DE2437797B2 - Anordnung zur Zählung von Fahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Zählung von eine ausgewählte Stelle einer Fahrbahn passierenden Fahrzeugen mit einer Anzahl nebeneinander angeordneter Dauermagnete und von dem Dauermagnetfluß durchsetzter Induktionsspulen.

Aus der britischen Patentschrift 5 21 386 ist bereits eine Anordnung zum Zählen von Fahrzeugen bekannt, die im wesentlichen einen langgestreckten, sich senkrecht zur Fahrtrichtung über die Fahrbahn erstreckenden Permanentmagneten umfaßt, auf den im Abstand zueinander mehrere Induktionsspulen aufgeschoben sind. Da dieser langgestreckte, waagerecht verlaufende Permanentmagnet eine erhebliche Länge besitzt und sich somit auch keine eng umgrenzten Pole, sondern lang ausgedehnte Polgebiete darstellen, entsteht durch ihn ein Streufeld, das einerseits in Höhenrichtung wenig begrenzt ist, sondern sich in nur langsam abnehmender Stärke bis in eine erhebliche Höhe über der Fahrbahn erstreckt und das andererseits in Längsrichtung des Magnetstabes außerhalb der Fahrbahndecke sehr unterschiedlich ist. Dies bewirkt, daß einerseits auch Störungen des Streufeldes durch magnetisch leitende Massen od. dgl., die sich auch in größerer Höhe über der Fahrbahn befinden, angezeigt werden und daß andererseits die Anzeige eines sich in gleicher Höhe über der Fahrbahndecke befindlichen Körpers unterschiedlich stark erfolgt, je nachdem, in welchem Abstand von den Magnetpolen dieser Körper den Magnetstab überquert. Das bedeutet also, daß diese Meßanordnung keine hohe Trennschärfe bezüglich des Höhenabstandes zur Fahrbahndecke besitzt und daß

ίο andererseits die Empfindlichkeit der Anordnung sehr stark entlang der Längsausdehnung der Anordnung variiert. Diese geringe Trennschärfe in Höhenrichtung und die gleichzeitige starke Empfindlichkeitsschwankung in Längsrichtung der Anordnung macht es unmöglich, daß mit einer solchen Anordnung beispielsweise nur die Felgen von passierenden Fahrzeugen und somit die Achsen der Fahrzeuge gezählt werden können.
In der deutschen Auslegeschrift 12 81 323 ist auch bereits erwähnt worden, daß es möglich ist, Sonden mit einem Permanentmagneten und einer vom Permanentmagnetfluß durchflossenen Induktionsspule nebeneinander anzuordnen, um so die Trennschärfe in sich in der Fahrbahnebene und senkrecht zur Fahrbahn erstrekkender Richtung zu verbessern. Hierdurch wird zwar die Trennschärfe in Längsausdehnung dieser Anordnung verbessert; die Trennschärfe in Höhenrichtung wird dadurch jedoch nicht günstig beeinflußt.
Auch mit einer weiteren bekannten Anordnung, bei der zwei ausgedehnte Spulen in der Fahrbahnoberfläche verlegt werden, ist das Problem nicht lösbar, nur die Felgen von Fahrzeugen anzuzeigen. Dies liegt darin begründet, daß eine solche Anordnung eine sehr geringe Trennschärfe in Richtung quer zur Fahrbahn, aber auch ebenso in Höhenrichtung besitzt und daß die Anordnung eine sehr unterschiedliche Empfindlichkeit in Richtung quer zur Fahrbahn besitzt. Außerdem ist eine solche Anordnung nicht versorgungsunabhängig, da die Spulen zur Erzeugung eines Magnetfeldes erregt werden müssen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Zählung von Fahrzeugen zu schaffen, bei der unter Vermeidung der erwähnten Nachteile der bekannten Anordnungen eine hohe Trennschärfe auch in Höhenrichtung und eine in Richtung quer zur Fahrbahn weitgehend gleichbleibende Empfindlichkeit erreicht wird, so daß die Meßanordnung zur Anzeige nur von Fahrzeugfelgen — und somit zur Zählung der Fahrzeugachsen — geeignet ist.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer eingangs erwähnten Anordnung, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Dauermagnete und die Induktionsspulen in gleichmäßigem Abstand voneinander und mit senkrechter Ausrichtung ihrer Pol- bzw. Spulenachsen auf einer sich senkrecht zur Fahrtrichtung über die Fahrbahn erstreckenden, magnetisch leitenden Schiene angeordnet und die Induktionsspulen miteinander in Reihe geschaltet sind.
Durch die senkrechte Anordnung der Permanentmagnete wird dabei erreicht, daß das von ihnen ausgehende Streufeld in Höhenrichtung sehr stark, d. h. mit einem hohen Gradienten, abnimmt. Die Magnetflußlinien sind nämlich bestrebt, sich auf möglichst kurzem Abstand von einem Pol zum anderen hin zu bewegen.

Das Magnetfeld greift infolgedessen nicht sehr hoch über die Fahrbahn hinaus bzw. nimmt dort so schnell ab, daß in einiger Höhe überhalb der Fahrbahn praktisch keine nutzbare Induktion mehr vorhanden ist. Daß dort

ziemlich schnell die Grenze der nutzbaren Induktion erreicht wird, wird dabei noch durch die unterhalb der Permanentmagnete verlaufende und diese miteinander verbindende Schiene gefördert. Diese Schiene bewirkt nämlich eine asymmetrische Verzerrung des Streufeides, indem sie den nach unten gerichteten Magnetfluß konzentriert und somit noch weniger Screufluß senkrecht zur Fahrbahnebene nach oben gelangt. Außerdem wird durch die die Permanentmagnete miteinander verbindende Schiene aber auch eine gewisse Vergleichsmäßigung des Streuflusses in Längsrichtung der Anordnung erreicht, was förderlich ist, um eine in dieser Richtung gleichmäßige Empfindlichkeit zu erreichen. Diese Vergleichsmäßigung der Empfindlichkeit wird aber im wesentlichen auch dadurch erreicht, daß in relativ kurzen und durch die Anbringung auf der Schiene genauen Abständen ein senkrechter Permanentmagnet vorgesehen ist. Dadurch wird erreicht, daß jede die Anordnung passierende Felge die Anordnung praktisch in der Nähe eines Magneten passiert, so daß die Felgen somit nicht in großen Abständen von den Magnetpolen passieren, sondern diese Abstände vielmehr ungefähr als gleichmäßig angesehen werden können. Eine noch weitere Vergleichsmäßigung der Empfindlichkeit in Längsausdehnung der Anordnung wird dann dadurch erreicht, daß alle Induktionsspulen in Reihe geschaltet sind. Somit wird immer ein Impuls angezeigt, der praktisch eine Mitteilung der Abstände einer Felge zu mehreren Magentpolen beinhaltet. Da die Permanentmagnete senkrecht angeordnet und somit relativ kurz sind, wird auch zusätzlich noch eine große Trennschärfe in Längsausdehnung der Anordnung erreicht, da von den kurzen Permanentmagenten aus keine weitreichenden seitlichen Streufelder ausgehen.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist jede Induktionsspule konzentrisch zu einem Magneten angeordnet. Dadurch ist gewährleistet, daß jede Spule von einem maximalen Induktionsfluß durchdrungen ist, wodurch einwandfreie Registriersignale ohne große Verstärkerleistung erzielbar sind. Darüber hinaus ergibt sich durch diese Anordnung von Magnet und Induktionsspule eine einfache und kompakte Bauform der Einzelteile der Zählanordnung.

Der erwähnte Effekt der asymmetrischen Verzerrung des Magnetfeldes durch die Schiene wird gemäß einer zweckmäßigen Ausbildung noch weiter dadurch unterstützt, daß die Schiene breiter bemessen ist, als der Durchmesser der Magnete beträgt. Die Schiene bildet dabei gleichzeitig eine Montagefläche für die Magnete und deren Induktionsspulen, so daß die Zählanordnung bereits fabrikseitig komplett montiert werden und als Baueinheit in eine in der Fahrbahndecke vorbereitete Nut eingesetzt werden kann.

Auf diese Weise kann die Zeit für die Bauarbeiten, die für die Anbringung der Zählanordnung erforderlich sind, weitgehend verkürzt werden.

Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist die Schiene aus mechanisch miteinander verbindbaren Teilstücken zusammengesetzt, die jeweils einige Magnete mit diese konzentrisch umgebenden Induktionsspulen tragen. Auf diese Weise kann die Meßanordnung entsprechend der Fahrspurbreite einer ausgewählten Meßstelle auf das erforderliche Maß verlängert oder verkürzt werden. Lagerhaltung und Transport der Meßanordnung sind damit weitgehend problemlos geworden.

Nach einer weiteren Verbesserung der Erfindung wird eine weitere Verstärkung des Magnetfeldes oberhalb der Fahrbahndecke und damit eine Erhöhung der Meßempfindlichkeit der Anordnung durch die gegensinnige Ausrichtung der Polachsen benachbarter Magnete erreicht.

Zur weiteren Verstärkung der einzelnen Impulse wird ein Koiapensationskondensator zu der Reihenschaltung der Induktionsspulen zugeschaltet.

Die erfindungsgemäße Anordnung zur Zählung von Kraftfahrzeugen, insbesondere zur Zählung der Achsen dieser Kraftfahrzeuge, läßt sich ohne Schwierigkeiten und ohne zusätzlichen Aufwand auch zur Messung der Geschwindigkeit eines die Meßstelle passierenden Fahrzeuges verwenden. Zu diesem Zweck brauchen lediglich in einem definierten Abstand zueinander zwei Linien mit Magneten und Induktionsspulen vorgesehen zu sein. Der zeitliche Abstand zweier durch die gleiche Achse in den Spulen der beiden Linien erzeugten Signale ist dann ein unmittelbares Maß für die Geschwindigkeit des betreffenden Fahrzeuges. Jedes der beiden aus den unterschiedlichen Linien herrührende Signale wird dabei zweckmäßigerweise dem gleichen Registriergerät zugeleitet, das den Phasenabstand der beiden Signale aufgrund derer exakten Nulldurchgänge genau ermitteln kann.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zählanordnung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 die in der Fahrbahndecke vorbereitete Nut zur Aufnahme der Zählanordnung,

Fig.2 die in die Fahrbahndecke verlegte Zählanordnung und ein die Meßstelle passierendes Fahrzeug, charakterisiert durch die Darstellung seiner auf einer Achse sitzenden Felgen,

Fig.3 zwei miteinander verbundene Teilstücke der Meßanordnung und

Fig.4 einen Schnitt durch ein Teilstück der Meßanordnung in F i g. 3.

In F i g. 1 ist mit 1 eine Fahrbahn bezeichnet, die zwei Fahrspuren 2 und 3 aufweist, auf denen sich die Fahrzeuge in der durch die entsprechenden Pfeile markierten Richtung bewegen. Senkrecht zur Fahrtrichtung der Kraftfahrzeuge ist in die Fahrbahn 1 eine Nut 4 von geringer Tiefe eingefräst, in welche pro Fahrspur eine Zählanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung angeordnet wird. Nach Einbringung der Zählanordnung wird die Nut ausgegossen, so daß keine Unebenheit in der Fahrbahn verbleibt.

Die Zählanordnung besteht aus einer aus Teilstücken 5a zusammengesetzten Eisenschiene 5, die durch Schrauben 6 miteinander verbunden sind (Fig.3). Auf jeder Teilschiene 5a sind — wie F i g. 4 zeigt — ein oder mehrere Permanentmagnete 7 und um diese Permanentmagnete konzentrisch angeordnete Induktionsspulen 8 befestigt. Außerdem trägt jedes Teilstück noch eine isoliert angeordnete Spulenverbindung 9 (Fig.3), durch welche die Spulenleitungen der einzelnen Induktionsspulen 8 derart verbindbar sind, daß alle Induktionsspulen in Reihe geschaltet sind.

Zur Montage der Zählanordnung werden so viele vorgefertigte Teilschienen 5a aneinander gesetzt, daß die Zählanordnung die gesamte Breite einer Fahrspur erfassen kann. Die einzelnen Spulenenden der Induktionsspule 8 werden über die Spulenverbindungen 9 in Reihe geschaltet und über einen Kompensationskonden.sai.or 10 an ein Registriergerät 11, beispielsweise ein einfaches Spannungsmeßgerät, angeschlossen.

Passiert nun ein Fahrzeug beispielsweise auf der Fahrspur 3 die Meßanordnung, so wird zunächst durch das Eindringen der an der Vorderachse 12 des

Fahrzeuges befindlichen Felgen 13 die Induktionsverteilung der Magnetfelder einzelner Magnete 7 verändert. Diese Induktionsänderung induziert in den diesen Magneten zugeordneten Induktionsspulen 8 einen Spannungsimpuls, der über das Registriergerät 11 erfaßbar ist. Der Spannungsimpuls hat einen positiven und einen negativen Scheitelwert, da sich die Felgen 13 der Meßanordnung einmal näher und sich wieder von ihr entfernen, die magnetische Induktion in den betreffenden Spulen 8 also einmal zu- und dann wieder abnimmt. Bei einem zweiachsigen Fahrzeug werden

somit in dem Registriergerät 11 zwei Spannungsimpuls« mit je einem positiven und negativen Scheitelwer aufgezeichnet. Soll die Geschwindigkeit eines Fahrzeu ges gemessen werden, so werden Induktionsspule! verwendet, die in Fahrbahnrichtung mit einem definier ten Abstand zueinander angeordnet sind. Der zeitliche Abstand von zwei Spannungsimpulsen, die durch di( gleiche Achse in den im Abstand angeordneter Induktionsspulen erzeugt werden, liefert dann zusam men mit dem Abstand der Induktionsspulen dis Geschwindigkeit des Fahrzeuges.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Zählung von eine ausgewählte Stelle einer Fahrbahn passierenden Fahrzeugen mit einer Anzahl nebeneinander angeordneter Dauermagnete und von dem Dauermagnetfluß durchsetzter Induktionsspulen, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnete (7) und die Induktionsspulen (8) in gleichmäßigem Abstand voneinander und mit senkrechter Ausrichtung ihrer Pol- bzw. Spulenachsen auf einer sich senkrecht zur Fahrtrichtung über die Fahrbahn erstreckenden, magnetisch leitenden Schiene (5) angeordnet und die Induktionsspulen miteinander in Reihe geschaltet sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Induktionsspule (8) konzentrisch zu einem Magneten (7) angeordnet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Schiene (5) größer als der Durchmesser der Magnete (7) ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiene (5) aus mechanisch miteinander verbindbaren Teilstücken (5a) zusammengesetzt ist, die jeweils einen oder mehrere Magnete (7) mit diese jeweils konzentrisch umgebenden Induktionsspulen (8) tragen.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Polrichtung nebeneinanderliegender Magnete (7) um 180° gegeneinander verdreht ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle Magnete (7) in gleicher Richtung polarisiert sind.

7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Reihenschaltung der Induktionsspulen (8) ein Kompensationskondensator (10) vorgeschaltet ist.

8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem definierten Abstand zueinander zwei Linien von Magneten (7) und Induktionsspulen (8) vorgesehen sind.