DE2209732C2

DE2209732C2 - Anordnung zur Geschwindigkeitsmessung

Info

Publication number: DE2209732C2
Application number: DE19722209732
Authority: DE
Inventors: Paul E. Dr.-Ing. 7992 Tettnang Klein
Original assignee: Eso - Elektronik Herstellungs- und Organisations 7992 Tettnang De GmbH
Current assignee: Eso - Elektronik Herstellungs- und Organisations 7992 Tettnang De GmbH
Priority date: 1972-03-01
Filing date: 1972-03-01
Publication date: 1983-11-17
Also published as: DE2209732A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Geschwindigkeitsmessung mit zwei am Anfang und Ende einer Meßstrecke angeordneten Doppel-Schaltschranken, welche den Eintritt des Objekts in die Meßstrecke und den Austritt aus der Meßstrecke unter Beteiligung je eines Erstsignals und eines Zweitsignals zeitlich zu erfassen gestatten.

Bekannt sind z. B. Geschwindigkeitsmeßgeräte für Straßenfahrzeuge bei denen die Schaltschranken quer über die Straße gelegte Schläuche sind, in denen beim Überfahren Druckspitzen entstehen. Dadurch werden Druckschalter beeinflußt, welche eine Torschaltung steuern in der Weise, daß die Torschaltung beim Einfahren des Fahrzeugs in die Meßstrecke geöffnet und beim Verlassen der Meßstrecke wieder geschlossen wird. Periodische Impulse eines Impulsgenerators werden über das Tor auf einen Speicher gegeben, dessen Inhalt proportional zu dem Zeitintervall zwischen Beginn und Ende der Zahlung ist. Dieses zeitliche Intervall wird im folgenden »Meßintervall« genannt. Die Geschwindigkeit wird in diesem Fall aus der Meßstrecke und dem Meßergebnis errechnet.

Ein anderes bekanntes Geschwindigkeitsmeßgerät für Straßenfahrzeuge arbeitet mit Lichtschranken. Die Unterbrechung des Lichtstrahls durch einen Teil des Fahrzeugs wird in einen Impuls umgeformt, und die Impulse der beiden Schranken steuern das Tor der Zähleinrichtung, wie oben beschrieben. Die Geschwindigkeit wird von diesem Gerät jedoch selbsttätig angezeigt. Das gespeicherte Meßergebnis wird hier in einen zweiten Speicher bis zu dessen Füllung mehrmals umgespeichert, und die Zahl der Umspeichervorgänge wird gezählt und in km/Std. angezeigt.

Schließlich ist aus der Zeitschrift ELEKTRONIK, Jahrgang 1963, Heft 7, S. 214, eine Geschwindigkeitsmeßeinrichtung für Straßenfahrzeuge bekannt, die zur Ausschaltung der Wirkung des Gegenverkehrs Doppel-Lichtschranken aufweist.
Auch dieses Gerät ist jedoch insofern noch

ίο unvollkommen, als der Meßvorgang durch überaolende Fahrzeuge oder durch ein langsames Objekt, das sich in gleicher Richtung wie das Fahrzeug bewegt, beispielsweise ein Hund, ein vom Wind bewegtes Blatt oder dergleichen, gestört werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese {JnvoIIkommenheit zu beseitigen und die Apparatur so auszubilden, daß die Messung durch den übrigen Verkehr unbeeinflußt bleibt. Darüber hinaus erstrebt die Erfindung noch weitere Verbesserungen hinsichtlich der einfachen Handhabung solcher Geräte.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Ansprach 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Die durch das Überfahren der Schaltschranke getriggerten Signale können also nicht in jedem Fall das Zähltor öffnen bzw. schließen sondern nur unter einer ganz bestimmten Bedingung. Die Bedingung besteht darin, daß das getriggerte Signal, nämlich das Zweitsignal, in einem ganz bestieanten durch Anfang und Ende definierten Zeitraum, dem sogenannten Überwachungsintervall, liegen muß. Die Länge des Überwachungsintervalls wird fest vorgewählt, und seine Lage im Zeitablauf hängt von dem sogenannten Erstsignal ab, es kann z. B. gleichzeitig mit dem Erstsignal beginnen oder erst eine bestimmte Zeit danach.

J5 In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Doppel-Schaltschranken je aus zwei Einzelschranken bestehen, deren Abstand nur einen kleinen Bruchteil der Meßstrecke beträgt, und daß die von dem Objekt zuerst zu passierende Einzelschranke jeder Doppelschranke das Erstsignal untf die andere Einzelschranke das Zweitsignal abgibt. Beispielsweise kann der Abstand 1 cm sein, wenn die Meßstrecke 1 m mißt. Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist der zeitliche Abstand zwischen Erst- und Zweitsignal

+5 von dem räumlichen Abstand der Meßeinrichtung zu dem vorbeifahrenden Fahrzeug abhängig. Diesbezüglich wird vorgeschlagen, daß die Doppel-Schaltschranken zwei Sender/Empfänger sind, deren Sender gleichzeitig mit der Abgabe von Erstsignalen laufend

5« impulsförmige scharf gebündelte Strahlen quer zur Bahn des bewegten Objektes aussenden, welche zur Reflexion an dem Objekt bestimmt sind und in diesem Fall vom zugehörigen Empfänger empfangen und als Zweitsignal weitergegeben werden.

Eine solche Schaltschranke ist nun zwar wiederum fahrtrichtungsunabhängig, jedoch kann die Entscheidung, ob ein vom Fahrzeug getriggertes Signal für die Messung verwertet werden soll, davon abhängig gemacht werden, auf welcher Fahrspur sich das

ω Fahrzeug befindet. Der Überwachungszeitraum muß jetzt sowohl eine bestimmte Länge als auch einen bestimmten Abstand vom Erstsignai haben. Wenn also beispielsweise bei einer vierspurigen Straße der Verkehr gemessen werden soll, der auf der vom

M Meßgerät aus dritten Spur verläuft, so kann man den Überwachungszeitraum so festsetzen, daß nur die von Fahrzeugen auf dieser Spur reflektierten Strahlen am Empfänger während des Überwachungszeitraums an-

kommen und damit gewertet werden. Die Reflexionssigna!e von Fahrzeugen auf der ersten und zweiten Spur kommen jeweils zu früh und die Reflexionssignale von Fahrzeugen auf der vierten Spur zu spät.

Strahlen, die auf gar kein Fahrzeug auftreffen, werden nicht reflektiert und iassen damit ohnehin kein Zweitsignal entstehen.

Durch diese Auswahlmöglichkeit der Fahrspur ist nun die Ausflechtung des Meßvorganges aus dem Verkehrsgeschehen vollkommen. Nicht nur die entgegenkommenden, sondern auch die überholenden Fahrzeuge vermögen kein wirksames Zweitsignal hervorzurufen. Dazu kommt noch der ganz große Vorteil solcher Reflexionsschaltschrankea daß das Geschwindigkeitsmeßgerät einteilig ausgebildet werden kann und nicht wie z. B. bei den bekannten Lichtschranken der Lichtwerfer auf dem gegenüberliegenden Fahrbahnrand aufgestellt werden muß.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Schaltbilder und Impulsdiagramme näher erläutert. Im einzelnen zeigt

F i g. 1 eine Aufsteiiungsskizze mit Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispieles unter Verwendung von Doppellichtschranken,

Fig.2 das Impulsdiagramm einer vollendeten Geschwindigkeitsmessung mit der Anordnung nach Fig. 1,

F i g. 3 das Impulsdiagramm einer begonnenen, aber wegen Gegenverkehrs abgebrochenen und daher ungültigen Messung,

Fig.4 ein Impulsdiagramm, wie es von einem in der entgegengesetzten Fahrtrichtung die Meßstrecke durchfahrenden Fahrzeuges erzeugt wird,

Fig.5 eine Aufstellungsskizze mit Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung von Laser-Reflexionsschaltschranken,

Fig.6 ein Impulsdiagramm der Anordnung nach F i g. 5 im Falle einer ausgeführten gültigen Messung und

Fig. 7 ein Impulsdiagramm zur Erläuterung der Verschiebemöglichkeit des Überwachungszeitraumes.

In der Grundrißskizze nach F i g. 1 sind die Fahrbahnränder mit 1 und 2 bezeichnet. Am Fahrbahnrand 1 sind je zwei Lichtwerfer 3 und 4 bzw. 5 und 6 aufgestellt, welche ihre scharf gebündelten Lichtstrahlen 7,8 bzw. 9, 10 quer über die Fahrbahn zu entsprechenden Empfängern 11, 12 bzw. 13,14 aussenden. Der Abstand der Strahlen 7 und 8 sowie 9 und 10 beträgt 2 cm, und der Abstand zwischen den Strahlen 8 und 10 stellt die Meßstrecke dar und beträgt 1 m.

Jeder Lichtempfänger ist mit einem Signalerzeuger 15 bis 18 verbunden. Diese Signalerzeuger geben beim Unterbrechen des jeweiligen Lichtstrahles ein Signal in Form eines Impulses ab. Mit der Anordnung soll die Geschwindigkeit von Fahrzeugen, die von links nach rechts die Meßstrecke durchfahren, gemessen werden. Dementsprechend stellen die von den Empfängern 11 und 13 beeinflußten Signale der Signalerzeuger 15 und 17 die Erstsignale dar. Sie stoßen über Leitungen 19 und 20 monostabile Multivibratoren 21 und 22 (Monoflops) an, deren Ausgangsimputse zwei Torschaltungen 23 und 24 — im folgenden kurz Tore genannt — in der Weise steuern, daß die Tore während der Impulsdauer geöffnet und sonst geschlossen sind. Die von den Empfängern 12 und 14 beeinflußten sogenannten Zweitsignale der Signalerzeuger 16 und 18 werden über Leitungen 25 und 26 den Toren 23 und 24 zugeführt und verlassen diese wieder über Leitungen 2^V und 28. Diese Leitungen Führern zu den beiden Su.üereingängen einer weiteren Torschaltung 29, weiche das Einlaufen von Impulsen eines Normalfrequenz-Generators 30 in einen ersten Speicher 31 steuert Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß der Zweitimpuls der linken Schranke, welcher über die Leitung 27 ankommt, das Tor 29 öffnet und der Zweitimpuls auf der Leitung 28 das Tor 29 schließt. Leitungen 32 und 33 sollen schematisch andeuten, daß vorgesehen ist, den Inhalt des Speichers 31 in einen zweiten Speicher 34 so oft umzufüllen, als die

ίο Kapazität des zweiten Speichers dies zuläßt Wenn der Speicher 34 gefüllt ist erfolgt ein Stoppsignal. Die Zahl der Umspeichervorgänge wird in einem Zähler 35 gezählt und dann als Geschwindigkeit in km/Std. zur Anzeige gebracht Aus der Figur ist endlich noch ein Fahrzeug 50 ersichtlich, welches gerade den Lichtstrahl 9 der ersten Einzelschranke der rechten Doppelschranke unterbrochen hat und sich nach rechts weiterbewegt Zur Erläuterung der Wirkungsweise wird auf F i g. 2 Bezug genommen. In den mit 19', 25', 20' und 26' bezeichneten vier Zeilen sind die Impulse dargestellt die in den Leitungen fließen, die >■ F i g. 1 mit den entsprechenden Zahlen gekennzeichnet rad. Wenn das von links erwartete Fahrzeug den Lichtstrahl 7 unterbricht, entsteht ein Erstimpuls 36 in der Leitung 19, welcher über das Monoflop 21 das Tor 23 während einer Zeit offenhält, die in Zeile 25' durch ein gestricheltes Impulsrechteck angedeutet und mit 37 bezeichnet ist. Dieser Zeitraum 37 ist das Überwachungsintervall. Es beginnt mit dem Erstimpuls 36 und endet mit der Rückstellung des Monoflops 21. Unterbricht das Fahrzeug nun auch den Lichtstrahl 8, so entsteht abhängig von seiner Geschwindigkeit etwas später ein Zweitimpuls 38 auf der Leitung 25. Da dieser in das Überwachungsintervall fällt, kann er das geöffnete Tor

J5 23 passieren und über Leitung 27 das Zähltor 29 öffnen. Ein entsprechender Vorgang spielt sich dann an der zweiten Schranke ab. Dies ist in den Zeilen 20' und 26' der Fig.2 dargestellt. Auch hier erscheint der Zweitimpuls 40 etwas später als der Erstimpuls 33, und

·"> er kann, da er in den Überwachungszeitraum fällt, das Zähltor 29 über Leitung 28 schließen.

D-;mit sind so viele Zählimpulse in den Speicher 31 eingeflossen, als dem Meßintervall entspricht, d. h. der Zeit, die das Fahrzeug zum Durchfahren der Meßstrek-

⁴> ke brauchte. Durch Umspeichern in den zweiten Speicher 34 und Zählung der Umspeichervorgänge wird nun in an sich bekannter Weise die Division des Weges durch die Zeit vorgenommen und der Geschwindigkeitsmeßwert entsprechend dem Inhalt des Speichers 35 angezeigt.

Anhand von Fig.3 soll nun aufgezeigt werden, was geschieht, wenn während der Messung ein entgegenkommendes Fahrzeug die rechte Schranke durchfährt, bevor ;!as von links gekommene Fahrzeug diese erreicht Zunächst wird, wie oben geschildert, die linke Schranke betätigt und das Zähltor 29 geöffnet. Kurze Zeit danach durchfährt jedoch das entgegenkommende Fahrzeug die Schranke 10 und erzeugt zunächst den Zweitimpuls 40. Ihm folgt beim Unterbrechen des Lichtstrahls 9 der Eijtimpuls39nach. Da mit 39 aber das Überwachungsintervall erst beginnt, kann der Impuls 40 nicht in dieses Intervall fallen, so daß -~,r ein verschlossenes Tor 24 vorfindet und nicht gewertet wird. Über das weiterhin geöffnete Tor 29 läuft infolgedessen der Speicher 31 voll, was zu einem Überlaufsignal führt, welches den Meßvorgang als ungültig kennzeichnet und die Anordnung wieder für den nächsten Meßvorgang vorbereitet

Fig.4 zeigt endlich den Fall, in dem überhaupt nur ein Fahrzeug von rechts nach links die MeBstrecke durchfährt. Hier erscheint in beiden Fällen der definitionsgemäB als Zweitsignal zu bezeichnende impuls zuerst und wird daher unterdrückt. -,

In der Planskizze des Ausführungsbeispiels nach F i g. 5 ist eine vierspurige Fahrbahn mit Rändern 45 und 46, einem durchgezogenen Mittelstrich 47 und zwei unterbrochenen Fahrstreifen-Begrenzungsstrichen 48 und 49 gezeigt. Die Fahrspuren sind, vom Fahrbahnrand in 46 aus gezählt, mit I. II, III und IV bezeichnet. Ein Fahrzeug 50 bewegt sich von links kommend auf der Spur II.

Am Fahrbahnrand 46 ist ein anderes Geschwindigkeilsmeßgerät aufgestellt. Es besteht aus zwei Laser- π Strahlern 51 und 52 und zwei Empfängern 53 und 54 für reflektierte Laserstrahlen. Die Empfänger sind rechts in kurzem Abstand neben den Strahlern angeordnet. Die rtiySirainürigSriCiiiüng ijt »VSSgCrCCiit umu CjüCT /ijr Fahrbahn in einer Höhe, in der möglichst vertikale _>n Flächen der Fahrzeuge getroffen werden. Der Abstand der beiden Empfänger 53 und 54 stellt wiederum die Meßstrecke dar und beträgt I m.

Hier gibt es nun im Gegensatz zu dem zuerst besprochenen Ausführungsbeispie! nicht nur einen :j Erstimpuls beim Erscheinen des Fahrzeuges an der Schranke, sondern eine ständige Folge von Erstimpulsen oder Sendeimpulsen. Dem entspricht auch eine laufende Folge von Überwachungsintervallen. Die Impulse sind in Fig. 6 mit 55 und die Überwachungs- jo Intervalle mit 56 bezeichnet. Zweitimpulse 57 (vgl. F i g. 6) oder Empfangsimpulse entstehen erst, wenn ein Fahrzeug die Schranke passiert. Das gleiche gilt auch für die rechte Schaltschranke 52, 54. deren Erst- und Zweitimpulse mit 58 und 59 bezeichnet sind. Die r> Überwachungsintervalle der zweiten Schranke sind mit 60 bezeichnet.

Es leuchtet ein, daß der zeitliche Abstand zwischen einem bestimmten Erstimpuls und seinem zugehörigen, durch Reflexion am Fahrzeug entstandenen Zweitimpuls vom Abstand des Senders und Empfängers zum Fahrzeug abhängt. Will man daher Fahrzeuge auswählen, die auf einer ganz bestimmten Spur fahren, so muß nur das Überwachungsintervall auf den für diese Spur typischen zeitlichen Abstand zwischen Erst- und -»i Zweitsignal eingestellt werden. Dies erfolgt mit einem einstellbaren Verzögerungsglied 61 bzw. 62 bei der rechten Schranke, welches bewirkt, daß die Monoflops 21 und 22 von den Erstsignalen nicht unmittelbar, sondern erst nach Ablauf einer bestimmten Wartezeit angestoßen wercijii. die in Fi g. 7 für vier verschiedene Fälle mit 63 bis 66 bezeichnet ist. Ansonsten kann die gleiche Schaltung, wie sie anhand von Fig. 1 beschrieben worden ist, verwendet werden. Es erübrigt sich daher, die Schaltungsbausteine im einzelnen zu bezeichnen und noch einmal zu beschreiben.

Die Anordnung nach Fig. 5 wirkt somit wie folgt. Solange kein Fahrzeug sich in der Meßstrecke befindet, werden die Erstimpulse nicht reflektiert, es treten überhaupt keine Zweitimpulse auf, und das Zähltor 29 bleibt geschlossen. Sobald ein Fahrzeug in die Bahn des impulsförmigen Strahles des Strahlers 5t kommt, so wie das in F i g. 5 dargestellt ist, wird der nächstfolgende Impuls reflektiert. Er erreicht den Empfänger 53 und erzeugt den ersten Zweitimpuls. Dieser erstauftretende Zweitimpuls ist in F i g. 6 durch einen nach unten weisenden Pfeil 67 bezeichnet. Sofern er in das durch das einstellbare Zeitverzögerungsglied 61 und das Monoflop 21 definierte Überwachungsintervall fällt, wird der Zweitimpuls wirksam und öffnet das Zähltor 29. Dieser Fall ist in F i g. 6 gezeigt. Auch alle folgenden Zweitimpulsc. die durch fortgesetzte Reflexion an dem vorbeifahrenden Fahrzeug entstehen, fallen mitten in die Übcrwiichungsintcrvallc. Wenn das Fahrzeug den rechten Sender erreicht, entstehen auch hier Zweitimpulse. von denen der erstauftretende in F i g. b mit einem Pfeil 68 hervorgehoben ist. Dieser bewirkt das Schließen des Zähltores. Die Auszählung und Berechnung der Geschwindigkeit verläuft, wie schon im Zusammenhang mit F i g. 1 im einzelnen geschildert.

Es muß der Vollständigkeit halber darauf hingewiesen werden, uau die Dar&ieiiungeri iiui;n Fig. i und F ι g. j nicht maßstäblich sind. Die Fahrzeuge müßten im Verhältnis zu der Meßstrecke von einem Meter wesentlich größer sein. In Fig. 6 sind die wirklichen Verhältnisse zugrundegelcgt, und daher treten von dem Impuls 67 ab während des ganzen Darstellungszeitraumes Zweitimpulse 57 auf, denn auch nach Erscheinen des Zweitimpulses 68 der rechten Schranke befindet sich ein normales Fahrzeug noch im Bereich der linken Schraru e.

In Fig. 7 ist in vergrößertem Zeitmaßstab gezeigt, wie die Überwachungsintervalle mit den Erstimpulsen in zeitlichem Zusammenhang stehen müssen, wenn Fahrzeuge verschiedener Fahrspuren überwacht werden sollen. Die Länge der Überwachungsintervalle ist jeweils gleich und bemißt sich etwa danach, wielange der Strahl zum Durchlaufen der doppelten Spurbreite braucht. Die Wartezeit zwischen dem Erstimpuls und dem Beginn des Uberwachungsin'ervalls kann jedoch durch die Verzögerungsglieder 61 bzw. 62 eingestellt werden. Für die Messung der Geschwindigkeit von Fahrzeugen in Spur 1 muß die Wartezeit am kürzesten sein, sie ist in F i g. 7 mit 63 bezeichnet. Mit 64,65 und 66 sind größere Wartezeiten bezeichnet, welche für die Erfassung des Verkehrs in den Spuren II bis IV einzustellen sind.

Die Frequenz der Sendeimpulse sollte natürlich im Interesse der Meßgenauigkeit möglichst hoch sein. Die Phasenlage der Sendeimpulse der beiden Strahler braucht nicht übereinzustimmen, sollte jedoch für ein bestimmtes Gerät konstant gehalten werden, da eine solche Phasenverschiebung wie auch eine Veränderung der Meßstrecke das Meßergebnis beeinflußt. Mußer Laserstrahlen köi:nen bei dem zuletzt beschriebenen Ausführungsbeispiel auch Radarimpulse oder Lichtimpulse von Galliumarseniddioden verwendet werden. Entscheidend ist dabei die Möglichkeit, die Strahlung scharf genug bündeln und trotzdem auch bei Reflexion an gewölbten Fahrzeugflächen ein Reflexionssignal empfangen zu können. In diesem Zusammenhang mag es zweckmäßig sein, mehrere Empfänger um den Sender herum anzuordnen bzw. einen einzigen Empfänger so auszubilden, daß er den Sender umgibt, also nicht wie in F i g. 5 neben diesem angeordnet ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Geschwindigkeitsmessung mit zwei am Anfang und Ende einer Meßstrecke angeordneten Doppel-Schaltschranken, welche den Eintritt des Objektes in die Meßstrecke und den Austritt aus der Meßstrecke unter Beteiligung je eines Erstsignals und eines Zweitsignals zeitlich zu erfassen gestatten, dadurch gekennzeichnet, daß die Erstsignale bestimmte Uberwachungsintervalle (37,60) festlegen und die Zweitsignale den Beginn bzw. das Ende des Meßintervalls unter der Bedingung markieren, daß diese Zweitsignale in die durch ihre zugehörigen Erstsignale festgelegten Oberwachungsintervalle fallen.

Z Geschwindigkeitsmeßanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppel-Schaltschranken je aus zwei Einzelschranken (3, 7, 11 und 4, 8, 12) bestehen, deren Abstand nur einen kleinen Bruchteil der Meßstrecke beträgt, und daß die von deai Objekt (50) zuerst zu passierende Einzelschränke (7, 9) jeder Doppelschranke das Erstsignal und die andere Einzelschranke (8,10) das Zweitsignal abgibt.

3. Geschwindigkeitsmeßanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppel-Schaltschranken zwei Sender/Empfänger (51, 53) sind, deren Sender gleichzeitig mit der Abgabe von Erstsignalen laufend impulsförmige scharf gebündelte Strahlen quer zur Bahn des Objekts aussenden, welche zur Reflexion an dem Objekt bestimmt sind und in diese;-· Falle vom zugehörigen Empfänger empfangen und als Zweitsignal weitergegeben werden.