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Einrichtung zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines Fahrzeuges Dic
Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines
fahrzeuges durch Messung einer von Fahrzeug erzeugten Schalltfrequenz. Zur Bestimmung
der Fahrzeuggeschwindigkeit werden bereits unterschiedliche Methoden angewandte
So arbeiten bekannte Geschwindigkeitsmesser mit reflektierten Impulsen, Mit Hilfe
des Dopplereffekts wird aus der Frequenzänderung der auf das IIeßfahrzeug gerichteten
und von diesem reflektierten Impulse elektromagnetischer oder Shall-Energic auf
die von Fahrzeug zllischen zwei Punkten durchfahreine
Geschwindigkeit
geschlossen. Auch sind Meßeinrichtungen in Gestalt zweier in einem gegebenen Abstand
voneinander angeordneter Schranken bekannt, die aus der mit einem Zeitglied ermittelten
Durchfahrtszeit eines Meß -fahrzeuges und den Abstand dieser Schranken voneinander
die Fahrzeuggeschwindigkeit ableiten. Als Schranken alerden Lichtstrahlen, mechanische
Schwellen oder induktive Schleifen verwendet. Für letzterc muß die Fahrbahn bei
der Montage aufgebrochen werden und alle diese bekannten Einrichtungen arbeiten
nur bei erheblichem technischen Ausland mit ausreichender Genauigkeit.
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Dcr Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Bestimmung
der Geschwindigkeit eines Pahrze-ugs zu schaffen, die ohne die vorher erwähnten
RJachtaile mit cinfachen, billigen Mitteln die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs mit
ausreichender Genauigkeit in dem von Fahrzeugen überlichrweise gefahrenen Bereich
zwischen 5 bis 300 ki:i/h zu bestimmen vermag. Erfindungsgemäß wird dies dadurch
erreicht, daß entlang der Meßstrecke des Fahrzeugweges ein mechanisches oder akustisches
Raster zur Erzeugung einer bei Zurücklegung dieser Meßstrecke entsprechenden Impulsfrequenz
vorgesehen ist und diese eine Impulsfrequenz-Meßeinrichtung, die unmittelbar in
km/h geeicht sein kann, über vom Fahrzeugschall beeinflußte Impulswandler steuert.
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Als Raster zur Erzeugung der entsprechenden Impulsfrequenz kann z.B.
eine Querriefelung auf der Båhrbahnoberfläche vorgesehen sein, die dadurch in Verbindung
mit den Reifen des Meßfahrzcuges eine der Fahrzeuggeschwindigkeit proportionale
Schallfrequenz erzeugt In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann diese Querriefelung
eine aus Kunststoff oder einem sonstigen elastisch verforubaren Material bestehende
Matte aufweisen, die auf der Fahrbahnoberfläche z.B. durch Aufkleben befestigbar
ist. Vorteilhafterweise wird dabei die Größe der Meßfläche etwa den Maßen eines
Normalfahrzeuges entsprechend 2 m breit (Abstand zwischen den Rädern) und etwa 2,5
m lang (Längsabstand zwischen den Radachsen) gewählt. Als Frequenzmeßeinrichtung
kann schließlich eine Impulszä.hleinrich-tung mit einem Zeitglied vorgesehen sein0
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus einem in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiel.
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Rs zeigen-Fig. 1 das auf der Fahrbahn angeordnete mechanische Raster,
meß Fig. 2 eine Schaltungsanordnung der Frequenz einrichtng zur Auswertung der vom
Mikrofon -aufgenommenen Schallfrequenz und Fig. 3 ein Zeitdiagramm der monostabilen
Speicher in der Frequenzmeßeinrichtung.
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In Fig. 1 sind eine Straße mit zwei Fahrbahnen Fb 1, Fb2 und darauf
verkehrende Fahrzeuge Kf 1 bis Kf4 dargestellt. Im Vordergrund ist auf der linken
Fahrbahn Fb- ein mechanisches Rater Ra mit 100 Riefen im Starßenbelag quer zur Fahrtrictung
erkennbar. Es ist auf die Größen verhältnisse eines Normalfahrzeuges abgestellt
und deshalb etwa 2 m breit und 2,5 m lang, so daß nur ein Radpaar, also entweder
die Vorder- oder die Hinterräder eines e'inzi,-g?-n Fahrzeugs beim Überfahren das
Meßgeräusch abgeben. Der Abstand zweier Riefen voneinander beträgt also 2,5 cm,
so daß bei einer gewählten Meßzeit von 25 msec. für eine Durchschnittsgeschwindigkeit
von 36 km/h 10 und für eine Maximalgeschwindigkeit von 228 km/h 80 Riefen erforderlich
sind, so daß noch etwa 20 Riefen übrig bleiben. Davon können dann noch 10 Riefen
ein Auslös-egeräusch erzeugen und so s-icherstellen, daß nicht jedes beliebige Störgeräusch
an der Straße eine Geschwindigkeitsmessung auslöst.
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Da sich das fahrzeug Kf1 gerade dem Raster Ra nähert, wird es alsbald
beim Überfahren ein dafür typisches Geräusch mit einer der gefahrenen Geschwindigkeit
proportionalen frequenz erzeugen, das von dem Pfosten Pf befestigten Mikrofon M
aufgenommen wird. In der obenfalls am Pfosten Pf befestigten Frequenzmeßeinrichtung
Fm wird diese Schallgrequenz ausgewertet und damit die Geschwindigkeit des Fahrzeuges
Kf1 festgehalten. Auf der rechten Fahrbahn Fb2 ist in unmittelbarer Nähe kein Raster
vorgesehen, da sonst das. Nikrofon I$-vom Geräusch des Gegenverkehrs gestört würde.
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Die Schaltungsanordnung der Frequenzmeßeinrichtung Fm.soll nun anhand
der Figuren 2 und 3 näher beschrieben werden.
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Die Schallfrequenz des Meßfahrzeuges gelangt über das Mikrofon M als
elektrische Impulse an den monostabilen Speicher A und an das "Und"-Gatter U6. In
dem vorstehenden Schaltplan sind die elelctlrischen Verbindungsleitungen nicht wie
üBlich durch Striche dargestellt, sondern sie ergeben sich aus den kleinen Buchstaben
der entsprechenden Schaltelemente; so ist beispielsweise der Ausgang m des Mikrofons
M jeweils mit eincm Eingang des monostabilen Speichers A und des "Und"-Gatters U6
v-erbunden. Die vom Mikrofon M in elektrische Impulse umgewandelten Schallimpulse
lassen den monostabilen Speicher A kippen und solange in seiner astabilen Lage verharren,
als Schallfrequenz am Mikrofon M ansteht. Die Verzögerungszeit il ist nämlich größer
als der Abstand zwischen zwei Schallimpulsen eines langsamfahrenden Fahrzeugs gewählt
worden. ?:!t Kippen des monostabilen Speichers A wird über das "Und"-Gatter Ul die
Ruhespannung am monostabilen Speicher B unterbrochen und dieser kippt nach Ablauf
seiner Verzögerungszeit T2 in scinc stabile Lage zurück. Er nimmt damit den monostabilen
Speicher C über das "Und"-Gatter U2 die Ruhcspannung, so daß dieser nach einer Ve.rzögerungszeit
T3 von z.B. 25 msec. in seine stabile Lage zurückkippt und den monostabilen Speicher
D über das "Und"-Gatter U3 in seine astabile Lage bringt, der seinerseits den Speicher
E über das "Undt'-Gatter U4 in die astabile Lage kippen läßt.
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Vorher hatte bereits der Speicher B den bistabilen Speicher
F
in seine Lage f gebracht. Die einzelnen Speicher A bis F und ihre verschiedenen
Abfallverzögerungen T1 bis T5 bellirken nun auf folgende Weise die Frequenzbestimmung
der an das Mikrofon N gelangenden Schallencrgie. Zunächst leiten sie über die Speicher
A und B den Meßvorgang ein, indem der Speicher A durch seine Verzögerung Ti die
Impulse in Gleichspannung verwandelt. Durch diese prüfen das "Und"-Gatter US und
der bistabile Speicher F, ob während des gesanten Meßvorgangs Schallfrequenz anliegt,
da nur dann das Meßergebnis ausgewertet werden darf. Nach der Verzögerungszeit T2
löst der Speicher B das Meßzeitglied, nämlich den bistabilen Speicher C aus. Dic
Verzögerungszeit T2 soll nämlich den Meßvorgang nur dann einleiten, brenn der Schall
eine ausreichende Auslösezeit anstand, um das Ansprechen der Frequenzmeßeinrichtung
Fm durch kurzzeitige Störgeräusehe zu verhüten. Während der Schaltverzögerung T3
des monostabilen Speichers C wird schließlich die Messung durchgeführt, indem dann
bei Speicher B in Ruhelage und Speicher C in Arbeitslage über das "Und"-Gatter U6
die vom Mikrofon M herrührenden Impulse an die Schieberegister SR1, SR2 gelangen.
Sie wirken dort als Schiebetakt und verschieben zunächst die "1 " aus der Speicherzelle
0 nacheinander in dem Schieberegister SR1 für die Einewerte. Aus der Speicherzelle
9 wird schließlich die "1" wieder in die Speicherzelle 0 und außerdem ein Schiebetakt
an das Schieberegister SR2 für die Zhnenwerte gegeben und so die "1" aus der Speicherzelle
00 in die Speicherzelle 10 verschoben.
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Am Ende des Meßintervalls T3 wird das "Und"-Gatter U6 für weitere
vom Mikrofon M herrührenden Schallimpulse gesperrt und nun erhalten die an die Speicherzellen
10 bis 90 des Schieberegisters SR2 angeschlossenen Zähler Z1 bis Z9 über das "Und"-Gattter
U7 einen Schreibbfehl. Damit wird aus diesen Speicherzellen 10 bis 90 die Geschwindigkeit
des gerade durchgefahrenen Fahrzeugs in den entsprechenden Zähler Z1 bis Z9 übertragen.
Selbstverständlich können statt der Zähler Zi bis Z9 auch Anzeigemittel är andere
Speicher einrichtungen vorgesehen sein. Auch können weitere Schieberegister angeschlossen
werden und auch die Speicherzellen des schicberegisters SR1 können ebenfalls unmittelbar
abgelesen und ausgewertet werden.
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Nach den Schreibberfehl gibt nun der wieder in seine stabile Lage
gekippte Speicher E über das "Und"-Gatter U8 einen Löschbefehl an die Schieberegister
SR1, SR2, durch den der in Fig. 2 für diese Register dargestellte Ausgangszustand
wieder herstellt, also jeweils nur eine "1" in die Speicher zellen 0 und 00 eingesc-hrieben
wird. Mit Wegfall des Meßschalls kehren nun auch die monostabilen Speicher A und
D verzögert in ihrc stabile- Lage zurück -und bringen damit wieder dic Speicher
3 und C in ihre unatabile Lage Die Frequenzr:eßcinrichtung Fm ist also bereit für
die nb.chste Messung.
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Sollte einmal der Meßschall vor Ablauf der erforderlichen Meßzeit
T3 aufhören, so kehrt der Speicher Ä in seine stabilc Lage zurück, während die Speicher
C, D noch gekippt sind und bringt über das "Und-Gatter U5 den bistabilen Speicher
r in die mit f gekennzeichnete- Lage. Damit sperrt er am "Und"-Gatter U7 den Schreibbefehl,
so daß das falsche Meßergebnis und die daraus resultierende Zählung nicht vom Schieberegister
SR2 in die Zähler Z1 bis Z9 übernommen wird.
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Anschließend kommt wieder ein Löschimpuls aus dem "Und"-Gatteil U8
und schließlich uird , wie bereits beschrieben, vom Speicher B der bistabile, Speicher
F wieder in seine mit f gekennzeichnete lage gebracht.
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All diese eben beschriebenen Schaltvorgänge nebst den Sechs Verzögerungen
T1 bis T5 sind in Fig 3 als Zeitdiagramm für die Speicher A bis F und die "Und"-Gatter
U7, U8 wiedergegeben.
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Statt des im Ausführungsbeispiel gewählten mechanischen Rasters kann
selbstverständlich auch ein akustisches Raster, z.,3. seitlich zur Fahrbahn, vor-gesehen
werden, das -die bei Vorbeifahren eines Fahrzeugs entstehende Schallmaxima auf das
Mikrofon M reflektiert und damit die Schallfrequenzmessung ermöglicht.
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5 Patentansprüche 3 Figuren