirkungsgrad als Windkraftanlagen 3 mit senkrecht stehender Rotorwelle auf. Da diese Windkraftanlagen 3 windrichtungsabhängig wirken sind, ist die Verwendung einer Windrichtungsnachführung vorteilhaft. Im einfachsten Fall kann diese durch eine, nach dem Prinzip eines Windrichtungsanzeigers arbeitende, Windfahne realisiert werden.
Zur Aufstellung neben einer Fahrbahn kann auch als Mittel zur Aufstellung des Messgerätes 5 eine Säule genutzt werden, in welcher das Messgerät 1 und der Akkumulator 2 integriert sind. Die Windkraftanlage 3 kann dann auf die Säule aufgesetzt oder unmittelbar unter einer die Säule begrenzenden Deckplatte integriert sein. Damit für die Windkraftanlage 3 die Windkraft unabhängig von der Wirkungsrichtung genutzt werden kann, ist die Säule über ihren Umfang bis auf maximal vorhandene Verbindungsstege, zum Tragen der Deckplatte, im Bereich der Windkraftanlage 3 offen. Es entsteht mit dieser Ausführung eine kompakte autarke Verkehrsmesseinrichtung 4, die auch ästhetischen Ansprüchen Genüge tut.
Grundsätzlich kann auch der Akkumulator 2 bzw. ein Gehäuse in dem der Akkumulator 2 untergebracht ist als Mittel zur Aufstellung des Messgerätes 5 verwendet werden. Von dieser Möglichkeit wird man bevorzugt Gebrauch machen, wenn die autarke Verkehrsmesseinrichtung 4 häufig wechselnd an verschiedenen Einsatzorten aufgebaut werden soll. Das Messgerät 1 wird dann auf dem Gehäuse aufgestellt und die Windkraftanlage 3 bevorzugt direkt auf dem Messgerät 1 moniert.
Bezugszeichenliste

1: Messgerät
2: Akkumulator
3: Windkraftanlage
4: Verkehrsmesseinrichtung
5: Mittel zum Aufstellen des Messgerätes

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 202007011620 U1 [0003]
DE 2020080005375 U1 [0004]
DE 202004002328 U1 [0005]
DE 19518838 A1 [0006]
DE 202010000108 U1 [0007]
DE 102007041174 A1 [0008]

Claims

Autarke Verkehrsmesseinrichtung (4) mit einem Messgerät (1) als einen elektrischen Verbraucher und einem Akkumulator (2) zur Versorgung des elektrischen Verbrauchers, dadurch gekennzeichnet, dass eine Windkraftanlage (3) vorhanden ist, die mit dem Akkumulator (2) in Verbindung steht.
Autarke Verkehrsmesseinrichtung (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittel zum Aufstellen des Messgerätes (5) vorhanden ist, an dem das Messgerät (1) in einer vorbestimmten Höhe oberhalb der Fahrbahn angeordnet ist und die Windkraftanlage (3) in einer Höhe größer der vorbestimmten Höhe oberhalb des Messgerätes (1) vorgesehen ist.
Autarke Verkehrsmesseinrichtung (4) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Aufstellen des Messgerätes (5) ein senkrecht stehender Mast ist, an dem das Messgerät (1) montiert ist.
Autarke Verkehrsmesseinrichtung (4) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Windkraftanlage (3) an der Spitze des Mastes angebracht ist.
Autarke Verkehrsmesseinrichtung (4) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Aufstellen des Messgerätes (5) eine Säule ist, in der das Messgerät (1) integriert ist.
Autarke Verkehrsmesseinrichtung (4) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Aufstellen des Messgerätes (5) ein Gehäuse ist, in welchem der Akkumulator (2) integriert ist und das Messgerät (1) auf dem Gehäuse aufgestellt ist.
Autarke Verkehrsmesseinrichtung (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Windkraftanlage (3) in Form eines Darrieus-Rotors mit senkrecht stehender Rotorwelle ausgeführt ist.
Autarke Verkehrsmesseinrichtung (4) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Windkraftanlage (3) direkt auf der Oberseite des Messgerätes (1) befestigt ist.