DE1798059A1

DE1798059A1 - Anordnung zum gleichzeitigen Nachweis mehrerer Fahrzeuge mit einem einzigen Nachweiselement

Info

Publication number: DE1798059A1
Application number: DE19681798059
Authority: DE
Inventors: Hironobu Ando; Tamotu Sugimoto
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1967-08-17
Filing date: 1968-08-16
Publication date: 1971-11-04
Also published as: DE1798059B2; US3599145A; GB1174748A; DE1798059C3; FR1586422A

Description

DR.-INQ. ULRICH KNOBLAUCH PATENTANWALT

POSTSCHECK-KONTO FRANKFURT/M. 34 SS DRESDNER BANK, FRANKFURT/M. 553 7O2

β FRAN KFU RT/ MAIN 1, DEN 13. AUg . 1968 KOHHORNSHOFW^O ^ QgQg g

TELEFON: 59OSO7 TELEGRAMM: KNOPAT

Tateisi Electronics Co. _a Kyoto, Japan

Anordnung zum gleichzeitigen Nachweis mehrerer Fahrzeuge mit einem einzigen Nachweiselement.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum gleichzeitigen Nachweis mehrerer Fahrzeuge auf den Fahrspuren einer Straße.

Zum Nachweis von Fahrzeugen auf einer Straße wird auf der Straße ein Nachweiselement angeordnet, das von den Fahrzeugen betätigt wird. Bei den bisher bekannten Anordnungen dieser Art

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konnte mit einem einzigen Nachweiselement immer nur ein Fahrzeug auf einmal nachgewiesen werden. Wenn daher eine Straße in mehrere Fahrspuren unterteilt ist, mußte für jede Fahrspur ein eigenes Hachweiselement vorgesehen werden. Dadurch wurden die Nachweiselemente und die ganze Anordnung komplizierter und teurer.

Ziel der Erfindung ist daher eine Anordnung zum gleichzeitigen Nachweis mehrerer Fahrzeuge mit nur einem einzigen Nachweiselement. Erfindungsgemäß weist eine solche Anordnung ein einziges Nachweiselement auf, das sich über sämtliche Fahrbahnen einer Straße erstreckt und eine physikalische Größe beeinflußt, die durch die Anwesenheit eines Fahrzeuges im Feld des Haehweiseletes geändert wird. Wenn diese physikalische Größe auf den Nachweis eines Fahrzeuges durch das Nachweiselement hin geändert worden ist, wird ein elektrisches Signal erzeugt, das den Nachweis des Fahrzeuges anzeigt. Gleichzeitig wird der Wert dieses elektrischen Signals gespeichert. Wenn nun gleichzeitig ein zweites Fahrzeug von dem Nachweiselement nachgewiesen wird, wird die physikalische Größe erneut geändert und ein entsprechendes elektrisches Signal abgegeben. Dieses zweite elektrische Signal wird dann mit dem gespeicherten ersten Signalwert verglichen. Wenn diese durch den Vergleich gewonnene Differenz einen vorgegebenen Wert erreicht, wird ein entsprechendes Signal erzeugt, das die Anwesenheit zweier Fahrzeuge im Feld des Nachweiselementes bedeutet.

Im folgenden soll die Erfindung an Hand eines AusfOhrungsbeispieles in Verbindung mit den Zeichnungen im einzelnen beschrieben werden. 109845/0479

Figur 1 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung.

Figur 2 gibt den Verlauf verschiedener Ausgangsspannungen an, die von den verschiedenen Bausteinen der Anordnung nach Figur 1 nach dem Nachweis eines einzelnen Fahrze.uges abgegeben werden.

Figur 3 gibt den Verlauf verschiedener Ausgangsspannungen an, die von den verschiedenen Bausteinen der Anordnung nach Figur 1 nach dem gleichzeitigen Nachweis zweier Fahrzeuge abgegeben werden.

Figur 4 zeigt schematisch eine Straßenkreuzung von oben, bei der mit einer erfindungsgemäßen Anordnung der linksabbiegende Verkehr getrennt vom gerade-aus-fahrenden und/oder vom rechtsabbiegenden Verkehr nachgewiesen wird.

In der Figur 1 ist ein Nachweiselement 1 für Fahrzeuge dargestellt, das auf einer Straße angeordnet ist und vom darüber hinwegfahrenden Verkehr angesteuert wird. Das Nachweiselement weist eine Induktionsspule auf, die sich über mehrere, beispielsweise zwei Fahrspuren einer Straße erstreckt, so daß gleichzeitig zwei Fahrzeuge Hl und M2 nachgewiesen werden können. Die Spule 1 ist Bestandteil eines Oszillators 22, der so ausgelegt

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ist, daß sich die Frequenz des Oszillators 2 ändert, wenn sich ein Fahrzeug im Feld der Spule befindet. Diese Frequenzänderung ist größer, wenn sich an Stelle nur eines Fahrzeuges zwei Fahrzeuge im Spulenfeld befinden. Hier sei angenommen, daß ein Fahrzeug im Spulenfeld die Oszillatorfrequenz herabsetzt. Die Frequenz des Oszillators 2 wird mit der Frequenz eines Bezugsoszillators 3 verglichen. Hierzu ist eine Mischstufe 4 vorgesehen, der diese beiden Frequenzen zugeführt werden und die ein Ausgangssignal abgibt, deesen Frequenz der Differenz zwischen den beiden Oszillatorfrequenzen entspricht. Wenn nun ein Fahrzeug in das Feld der Spule 1 einfährt, erhöht sich die Ausgangsfrequenz der Mischstufe 4. Mit dem Ausgangssignal der Mischstufe 4 wird ein Univibrator 5 angesteuert, so daß dieser Ausgangsimpulse mit einer Impulsfolgefrequenz abgibt, die der Ausgangsfrequenz der Mischstufe 4 gleicht.

Es sei angenommen, daß die Figur 2A den Verlauf der Ausgangsspannung der Mischstufe 4 darstellt, die Auftritt, wenn die Spule 1 ein einziges Fahrzeug nachweist. Die Figur 2B zeige den dadurch auftretenden Verlauf der Ausgangsspannung des Univibrators 5. Die Ausgangsimpulse des Univibrators 5 werden einem Integrierkreis 6 zugeführt. In diesem Integrierkreis werden die Ausgangsimpulse des Univibrators 5 eine gewisse Zeit lang aufintegriert, dann wird der Integrierkreis auf Null zurückgestellt und erneut mit der Integration begonnen. Immer dann, wenn der Integrierkreis 6 vom Univibrator 5 einen Impuls erhält,

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erhöht sich die Ausgangsspannung des Integrierkreises 6 um einen Betrags der der Impulsamplitude entspricht. Dieses ist in der Figur 2C dargestellt. Die Ausgangsgröße des Integrierkreises bestimmt sich aus der Polgefrequenz und der Amplitude der Impulse aus dem Univibrator 5. Wenn daher die Impulsamplituden konstant sind, hängt die Ausgangsgröße des Integrierkreises 6 von der Impulsfolgefrequenz ab. Wird dagegen die Impulsfolgefrequenz konstant gehalten, so ist die Ausgangsgröße des Integrierkreises den Impulsamplituden proportional.

Die Ausgangsgröße des Integrierkreises 6 wird in einem Verstärker 7 verstärkt und dann einer Vergleichsstufe 8 zugeführt, in der vorzugsweise ein Schmitt-Diskriminator enthalten ist. Die Vergleichsstufe weist eine Spannungsschwelle auf, die so eingestellt wird, daß sie niedriger als die Ausgangsspannung des Verstärkers 7 beim Nachweis eines einzelnen Fahrzeuges ist. Wenn beispielsweise die Spannungsschwelle der Vergleichsstufe 8 auf den Wert Vl in Figur 2D eingestellt worden ist, gibt die Vergleichsstufe 8 dann ein Ausgangssignal Sl ab, wenn die Ausgangsspannung des Verstärkers 7 die Schwelle Vl überschreitet. Wenn somit das Signal Sl auftritt, so bedeutet dieses, daß von dem Nachweiselement ein einzelnes Fahrzeug nachgewiesen wurde.

Der Ausgang der Vergleichsstufe 8 wird außerdem einem Differenzierglied 9 zugeführt, dessen Ausgangsgröße in der Figur 2F dargestellt ist. Der differenzierte Ausgangsimpuls steuert einen Flip-Flop 10 an, der daraufhin ein Ausgangssignal abgibt, das in der Figur 2G gezeigt ist. Dieses Ausgangssignal wird dem

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einen Eingang einer Und-Torschaltung 11 zugeführt, die als anderes Eingangssignal das Signal Sl direkt zugeführt erhält. Wenn also das Signal Sl erzeugt wird, gibt die Und-Torschaltung 11 ein Signal ab, das in der Figur 2H dargestellt ist. Dieses Ausgangssignal wird über einen Widerstand R und eine Diode D2 einem Kondensator C2 zugeführt, der Teil eines Speicherkreises ist. Der Kondensator wird von der Ausgangsgröße der Und-Torschaltung 11 aufgeladen, so daß die Spannung am Kondensator C2 steigt, wie es in der Figur 21 dargestellt ist. Der Speicherkreis 12 weist noch einen Transistor TrI und einen Feldeffekttransistor Tr2 auf, sowie noch Widerstände Rl und R2 und einen Kondensator Cl.

Jedesmal, wenn der Univibrator 5 einen Impuls an die Basis des Transistors TrI abgibt, wird dieser Transistor aufgesteuert und das vom Transistor erzeugte Ausgangssignal durch den Kondensator Cl hindurch abgegeben. Wenn nun die Ausgangsgröße der Und-Torschaltung 11 der Basis des Transistors Tr2 zugeführt ist, wird dieser Transistor ebenfalls aufgesteuert, so daß die Spannung am Kondensator C2 am Widerstand R2 erscheint. Die Spannung, die dann am Kondensator 1 anliegt, ist daher die Differenz zwischen der Impulsspannung durch den Transistor TrI und der Spannung, auf die der Kondensator C2 aufgeladen ist. Da nun die Spannung am Kondensator C2 mit der Zeit anwächst, wie es in der Figur 21 gezeigt ist, wird die Amplitude der Impulse, die durch den Kondensator Cl weitergeleitet werden, immer kleiner und kleiner,

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wie es in der Figur 2J dargestellt ist.Diese Impulse werden nun einer zweiten Integrierstufe 13 zugeführt, deren Ausgangsspannung von der Frequenz und der Amplitude der Eingangsspannung abhängig ist. Da die Eingangsimpulse, die der Integrierstufe 13 zugeführt werden, immer kleiner und kleiner werden, wird auch die maximale Ausgangsspannung, die die Integrierstufe in jedem Integrations-Intervall abgibt, immer kleiner und kleiner, wie es in der Figur 2K dargestellt ist. Die Ausgangsgröße der Integrierstufe 13 wird im Verstärker 14 verstärkt und dann zwei Vergleichsschaltkreisen 15 und 16 zugeführt, von denen jeder aus einem Schmitt-Diskriminator bestehen kann. Die beiden Diskriminatorschwellen der beiden Vergleichsschaltkreise 15 und 16 werden als die Bezugsspannung verwendet, mit denen die Ausgangsgröße der Integrierstufe 13 verglichen wird. Angenommen, die Diskriminatorschwelle des Vergleichsschaltkreises 15 sei auf den Spannungswert V2 eingestellt worden, und der Vergleichsschaltkreis gebe nur dann ein Ausgangssignal ab, wenn das Eingangssignal kleiner als die Diskriminatorschwelle V2 ist. Wie bereits erwähnt, nimmt die Ausgangsgröße der Integrierstufe 13 in jedem Integrationsintervall mit der Zeit zu, (siehe hierzu Figur 2K). Da diese Ausgangsgröße dem Eingang des Vergleichsschaltkreis 15 zugeführt ist, gibt der Vergleichsschaltkreis 15 ein Ausgangssignal ab, bis die Ausgangsgröße der Integrierstufe den Wert V2 überschreitet. Daraufhin verschwindet das Ausgangssignal an dem Vergleichsschaltkreis 15. Nun nimmt aber der Maximalwert, den die Ausgangsgröße der Integrierstufe 13 in aufeinanderfolgenden Integrationsinter-

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vallen erreicht, fortlaufend ab, bis dieser Maximalwert den Wert V2 unterschreitet. Daraufhin wird vom Vergleichsschaltkreis 15 erneut ein Ausgangssignal erzeugt. Die Ausgangsgrößen des Verstärkers 14 und des Vergleichsschaltkreises 15 sind in den Figuren 2L und 2N dargestellt.

Die Ausgangsgröße des Vergleichsschaltkreises 15, wird nun dem Flip-Flop 10 als Rückstellimpuls zugeführt, Dieser Rückstellimpuls schaltet den Flip-Flop 10 auf Null zurück, so daß dasjenige Ausgangssignal des Flip-Flops 10 verschwindet, das dem einen Eingang der Und-Torschaltung 11 zugeführt ist, so daß nun die Und-Torschaltung 11 ebenfalls kein Ausgangssignal mehr abgibt. Als Ergebnis hiervon wird die Spannung am Kondensator C2 auf demjenigen Wert gehalten, der zu diesem Zeitpunkt gerade erreicht worden ist. Wenn also das erste ahrzeug von der Spule 1 nachgewiesen worden ist,werden durch den Kondensator Ci hindurch Impulse abgegeben, deren Amplitude gleich der Differenz zwischen den Ausgangsimpulsen des Transistors TrI und der Spannung am Kondensator C2 ist. Außerdem wird nach dem Nachweis des ereten Fahrzeuges das Nachweissignal Sl erzeugt und zur gleichen Zeit dieser Nachweis als Aufladespannung im Kondensator C2 gespeichert.

Wenn nun das Fahrzeug Ml das Feld der Spule 1 verläßt, bevor ein weiteres Fahrzeug in das Feld der Spule 1 eingefahren ist, verschwindet das Ausgangssignal Sl an dem Vergleichsschaltkreis 8,

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das· heißt j die Spannung an dem Ausgang des Vergleichs schaltkreis geht auf Null zurück, so daß der Kondensator C2 augenblicklich durch die Diode Dl und den Ausgang des Vergleichsschaltkreises entladen wird. Dadurch wird der Ausgangszustand der Anordnung wieder hergestellt.

Bisher sind die Vorgänge erörtert worden, die sich abspielen, wenn mit der Spule 1 nur ein einziges Fahrzeug nachgewiesen wird. Nun soll der gleichzeitige Nachweis zweier Fahrzeuge beschrieben ' werden. Wie bereits erwähnt, wird beim Nachweis eines einzelnen Fahrzeuges Ml das Signal Sl erzeugt, und im Kondensator C2 wird dieser Nachweis des Fahrzeuges Ml gespeichert. Wenn nun ein zweites Fahrzeug M2 in das Feld der Spule 1 hineinfährt, während das erste Fahrzeug noch nachgewiesen wird, nimmt die Frequenz des Oszillator 2 erneut ab, so daß die Ausgangsfrequenz der Mischstufe 4 über denjenigen Wert ansteigt, der von ihr beim Nachweis nur eines Fahrzeuges abgegeben wird. Dieses ist in der Figur 3A dargestellt. Damit wird auch die Impulsfolgefrequenz des Univibrators 5 größer, so daß die Impulse durch den Kondensator Cl, die in der Figur 3B dargestellt sind, die gleiche Frequenz wie die Impulse aus dem Univibrator 5 aufweisen, während ihre Amplituden der Amplitudendiffenrez zwischen den Impulsen des Univibrators 5 und der Spannung am Kondensator C2 entsprechen. Die Impulse, die durch den Kondensator Cl hindurch abgegeben werden, werden der Integrierstufe 13 zugeführt, deren Ausgangssignal in der Figur 3C dargestellt ist. Diese Ausgangsspannung

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wird im Verstärker 14 verstärkt, und die verstärkte Ausgangsspannung ist höher als bisher. Die Diskriminatorsehwelle des Vergleichsschaltkreises 16 ist auf einen Wert V3 eingestellt, der höher als der Wert V2 der Diskriminatorschifelle des Vergleichsschaltkreises 15 liegt, so daß das Ausgangssignal des Verstärkers 14 den Wert V3 nur dann überschreiten kann, wenn zwei Fahrzeuge gleichzeitig nachgewiesen werden. Wenn die Diskriminatorschwelle V3 überschritten wird, gibt der Vergleiehssehaltkreis 16 ein Ausgangssignal ab,das einem Eingang einer INHIBIT-Torschaltung 17 zugeführt ist. Der Flip-Flop IO war vorher bereits durch die Ausgangsgröße des VergleichsSchaltkreises 15 zurückgestellt worden, so daß die Torschaltung 17 zu diesen Zeitpunkt vom Flip-Flop 10 nicht angesteuert wird. Als Ergebnis hiervon gibt die INHIBIT-Torschaltung 17 das Ausgangssignal S2 ab, das in der Figur 3E dargestellt ist. Wenn somit das Signal S2 auftritt, so bedeutet dieses, daß zwei Fahrzeuge Ml und M2 gleichzeitig nac nachgewiesen wurden.

Wenn die beiden Fahrzeuge das Feld der Spule 1 verlassen, verschwinden beide Signale Sl und S2, und der Ausgangszustand der Anordnung ist wieder hergestellt.

Auf Wunsch kann man auch drei oder noch mehr Fahrzeuge zur gleichen Zeit nachweisen, sofern die Spule 1 so groß gemacht wird, daß sie sich über drei oder noch mehr Fahrspuren einer Straße erstreckt. Weiterhin müßte in diesem Fall die Anordnung

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nach Figur 1 durch weitere Vergleichsschaltkreise ergänzt werden, die ähnlich wie der Vergleichsschaltkreis 16 aufgebaut sind, deren Diskriminatorschwellen jedoch auf einen Wert eingestellt sind, der über dem Wert V3 liegt, und außerdem müßten weitere INHIBIT-Torschaltungen vorgesehen werden, die genau so wie die INHIBIT-Torschaltung 17 arbeiten.

Wenn somit in der erfindungsgemäßen Anordnung das erste Fahrzeug nachgewiesen wird, erfolgt der Nachweis eines zweiten Fahrzeuges nicht durch die Änderung der Ausgangsgröße des Nachweiselementes selber, sondern durch die Änderung des Unterschiedes zwischen dem Ausgangssignal und demjenigen Signal, das beim Nachweis des ersten Fahrzeuges gespeichert worden ist. Der Nachweis der Anzahl von Fahrzeugen kann daher auch dann fehlerfrei durchgeführt werden, wenn die Fahrzeuge verschieden groß sind, wenn also beispielsweise ein großes Fahrzeug nachgewiesen wird, das die Ausgangsgröße des Nachweiselementes genau so stark verändert wie zwei kleine Fahrzeuge.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann ebenfalls dazu verwendet werden den linksabbiegenden Verkehr an einer Straßenkreuzung vom restlichen Verkehr getrennt nachzuweisen. In der Figur k ist dargestellt, wie sich zwei Straßen 20 und 21 bei 22 kreuzen. Ein Fahrzeug M3, das die Fahrtrichtung nicht ändern will, hat sich auf der rechten Fahrspur 2k der Straße 20 einzuordnen, während sich

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ein Fahrzeug m4, das nach links abbiegen möchte, auf der linken Fahrspur einzuordnen hat.Die beiden Fahrspuren werden von einem einzigen Nachweiselement !.erfaßt. Es sei nun angenommen, daß die Verkehrsampelregelung so getroffen ist, daß während einer Phase der rechtsabbiegende Verkehr und der Verkehr ohne Richtungsänderung freie Fahrt erhält, während in einer zweiten Phase nur der linksabbiegende Verkehr freie Fahrt hat. Während der ersten Phase hält das Fahrzeug M4, das nach links abbiegen

φ möchte, auf der Nachweisspule 1, während auf der anderen Fahrbahn 24 die Fahrzeuge laufend über die Spule 1 hinwegfahren.Demzufolge ist das Signal Sl laufend vorhanden, das von dem auf der Spule haltenden Fahrzeug stammt, während das Signal S2 immer dann erscheint,wenn ein Fahrzeug M3 über die Spule 1 hinweg fährt. Wenn daher das Signal Sl alleine für eine gewisse Zeit anliegt, so bedeutet dieses, daß auf der Kreuzung weder ein Geradeausverkehr noch ein ■rechtsabbiegender Verkehr vorhanden ist. Anschließend können die Verkehrsampeln umschalten, so daß

_Ä das Fahrzeug M4, das nach links abbiegen möchte, freie Fahrt erhält. Man kann somit mit einem einzigen Nachweiselement 1 die Fahrzeuge auf zwei Fahrspuren getrennt nachweisen.

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Claims

Patentansprüche

1. Anordnung zum Nachweis von Fahrzeugen auf einer Straße mit mehreren Fahrspuren,

dadurch gekennzeichnet, daß ein einzelnes Nachweiselement vorgesehen ist, von dem alle Fahrspuren erfaßt sind, von dem eine physikalische Größe beeinflußt ist, die durch die Anwesenheit eines Fahrzeuges im Feld _ φ des Nachweiselementes geändert ist, daß weiterhin ein dieser physikalischen Größe entsprechendes elektrisches Signal erzeugt ist, das mit einem Bezugssignal verglichen ist, wobei durch diesen Vergleich ein Vergleichssignal erzeugt ist, wenn ein Fahrzeug im Feld des Nachweiselementes anwesend ist, daß weiterhin das die physikalische Größe bedeutende elektrische Signal gespeichert ist, daß schließlich noch aus der Differenz zwischen dem gespeicherten Signalwert und dem der physikalischen Größe entsprechenden Signal ein weiteres Signal gebildet ist, das zur _A Erzeugung eines zweiten, die Anwesenheit zumindest eines weiteren Fahrzeuges in dem Feld des Nachweiselementes bedeutenden Signales mit einem zweiten Bezugssignal verglichen ist.

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2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Naehweiselement eine Induktionsschleife ist, die Bestandteil eines Oszillators ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Oszillator vorgesehen ist, dessen Schwingungszustand durch die Anwesenheit eines Fahrzeuges im Feld des Nachweiselementes geändert ist, daß ein zweiter Oszillator vorgesehen ist, in den eine Normfrequenz erzeugt ist, und daß die Frequenzen der beiden Oszillatoren miteinander verglichen sind und durch diesen Frequenzvergleich Impulse erzeugt sind, deren Wxederholungsfrequenz gleich der Differenz der Oszillatorfrequenzen ist und die das der physikalischen Größe entsprechende Signal sind.