DE2523802A1

DE2523802A1 - Elektronisches steuerungssystem fuer den strassenverkehr

Info

Publication number: DE2523802A1
Application number: DE19752523802
Authority: DE
Inventors: Pierluigi Ceseri
Original assignee: Autostrade Concessioni e Costruzioni Autostrade SpA
Current assignee: Autostrade Concessioni e Costruzioni Autostrade SpA
Priority date: 1974-05-28
Filing date: 1975-05-28
Publication date: 1975-12-11
Also published as: SE7505977L; CH596626A5; ATA402875A; GB1505528A; AT365796B; ES438018A1; NL7506131A; FR2291558A1; US4023017A; JPS512894A; FR2291558B1; DK234975A; BE829219A; IT1013280B; BR7503292A; LU72587A1; SE403843B

Description

Patentanwälte

DIpI.-Ing. E. Eder

Dipl.-Ing. K. Schieschke

.8 München 40, Elisabethst.a.ie 34

Autostrade StfpiiSXX, Concessioni β Costruzioni Autostrade S.p.A., Rom.

Elektronisches Steuerungssystem für den Straßenverkehr

Die Erfindung betrifft ein elektronisches System zur direkten Verkehrssteuerung (Realzeitsteuerung) und zur Zweirichtungsübertragung zwischen einer Betriebszentrale und beweglichen Einheiten bzw. Fahrzeugen auf einer entsprechend ausgebauten Straße.

Die bekannten Verkehrssteuerungssysteme, insbesondere zur Erfassung von Unfällen auf einer ausgebauten Straße, basieren auf der Verwendung von Induktionsschleifen, die quer zur Straße in deren Querschnitt verlegt sind, in Linien oder Trassen, die einige hundert Meter voneinander getrennt

809850/0383

sind, derart, daß ein Unfall oder eine andere anormale Ver— kehrssituation auf der Straße der Betriebszentrale mitgeteilt wird, indem das hintere Ende einer Kolonne an der letzten Linie erfaßt wird, die das beschädigte Fahrzeug vor seinem Stillstand passiert hat.

In einem derartigen System hängt die zur Erfassung eines Unfalles benötigte Zeit vom Abstand dieser Linien τ/αη den Inductionsschleifen ab, von der Anzahl der am Unfall beteiligten Fahrzeuge, der Geschwindigkeit und von der Verkehrsdichte. Durch Verringerung des Abstandes zwischen den aufeinanderfolgenden Linien oder Trassen wird zwar die Ansprechzeit kürzer, doch wird dann für die gleiche Straße eine größere Anzahl von Linien benötigt, so daß sich der apparative Aufwand stark erhöht, ohne daß eine kontinuierliche und sofortige Steuerung der Verkehrssituation möglich wäre.

Da solche Schleifen quer in die Fahrbahn eingebaut werden müssen, ist das Steuerungssystem wenig flexibel. Eventuelle Anpassungen der Einrichtung an veränderte Arbeitsbedingungen erfordern dann aufwendige Arbeiten und vor allem die Unterbrechung des Verkehrsflusses, solange bis die alten Anlagen beseitigt und die neuen eingebaut sind. Infolge ihres Einbaus in bzw. unter der Fahrbahn erfordern diese Induktionsschleifen laufende und erhebliche Ausgaben, da die Leitungsdrähte durch Lastkraftwagen, durch das Setzen der Straße, durch einen neuen Straßenbelag und auch schon durch gewöhnliche Instandsetzungsarbeiten an der Straße Belastungen ausgesetzt sind, so daß die Induktionsschleifen relativ häufig ausgewechselt werden müssen.

Systeme, die nach dem Prinzip des Dopplerradars arbeiten, weisen diesen Nachteil nicht auf, doch ist eine Installation auf Masten erforderlich, was den Erfassungsbereich

609850/0383

erhöht und die Verkehrszählung und die Erfassung anderer Verkehrsphänomene erschwert. Außerdem sind Dopplerradaranlagen erheblich teurer als Induktionsschleifen, wenn auch die Barrieren in größerem Abstand angeordnet werden, ohne daß sich die Ansprechzeit spürbar erhöht.

Wie die Erfahrung zeigt, arbeiten die bekannten Systeme nicht zufriedenstellend, insbesondere was die Gewährleistung rechtzeitiger Hilfe anbetrifft.

Die Erfindung betrifft deshalb ein System zur direkten, elektronischen Verkehrssteuerung auf einer ausgebauten Straße, insbesondere einer Autobahn, das sicher und wirtschaftlich arbeitet und relativ einfach auszuführen ist. Das System gemäß der Erfindung erfaßt kontinuierlich die Verkehrsparameter in Jedem Straßenabschnitt und gleichzeitig den wetterbedingten Straßenzustand in mindestens einem Straßenabschnitt. Daten, die die Verkehrsgeschwindigkeit, -dichte, -flüssigkeit und -verteilung enthalten, werden elektronisch aufbereitet, wobei die Geschwindigkeit und die Verkehrsdichteentwicklung in Abhängigkeit von der Zeit (für jeden Abschnitt) und vom Raum (entlang dem kontrollierten Straßenstück) mit Rücksicht auf die morphologische Straßencharakteristik (Umriß, Breite und Anlagen) und die übrigen Wetterverhältnisse vorhergesagt werden. Es wird der Unterschied zwischen den erfaßten Daten und den vorgesehenen Daten ausgewertet und ein Alarm gegeben, wenn die Unterschiede Schwellwerte überschreiten, über automatische Betätigung und Steuerung von Sichtgeräten, wie Verkehrsampeln, variablen Warntafeln usw. und/oder über Signalgabe für die Fahrzeuge auf dem Straßenstück, die mit speziellen Empfangs- und/oder Sendeanlagen für kodierte Nachrichten ausgestattet sind zur Betätigung von optisch-akustischen Geräten an Bord des Fahrzeuges und/oder zur Übertragung im Klartext von normalen vorher aufgezeichneten, kodierten Nachrichten zum

609850/0383

Fahrzeug, automatisch gesendet und/oder von speziellen Nachrichten, gesendet mittels einer Betriebszentrale oder einer Steuerzentrale. Zur Identifikation des Fahrzeuges, zur Hilfeanforderung usw. können kodierte Nachrichten von den Fahrzeugen zur Betriebszentrale übertragen werden. Ebenso ist zwischen den Fahrzeugen und der Betriebszentrale und/oder der Steuerungszentrale eine Zweirichtungskommunikation im Klartext möglich. Von festen Masten am Boden können kodierte Nachrichten, die elementare Instruktionen, wie etwa das Anfordern von Hilfe, betreffen, durch Drücken einer Taste übertragen werden. Erfaßte Daten, ausgeführte Operationen sowie der Ausfall der Erfassung von Hauptkomponenten des gesamten Systems und von Untereinrichtungen werden gespeichert.

Durch das erfindungsgemäße System erreicht man somit eine wirksame und direkte Verkehrssteuerung, was die Sicherheit und die Auslastbarkeit der Straßen, die mit dem System ausgerüstet sind, erhöht.

Für die Sicherheit ist wichtig, daß Unfälle und/oder andere, anormale Gefahrensituationen, gefährliche Witterungseinflüsse (schlechte Sicht, Regen, Schnee, Eisbildung, Windgeschwindigkeit usw.) sofort erfaßt und den Benutzern rechtzeitig optisch und akustisch mitgeteilt werden, wobei im Klartext oder verschlüsselt Hilfe angefordert werden kann, ohne daß das Fahrzeug verlassen werden muß.

Andererseits kann durch das Eingreifen der Steuerungszentrale die Wirksamkeit gesteigert werden und der Verkehr auf der Straße reguliert werden, wenn sich die Verkehrsdichte der Sättigung nähert und wenn der Fahrzeugverkehr durch von den Fahrern verursachte Störungen oder durch andere mögliche Situationen zusammenzubrechen droht.

5Q985Q/0383

Das System ermöglicht eine Verbindung im Klartext zwischen einer Zentrale, etwa der Betriebszentrale, und den Fahrzeugen auf der kontrollierten Straße, die mit einem Empfänger ausgestattet sind. Diese Verbindung kann nicht nur zur Mitteilung anormaler Verkehrssituationen oder für Notdienste verwendet werden, sondern auch zur Übertragung des Rundfunkprogramms, also von Musik, Nachrichten, Wirtschaftsmeldungen usw., wobei Störungen und Schwunderscheinungen infolge der Lage des Rundfunksenders oder der Relaisstationen oder infolge witterungsbedingter Einflüsse und beispielsweise auch in Tunnelstrecken vermieden werden können.

Das gleiche gilt für die umgekehrte Verbindung, d. h. vom Fahrzeug zur Zentrale, auch bei ungünstigsten topographischen und meteorologischen Situationen.

Zur ausführlicheren Erläuterung wird auf die Zeichnung verwiesen. Darin zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des elektronischen Verkehrssteuerungssystems gemäß der Erfindung,

Fig. 2 die Installation des Systems nach Fig. 1 entlang einer Straße,

Fig. 3 das Schaltbild der Geräte in einem Masten der Anlage nach Fig. 2,

Fig. 4- ein Blockschaltbild eines Verkehrsdatensenders und Fig. 5 das Blockschaltbild eines Verkehrsdatenempfängers.

Das Blockschaltbild nach Fig. 1 zeigt ein doppeltes System von Detektoren 3a und 3b entlang der überwachten Straße, zum kontinuierlichen Empfang von Informationen'betreffend den Fahrzeugverkehr 1, die meteorologischen Bedingungen 2

609850/0383

bzw. die Übertragung in einen Steuerungs- oder Überwachungsrechner 4-,

Die einzelnen Erfassungsposten 3a und 3b werden vom Steuerungsrechner in solchen Intervallen abgefragt, daß entsprechend der Abtastung Funktionen über die Entwicklung der Parameter, zeitlich für jede Sektion und räumlich entlang der Straße, rekonstruiert werden können.

Der Steuerungsrechner 4 nimmt die empfangenen Signale auf und dekodiert sie. Zur Verifikation des Verkehrsflusses verarbeitet er die Daten und liefert auf der Basis der vom Computer der Zentrale 7 erhaltenen Instruktionen eine Verkehrsvorhersage für jeden Abschnitt. Er erfaßt die Unterschiede der gemessenen Parameter gegenüber den vorhergesagten, wobei, wenn die Unterschiede feste Werte des Computerprogrammes überschreiten, Alarm gegeben wird. Das Steuerungssystem 5a gestattet eine automatische Arbeitsweise. Die Sichtgeräte 8 (Verkehrsampeln und/oder variable Warntafeln) befinden sich an wichtigen Punkten der Straße. Spezielle Nachrichten werden zur Betriebszentrale 6 und zum zentralen Rechner 7 übermittelt.-

In den gleichen Fällen übermittelt der Steuerungscomputer 4-, wenn die Schwellwerte überschritten werden, gemeinsam oder alternativ zur Durchführung der sichtbaren Anzeige, über das System 5b automatisch zu den fahrenden oder stehenden Fahrzeugen auf der kontrollierten Straße kodierte Nachrichten, auf einer festen Frequenz, zur Betätigung von optisch-akustischen Signalen von Einrichtungen an Bord der Fahrzeuge 1, gleichzeitig mit der Übertragung von Informationen auch zur Betriebszentrale 6 und zum zentralen Computer 7-

Der Computer 7 speichert in seinem Großspeicher die

S098S0/0383

erfaßten Ereignisse und liefert, falls dies aus dem Programm vorhersehbar ist, die Übertragung im Klartext auf der interessierenden Straße, über das System 5c, als vorher aufgezeichnete und verschlüsselte Standardwarnungen.

Außerdem können von der Konsole der Betriebszentrale 6 aus durch die Bedienungsperson den Fahrern sowohl verschlüsselte als auch nicht verschlüsselte spezielle Nachrichten übermittelt werden, die der zentrale Computer 7 nicht erfaßt hat, etwa zur manuellen Betätigung von Sichtgeräten 8 und/oder zur Übertragung oder Rückübertragung auf der Systemfrequenz von Rundfunkprogrammen, etwa von Musik, Nachrichten, Wirtschaftsmeldungen usw., wobei keine Störungen oder Schwunderscheinungen auftreten können.

Es sind zwei Kanäle vorgesehen, die abwechselnd die gleiche Trägerfrequenz f^ modulieren. Der eine Kanal ist für die Übertragung oder Rückübertragung von Rundfunkprogrammen reserviert, während der andere Kanal zur Übertragung von Verkehrsmeldungen vorgesehen ist, wobei die Umschaltung zwischen den Kanälen über den Computer 4 aufgrund des allgemeinen Programmes oder manuell auf Anforderung der Betriebszentrale 6 automatisch von der Steuerzentrale 7 gesteuert wird.

Die Verbindung zwischen den Fahrzeugen 1 und der Betriebszentrale 6 erfolgt in beiden Richtungen, kodiert über das System 5b und unkodiert über das System 5c·

Praktisch stehen der kodierten Übertragung auf beiden Wegen zu sämtlichen Benutzern keine Hindernisse entgegen, um Elementarnachrichten, die Fahrzeugidentifikation, Hilfsrufe usw. senden zu können. Die unverschlüsselte Verbindung zu allen erfolgt vorzugsweise in einer Richtung von der Betriebszentrale zu den Benutzern, während in der Richtung

609850/0383

von den Fahrzeugen zur Zentrale die Verbindung aus naheliegenden Gründen auf Dienstfahrzeuge und andere autorisierte Fahrzeuge begrenzt ist.

Die am Straßenrand etablierten Posten 10, in denen die Systeme 5a, 5b und 5c jeder Elementarstrecke 11 des Netzes untergebracht sind, das das erfindungsgemäße System realisiert, 3ind außerdem mit einer manuell betätigbaren Einrichtung (z. B. ein Druckknopf) ausgerüstet, die unter Verwendung eines unverschlüsselten Teilkanales die Übertragung kodierter Nachrichten für elementare Aufgaben erlaubt, beispielsweise zur Anforderung von Hilfe, in Richtung der Betriebszentrale 6.

Schließlich werden alle automatisch und/oder manuell gegebenen Instruktionen und sämtliche Resultate der erfaßten Daten durch die Betriebszentrale 6 bzw. die Steuerzentrale 7 in 6a bzw. 7b aufgezeichnet, zur Steuerung des Betriebsablaufes und zur Aktivierung aller Vorgänge für statistische, administrative und gesetzliche Aufgaben.

Man erkennt in 7c die Konsole der obengenannten Steuerzentrale 7» von wo aus im System unabhängig vom etablierten allgemeinen Programm interveniert werden kann.

Die Erfassung der interessierenden Parameter erfolgt über Erfassungsbarrieren 12 , die entlang der Straße in bestimmten Abständen aufgestellt sind und die das Vorhandensein von Fahrzeugen, die Dauer ihres Verbleibs im kontrollierten Bereich, ihre Anzahl, Größe und Geschwindigkeit anzeigen.

Wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 2 erwähnt, ist das erfindungsgemäße Steuersystem in Elementarstreckeη 11 von variabler Länge unterteilt, die vorzugsweise 2 bis 8 km

509850/0383

lang sind und eine bestimmte Anzahl von Erfassungsbarrieren 12 umfassen, verbunden mit einem Posten 10, beispielsweise ein Geräteschrank mit den Einrichtungen für die Systeme 5a, 5b und 5c und zur Erfassung der Wetterverhältnisse 2 sowie den Druckknopf 9·

Die einzelnen Posten 10 werden vorzugsweise im mittleren Bereich der Elementarstrecke 11 aufgestellt. Die Posten entsprechen einer bestimmten Anzahl von Slementarstrecken 11, vorzugsweise vier bis sechs Posten, und sind über Kanäle einer normalen Telefonleitung 13 mit einem Zentralcomputer 4 verbunden, der wiederum mit der Betriebszentrale 6 und der Steuerzentrale 7 in Verbindung steht. Auch diese beiden Zentralen sind untereinander verbunden.

Zur Erfassung der Verkehrsparameter könnten die bisher üblichen Detektoren oder Erfassungsgeräte verwendet werden, also Dopplerradar und Induktionsschleifen. Zur Verringerung des Installationsaufwandes und der Betriebskosten wurde jedoch ein neuer Rundfunkfrequenzdetektor vorgesehen, der ein Amplitudensignal liefert, das proportional der Masse des erfaßten Fahrzeuges ist und in der Länge der Aufenthaltsdauer des Fahrzeuges im kontrollierten Bereich entspricht. Dieser Detektor besteht im wesentlichen aus einem Sender 14, der mit einer bestimmten Wellenlänge arbeitet, die vorzugsweise mit der Fahrzeuggröße vergleichbar ist (3 bis 4-m), und aus einem Smpfänger 15· Sender 14 und Empfänger sind entweder auf der gleichen Straßenseite angeordnet, wobei als Nutzsignal die reflektierte Welle verwendet wird, oder liegen einander auf beiden Seiten der Straße gegenüber, wobei als ifutzsignal die Abschwächung der direkten Welle verwendet wird. Die erste Lösung hat den Vorteil geringerer Installationskosten. Die zweite Lösung arbeitet jedoch zuverlässiger, da sie gegenüber störenden RuAdfunkfrequenzen und/oder Streustrahlungen weniger

Diese Anordnung von Sender 14 und Empfänger 15 gilt für eine Einbahnstraße. Im Falle einer Zweirichtungsstraße, etwa einer Autobahn, besteht die Erfassungsbarriere lediglich aus einem Sender 14-, zwischen den beiden Verkehrsteilungsschienen angeordnet, und zwei Empfängern 15, auf den beiden Straßenseiten angeordnet. Es hat sich gezeigt, daß der optimale Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Barrieren 12, bestehend aus zwei bzw. drei Sendern 14- und Empfängern 15» ca. 100 bis 200 m beträgt und von der Höhe und planimetrischen Eigenschaft der Straße abhängt, sowie auch von den mittleren Parametern von Geschwindigkeit und Verkehrsdichte, in der Planungsstufe statistisch erfaßt.

Gemäß Fig. 4- besteht der Sender 14· im wesentlichen aus einem ferngesteuerten Sinusweliengenerator 16 und einem Strahlungselement 17, über eine Gatterschaltung 18 aktiviert, gemäß einer Synchronisierung 19, festgelegt und aktiviert vom Zentralcomputer 4-, Der Empfänger 15 nach Fig. 5 umfaßt eine Antenne 20, einen Amplitudendetektor 21 und einen leistungsfähigen Verstärker 22. Er ist ferngesteuert und mit einem Interface 23 zur Übertragung des Nutzsignals verbunden. Sender 14- und Empfänger 15 liegen an Kabeln 24- bzw. 25· Das Kabel 24- dient zur Übertragung des Synchronsignals und zur Fernsteuerung bzw. Speisung der Geräte. Das Kabel 25 dient zur Übertragung des erfaßten Signals und ebenfalls zur Fernspeisung bzw. Fernsteuerung der Einrichtungen. Die Kabel 24 und 25 können zwei Drähte aufweisen, wobei vorzugsweise das Kabel 25 zur Verbindung der Empfänger 15 je nach der Art der zu übertragenden Signale ein Koaxialkabel ist. Die Kabel 24· und 25 sind ebenso lang wie die einzelnen Elementarstrecken 11, in die das Steuersystem unterteilt ist.

I0915Q/03I3

Die Erfassung der Verkehrsparameter erfolgt durch Aussenden von Impulsfolgen vorgegebener Länge über den Sender 14, gesteuert von einem Synchronsignal des Zentralcomputers 4. Die Signale werden von dem auf die Senderfrequenz 14 abgestimmten Empfänger 15 im Pegel erfaßt und verstärkt. Der Pegel ist im Ruhezustand des überwachten Bereiches maximal, d. h. wenn darauf keine Fahrzeuge fahren oder stehen, während das empfangene Signal bzw. die Verstärkung der reflektierten Welle proportional mit der Größe der Störeinheiten von irgendwelchen Störvorgängen abgeschwächt wird.

Das Synchronisiersignal des Computers 4 geht über den Kanal A als Telefonleitung 13 zum Posten 10 jeder Elementarstrecke und wird zu den Sendern 14- und Empfängern 15 jeder einzelnen Barriere 12 gesendet, über ein Interface zur Auf-

nähme des Signals 26 und über ein weiteres Interface 27, das das Signal auf die Speisespannung bringt, deren Stromkreis nicht dargestellt ist.

Die Aktivierung des Senders 14- und das Aufnehmen des Signals durch den Empfänger 15 erfolgen parallel, wobei die Aktivierungsfrequenz so gewählt ist, daß durch Abfragen des beobachteten Phänomens (Vorbeifahrt eines Fahrzeuges) die Identifikation möglich ist. Die von den einzelnen Erfassungsbarrieren 12 jeder Elementarstrecke 11 kommenden Signale werden seriell zu einer einzigen Nachricht kombiniert, die über ein Interface der Verbindung 28 unter Verwendung des Kanals C der Leitung 13 zum Steuercomputer 4 gesandt wird. Die in 4 erfaßten Daten werden ausgewertet: zur Abschätzung der Auslastungszeit jeder Autobahnstrecke und für den Unterschied dazwischen und dem Wert, der auf der Basis der im vorhergehenden Abschnitt erfaßten Daten vorgesehen ist, zur Abgabe von Vorausschauparametern für den folgenden Abschnitt und zur Identifizierung anormaler Situationen, wobei in den vorgesehenen Fällen die Signale 8 aktiviert

6098S0/0383

und die Resultate zur Betriebszentrale 6 und zum Zentralcomputer 7 übermittelt werden.

Jeder Posten 10 enthält ein Interface 29 zur Aktivierung und Steuerung der optischen Signale 8 und gegebenenfalls ein Interface 30 zur Aufnahme der von den üblichen Wetterdetektoren 3a übermittelten Daten. Interface 29 und Interface 30 sind mit dem obengenannten Kanal A verbunden, das erste zur Aufnahme des Aktivierungssignals und zum Aussenden des Steuersignals, das zweite zur Übermittlung der erfaßten Daten.

Parallel zu den Kabeln 25 jeder Elementarstrecke 11 ist ein Strahlungssystem vorgesehen, das im wesentlichen aus einer symmetrischen Übertragungsleitung mit zwei Drähten 32 und 33 besteht, abgeschlossen mit dem Wellenwiderstand Z , derart, daß das erzeugte Magnetfeld homogen und von eventuellen Barrieren oder Abschirmungen unabhängig ist, die zwischen den beiden Straßen vorhanden sind, beispielsweise der Wand, die die beiden Tonnengewölbe eines Tunnels trennt.

Im Posten 10 jeder kontrollierten Strecke sind die beiden Kabel 32 und 33 über eine Entkopplungsvorrichtung 3^ und eine Sende-Empfangs-Einrichtung verbunden, deren Sendeteil im wesentlichen einen Sinusgenerator 35 für die Trägerfrequenz enthält, in Frequenz und Phase gesteuert durch Synchronsignale, übermittelt durch die Kanäle A der Leitung mittels eines Schalters 38, derart, daß die einzelnen Übertragungsbereiche getrennt bleiben. Der Schalter 38 zwischen den zwei Niederfrequenzkanälen A und B wird vom Computer 4 gesteuert. In Notfällen kann jedoch von der Konsole der Betriebszentrale 6 aus direkt über den Kanal interveniert werden. Der Empfangsteil der Sende-Empfangs-Einrichtung auf jedem Posten 10 besteht im wesentlichen aus einem Modulator-Demodulator 39, der zum Kanal D der Leitung 13 die

509850/0383

aufgenommene Information über das erwähnte Strahlungssystem übermittelt sowie die Codeinstruktionen aus der damit verbundenen manuellen Vorrichtung 9.

Die unkodierte Übertragung erfolgt vorzugsweise induktiv, damit der Vvirkungsbereich mit Rücksicht auf die begrenzte Sendeleistung auf die Autobahn begrenzt ist. Die Entkopplungseinrichtung 34-, zur Verwendung des gleichen Strahlungssystems für Sender und Empfänger, sowohl kodiert als auch unkodiert, enthält die Filter der für die beiden Funktionen benötigten Frequenzen f^ und fp und bewirkt die galvanische Trennung zwischen Einrichtung und Strahlungssystem.

Die vier Kanäle A, B, C und D können aus vier Doppelleitungen eines Telefonkabels bestehen oder auch durch Multiplexübertragung realisiert werden, d. h. auf Trägerfrequenzen über die gleiche Leitung, beispielsweise ein normales Hochfrequenzkabel oder eine Hochfrequenzdoppelleitung.

Die unkodierte Kommunikation auf den Kanälen A, B und D geht direkt zur Betriebszentrale 6, während die kodierten Nachrichten im Kanal C und die vom Kanal D durch den Zentralcomputer 4 und dann zur Steuerzentrale 7 gehen, der Unterteilung in Elementarstrecken 11 der Leitung, die die Kanäle G und D trägt, die physikalisch oder über Rundfunkfrequenzfilter ausgeführt sind.

Die Aufnahme der Sendungen erfolgt beim erfindungsgemäßen System in den Fahrzeugen über an sich bekannte Geräte, die auf die einzige Frequenz f^ einstellbar sind. Zum Empfang der unverschlüsselten Sendungen kann beispielsweise ein Rundfunkempfänger mit Ferritantenne auf diese Frequenz 1* abgestimmt sein.

Für Dienstfahrzeuge und/oder autorisierte Fahrzeuge können

S09850/0383

ebenfalls bekannte Geräte verwendet werden, die eine Zweirichtungsverbindung im Halbduplexverfahren ermöglichen, unter Verwendung verschiedener Frequenzen am gleichen Strahlungssystem, beispielsweise einer ßmpfangsfrequenz f1 und einer Sendefrequenz £2.

Diese Geräte gestatten die Verbindung der Fahrzeuge mit der Betriebszentrale oder umgekehrt, und zwar auch in Tunnels und an anderen Stellen, wo die normale Eundfunkverbindung unterbrochen ist. Die folgende Verbindung zwischen der Betriebszentrale und dem Terminalposten des StraiSenstücks mit dem erfindungsgemäßen Strahlungssystem kann unabhängig unter Verwendung einer Niederfrequenzleitung, beispielsweise einer Telefonleitung, oder einer Funkverbindung, je nach den örtlich verfügbaren Einrichtungen, ausgeführt werden.

509850/0383

Claims

Patentanwälte

blpl.-lng. E. Edcf

blpl.- Ing. K. Schi.esdhk·

£ München40, Elisabethstraße 34 ~ O ~

Patentansprüche

Elektronisches Verkehrsüberwachungssystem für eine ausgebaute Straße und zur kodierten oder unkodierten Zweirichtungsübertragung zwischen einer Betriebszentrale und auf der Straße befindlichen Fahrzeugen, gekennzeichnet durch eine doppelte Anzahl von Detektoren zur kontinuierlichen Aufzeichnung von Informationen, die den Fahrzeugverkehr betreffen, etwa das Vorhandensein von Fahrzeugen und ihre Verweildauer in dem kontrollierten Bereich, ihre Anzahl, ihre Abmessungen, ihre Geschwindigkeit usw. sowie die herrschenden Witterungsbedingungen, wobei die Detektoren an der zu überwachenden Straße angebracht sind und in Gruppen verbunden sind, die aus einer Detektorserie jedes elementaren Straßenstückes der Straße bestehen, durch eine Anzahl von Posten, je einer für jedes elementare Straßenstück, mit Einrichtungen zum Empfang und zum Aussenden der Signale der einzelnen Detektoren, wobei die Posten untereinander in Gruppen für einen bestimmten Straßenabschnitt verbunden sind, mehrfach für eine bestimmte Anzahl der folgenden Elementarstrecken, durch ein Strahlungssystem, in Elementarstrekken unterteilt, parallel und in Übereinstimmung mit den Elementarstrecken der Detektorgruppen, jeweils bestehend im wesentlichen aus einer symmetrischen Übertragungsleitung mit zwei Drähten und abgeschlossen mit dem Wellenwiderstand Z_n , wobei jeweils zwei Drähte über eine Entkopplungseinrichtung mit einer Sende-Empfangs-Einrichtung in den genannten Posten verbunden sind, durch Steuer- oder Überwachungscomputer, je einen für jede Postengruppe, zur Abfrage jedes Detektors der Postengruppe in solchen Intervallen, daß die Rekonstruktion von Funktionen möglich ist, die die zeitlich bewertete Entwick-.lung von Parametern betreffen, für jede Erfassungs-

5098S0/0383

barriere oder Sektion, und räumlich entlang dem Straßenstück, zur Aufzeichnung und Dekodierung aller Empfangssignale, zur ersten Verarbeitung der Daten zur Verifikation des Verkehrsflusses, zur Verkehrsvorhersage für «jede Sektion auf der Basis der von einem Zentralcomputer erhaltenen Instruktionen zur Überwachung des gesamten Systems, zur Erfassung des Unterschiedes der gemessenen Parameter gegenüber den vorgesehenen Parametern, zur Meldung, falls diese Unterschiede die im Programm des Zentralcomputers fixierten Schwellwerte überschreiten, zur automatischen Ausarbeitung eines ersten Systems zur Aktivierung und Steuerung von Sichtgeräten oder sichtbaren Anzeigen an wichtigen Straßenpunkten, und durch ein zweites System zur Übermittlung von Nachrichten auf einer bestimmten Frequenz für optisch-akustische Signale der Geräte der auf dem Straßenstück fahrenden oder stillstehenden Fahrzeuge, zur Prädisposition der unkodierten Übertragung auf dem interessierenden Straßenstück von vorher aufgezeichneten und kodierten Standardwarnmeldungen des allgemeinen Programms, zur Übertragung spezieller Nachrichten, die ausgeführte Operationen betreffen, zum Zentralcomputer oder zur Betriebszentrale zur Steuerung des Verkehrs auf dem ausgebauten Straßenstück vom Steuerpult oder der Konsole aus zur manuellen Einschaltung von Sendungen, kodiert oder unkodiert, zu den Benutzern, insbesondere von Nachrichten, die vom Zentralcomputer nicht vorgesehen sind und/oder zur manuellen Betätigung der Sichtgeräte und/oder zur Übertragung oder Rückübertragung auf der charakteristischen Systemfrequenz unabhängiger Programme oder auch von anderen Stationen auf anderer Frequenz gesendeten Rundfunkprogrammen, wie etwa Musik, Nachrichten, Wirtschaftsmeldungen usw., unter Vermeidung von Störungen und/oder Schwunderscheinungen, wobei die Verbindung zwischen den Fahrzeugen und der Betriebszentrale kodiert oder unkodiert in

509850/0383

beiden Richtungen möglich ist, und durch, eine Anzahl manuell betätigter Einrichtungen, für jeden Posten eine, zur Übertragung - unter unicodierter Verwendung eines Teilkanales - von kodierten Nachrichten für Elementarinstruktionen, beispielsweise für Hilferufe, zur Betriebszentrale, wobei die Betriebszentrale mit dem Zentralcomputer direkt verbunden ist und eine Einrichtung zur Erfassung und zur Aufzeichnung von Daten besitzt, während der Zentralcomputer ebenfalls Einrichtungen zur Datenspeicherung sowie einen Großspeicher aufweist und eine Konsole, von der unabhängig vom vorgegebenen allgemeinen Programm im System interveniert werden kann.

2. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Radiofrequenzerfassungsbarrieren zur Erfassung von Parametern des Verkehrs zur Abgabe eines Signals mit einer Amplitude, proportional der Masse des erfaßten Fahrzeuges, in der Länge proportional zur zeitlichen Belegung d«a überwachten Bereiches, wobei jeder Detektor im wesentlichen einen Sender enthält, der auf einer vorgegebenen Wellenlänge arbeitet, die vorzugsweise mit der Fahrzeuggröße vergleichbar ist, insbesondere von 5 bis 4 m, und einen Empfänger und wobei Sender und Empfänger entweder auf der gleichen Straßenseite angeordnet sind und als Nutzsignal die reflektierte Welle verwenden, oder aber auf gegenüberliegenden Straßenseiten angeordnet sind und als Nutzsignal die Abschwächung der direkten Welle verwenden.

j>. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungsbarriere bei Zweirichtungsfahrbahnen lediglich einen Sender aufweist, der in der Mitte des Verkehr steile s angeordnet iat^udod zwe-i Bapfanger an den Straßenseiten,

509850/0383

4«, System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung auf Autobahnen· die optimale Entfernung zwischen' zwei Srfassungsbarrieren 100 bis 200 m beträgt, abhängig von der Höhe und den planimetrischen Eigenschaften der Straße sowie von mittleren Parametern von Geschwindigkeit und Verkehrsdichte, in der Planungsstufe statistisch ermittelt.

5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender der Detektoren im wesentlichen einen ferngesteuerten bzw. ferngespeisten Sinusgenerator aufweist und ein Strahlungselement, aktiviert über eine Gatterschaltung,auf vorgegebene Weise vom Zentralcomputer (4-) der Detektorgruppe aktiviert, während der Empfänger vor allem eine Antenne aufweist, einen Amplitudendetektor und einen leistungsfähigen Verstärker, ferngesteuert bzw. ferngespeist und mit einem Interface verbunden, das das nutzbare, erfaßte Signal überträgt, und daß Sender und Smpfänger jeder Elementarstrecke sowie ihre Posten über getrennte Kabel untereinander verbunden sind, wobei das Kabel zur Senderverbindung das Synchronisiersignal überträgt und die Geräte fernsteuert bzw. fernspeist, während das Kabel zur Verbindung der Empfänger das erfaßte Signal überträgt und zur Fernsteuerung bzw. Fernspeisung der Geräte dient.

6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kabel zur Verbindung der Sender bzw. Empfänger jeder Detektorgruppe zweidrähtige Kabel sind.

7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß die Empfänger einer Detektorgruppe durch ein Koaxialkabel verbunden sind.

509850/0383

8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Erfassung der Verkehrsdaten durch Aussendung von Impulsfolgen mit vorgegebener Länge erfolgt, gesteuert durch ein Synchronsignal des Zentralcomputers, das vom Kanal (A) aufgenommen wird und über eine Art Telefonleitung geht, die sämtliche Steuercomputer des Systems verbindet, und ausgesendet zu den Sendern und Smpfängern jeder Erfassungsbarriere über ein erstes Aufnahmeinterface und über ein zweites Interface, das das Signal auf die Speisespannung bringt, wobei die Impulsfolgen vom Empfänger abgenommen und auf die Frequenz des Senders abgestimmt werden, der ihren Pegel erfaßt und verstärkt, wobei dieser Pegel im Ruhezustand der überwachten Strecke maximal ist, d. h. wenn keine Fahrzeuge vorhanden sind, während ein störendes Ereignis eine Abschwächung des Empfangssignals oder eine Verstärkung der reflektierten Welle proportional zur Größe der Störeinheit bewirkt.

9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivierung jedes Senders und das Aufnehmen seines Signals vom zugehörigen Empfänger parallel erfolgen, wobei die Aktivierungsfrequenz so gewählt ist, daß die Identifikation durch Abfragen des beobachteten Phänomens möglich ist, während die von den einzelnen Erfassungsbarrieren jeder Elementarstrecke kommenden Signale seriell in lediglich einer Nachricht kombiniert werden, die zum Steuercomputer gesendet wird, über ein Verbindungsinterface mit dem Kanal (G) der Telefonleitung.

10. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Posten ein Interface zur Aktivierung und Steuerung der Sichtanzeigen bzw. Sichtgeräte enthält und daß das Interface auf beiden Wegen an

509850/0383

den gleichen Kanal (C) angeschlossen ist.

11. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Posten eines Straßenabschnittes eines Steuercomputers ein Interface zur Aufnahme der Daten enthält, die von Witterungsdetektoren übermittelt werden, wobei das Interface mit dem gleichen Kanal (C) verbunden ist.

12. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entkopplungseinrichtung zwischen den beiden Drähten des Strahlungssystems und der Sende-Empfangs-Einrichtung jedes Postens so ausgeführt ist, daß das gleiche Strahlungssystem sowohl kodiert als auch unkodiert zum Senden und zum Empfangen verwendbar ist und die Filter für die Frequenzen f1 und f2 der beiden Funktionen enthält, so daß eine galvanische Trennung zwischen den Einrichtungen und dem Strahlungssystem erreicht wird.

13. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die unkodierte Übertragung induktiv erfolgt.

14·. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender der Sende-Empfangs-Einrichtung im wesentlichen einen Trägerfrequenzgenerator enthält, der in Frequenz und Phase durch Synchronisiersignale gesteuert wird, übermittelt zum Kanal (A) nach Anspruch 8, und einen Amplitudenmodulator mit Leistungsverstärker, gesteuert von dem niederfrequenten Signal, das unabhängig durch den Kanal (A) oder durch einen zweiten Kanal (B) aufgenommen wurde, über die gleiche Leitung mittels eines Schalters, derart, daß die einzelnen Übertragungsbereiche unterscheidbar sind,

5098 SO/0383

wobei der Schalter entweder vom Steuereomputer oder in Notfällen von der Konsole der Betriebszentrale aus steuerbar ist, während der Sender der Sende-Empfangs-Einrichtung im wesentlichen einen Modulator-Demodulator aufweist, der auf den Kanal (B oder D) die über das Strahlungssystem aufgenommene Information oder die Instruktion der damit verbundenen, manuell betätigbaren Einrichtung gibt.

15· System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die unkodierte Kommunikation auf dem Kanal (A, B und D) direkt zur Betriebszentrale geht, während die kodierten Nachrichten des Kanales (C und D) durch den Steuereomputer der interessierenden Strecke gehen und von da zum Zentralcomputer oder zur Steuerzentrale der Unterteilung in Elementarstrecken der Leitung, die die Kanäle (C und D) realisiert, die physikalisch oder über Rundfunkfrequenzfilter ausgeführt sind.

16. System nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle aus Doppelleitungen eines Telefonkabels bestehen.

17· System nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle durch Multiplexübertragung gebildet sind, d. h. durch Trägerfrequenzen auf der gleichen Leitung, beispielsweise ein Koaxialkabel oder eine Hochfrequenzdoppelleitung.

18. System nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle teilweise als Doppelleitungen des Telefonkabels und teilweise durch Multiplexübertragung realisiert sind. ^

Patenten*»»

DIpI. -Infl^. Eder

509850/0383

Leerseite