DE29516439U1

DE29516439U1 - Mobilfunkgestütztes Fernüberwachungssystem für Lichtsignalanlagen, insbesondere Straßenverkehrs-Lichtsignalanlagen

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Publication number: DE29516439U1
Application number: DE29516439U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-10-19
Filing date: 1995-10-19
Publication date: 1996-01-25
Anticipated expiration: 2005-10-20

Description

Gebrauchsmuster Anmeldung Angelow, Darmstadt, 12.12.95i. .... · jSeschrefourjg··

Beschreibung:

Mobilfunkgestütztes Fernüberwachungssystem für Lichtsignalanlagen, insbesondere
Straßenverkehrs-Lichtsignalanlagen.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Femüberwachung des Betriebszustandes von Lichtsignalanlagen, insbesondere Lichtsignalanlagen des Straßenverkehrs.

Lichtsignalanlagen sind von zentraler Bedeutung bei der geordneten Lenkung der Verkehrsteilnehmer auf Straße und Schiene. An ihre Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit sind hohe Anforderungen zu stellen, da eine fehlerhafte Funktionsweise oder ein Ausfall die Gefährdung der Verkehrsteilnehmer zur Folge hat.

Nach dem Stand der Technik sind Schutzmaßnahmen gegen verkehrsgefährdende Signalisierungszustände vorzusehen, wie sie beispielsweise für Straßenverkehrs-Signalanlagen in der Norm DIN-VDE 0832, Entwurf, Oktober 1994, beschrieben sind. Demnach werden die Sicherungsmaßnahmen gegen verkehrsgefährdende Signalisierungszustände in 'unerläßliche', 'bedingt erläßliche' und 'erläßliche' Maßnahmen kategorisiert. Insbesondere sind unerläßliche Sicherungsaßnahmen vorzusehen bei dem Ausfall der Rotlicht-Signalgeber und bei ungewollt erscheinenden Signalen Fahrzeuggrün gegen feindliches Fahrzeuggrün.

Ungewollt erscheinende Signale und Änderungen des zeitlichen Signalablaufs durch Fehler in der Signalsteuerung lassen sich durch selbstüberwachende Schaltkreise und das 'fail safe¹ Prinzip, wonach bei Ausfall von Komponenten die Anlage in den sicheren Zustand übergehen muß, beherrschen. Als beispielhafte Ausführung ist in EP 0 287 991 A1 eine Schaltungsanordnung zur automatischen Funktionsüberprüfung einer Lichtsignalanlagen-Überwachungseinrichtung beschrieben. Für ein funkgesteuertes Verkehrsampelsystem ist ein Verfahren zur Überwachung der Funktionstüchtigkeit in DE 27 19 675 A1 beschrieben. Danach teilen die Ampeln untereinander über Funk einer gemeinsamen Empfänger- und Sendestation ihren ungestörten Zustand mit, wobei zwischen der Mitteilung zweier aufeinander meldender Ampeln eine zeitlich festgelegte Funklücke liegt und im Störfall von der gestörten Ampel unter Ausnutzung der Funklücke über Funk die übrigen Ampeln gleichzeitig auf Störfall umgeschaltet werden.

Während die Ausfallwahrscheinlichkeit von Funktionselementen in den Schaltkreisen durch qualitätssichernde Maßnahmen und redundante Auslegung niedrig gehalten werden kann, ist dies bei den Leuchtmitteln, insbesondere bei Glühlampen, in weitaus geringerem Maße möglich. In den Normen DIN 49842-1 (Entwurf, Juli 1995) und DlN 49842-2 (Entwurf, Juli 1995) wird die Einzellebensdauer von Lampen für Straßenverkehrssignale mit mindestens 3000 bzw. 4400 Stunden spezifiziert. Dies hat zur Folge, daß die Lampen vorsorglich pro Jahr wenigstens zwei- bis dreimal erneuert

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werden müssen, um die Verfügbarkeit der Signalanlagen im statistischen Mittel nicht unter einen vorgegebenen Mindestwert absinken zu lassen. Bedeutend ist hier der Aspekt der Vorsorge, der es nicht zuläßt, die Lampen bis zum Ende ihrer tatsächlichen Lebensdauer einzusetzen, da ihre Ausfallrate mit zunehmender Einsatzdauer ansteigt. Die vorsorgliche Erneuerung der Lampen bedingt eine hohe Wartungsfrequenz und im statistischen Mittel wird ein nicht geringer Teil ihrer tatsächlichen Lebensdauer geopfert.

Hierdurch bedingt sind die Maßnahmen für Inspektion und Instandhaltung der Lichtsignalanlagen aufwendig, personalintensiv und teuer. Nach dem Stand der Technik werden die Wartungsintervalle und die Redundanz der Lampen ('heiße-¹ oder 'kalte-Reserve') optimiert, so daß die vorgegebene Zuverlässigkeit des Signals oder der Signalanlage mit möglichst geringen Kosten erzielbar ist (J. Härtung, D, Kaiin, Qualität und Zuverlässigkeit 25 (1980), S. 305).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zentrale Überwachung der Funktionsfähigkeit aller Lichtsignalanlagen in einem großräumigen Überwachungsgebiet umfassend, bedarfsgerecht und kostengünstig zu gestalten und dadurch die zeit- und personalintensiven Aufwendungen für ihre Inspektion und Instandhaltung, die durch die vorsorgliche Erneuerung der Lampen bestimmt werden, zu verringern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die lokale Funktionsüberwachung der Lichtsignalanlagen, die nach dem bekannten Stand der Technik ausgeführt sein kann, den Betriebszustand über elektrische Signale an die erfindungsgemäße Kommunikationsvorrichtung übermittelt. Die erfindungsgemäße Kommunikationsvorrichtung stellt im Anforderungsfall über ein Netz des zellularen Mobilfunks eine Datenübertragungs-Wählverbindung zu einer Überwachungszentrale auf und überträgt dorthin Angaben über den Ort der Lichtsignalanlage sowie ihren Systemzustand in digital codierter Form. Von der Überwachungszentrale kann daraufhin gezielt die Instandsetzung der Lichtsignalanlage veranlaßt werden.

Bei einer flächenmäßigen Versorgung von über 95% des zellularen Mobilfunks (J. Kruse, Zellularer Mobilfunk, R. &ngr;. Decker's Verlag, Heidelberg) ist es mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, auch abseits gelegene Signalanlagen an Überlandverkehrswegen kontinuierlich zu überwachen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zudem zu derart geringen Kosten herstellbar, daß nicht nur Lichtsignal-Anlagen damit ausgestattet werden können, sondern ggf. auch einzelne Signalgeber, was die Kosten für die Installation niedrig hält.

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Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf Figur 1 erläutert.

Das Ausführungsbeispiel besteht aus einer Straßenverkehrs-Lichtsignalanlage mit den Signalgebern (1) und (2), der Steuereinheit (3) und den Überwachungsvorrichtungen (4) bis (9) für die Betriebsbereitschaft der Signallampen. Die schaltungstechnischen Details der Steuer- und Überwachungsvorrichtungen werden hier nicht wiedergegeben, da sie nach dem bekannten Stand der Technik ausgeführt sind. Die Signalleuchten der Signalgeber sind jeweils mit zwei Leuchtfäden bestückt, entweder in zwei Lampen oder in einer Doppelfadenlampe. Sie werden mit getrennten Stromkreisen angesteuert, wobei die Überwachung der Leuchtfäden über die Messung des Stromflusses während der Anforderungszeit erfolgt.

Die Kommunikationsvorrichtung (10) besteht aus einer Eingangsstufe (11) mit jeweils einem binären Spannungseingang für jedes zu überwachende elektrische Signal, einer Mikroprozessorsteuerung (12), einem nichtflüchtigen Halbleiterspeicher (EPROM) (13) für das Programm des Mikroprozessors und Angaben über den Standort der Lichtsignalanlage und einer Sende- und Empfangseinheit (14) mit der Antenne (15) für die Datenübertragung in einem Netz des zellularen Mobilfunks.

Damit auch bei Ausfall der Stromversorgung der Lichtsignalanlage der Systemzustand übermittelt werden kann, ist die Schwachstromversorgung des Kommunikationsmoduls mit einer Batteriepufferung (16) versehen.

Zur Erhöhung der Verfügbarkeit des Signalgebers werden die beiden Leuchtfäden jeder Signalleuchte in Redundanz (kalter Reserve) betrieben, so daß bei Ausfall eines Leuchtfadens der jeweils zweite Leuchtfaden aufgeschaltet wird. Gleichzeitig wird der Ausfall des Leuchtfadens in Form eines elektrischen Signals an die erfindungsgemäße Kommunikationsvorrichtung (10) gemeldet. Diese stellt eine Wählverbindung zur Überwachungszentrale her und übermittelt die Position der Lichtsignalanlage und den aktuellen Fehlerstatus. Wenn daraufhin die Ersetzung der Lampen veranlaßt wird, beträgt die Verfügbarkeit des Signalgebers stets 100 Prozent unter gleichzeitiger Wahrung der geringstmöglichen Wartungsfrequenz.

Um neben der elektrischen Überwachung der Leuchtfäden der Signallampen eine umfassendere Kontrolle über die Funktionsfähigkeit der Signalgeber zu erzielen, sind außerhalb der Signalgeber die lichtempfindlichen Sensoren (17) und (18) angebracht. Diese ermöglichen mit einer farbselektiven Messung der Beleuchtungsstärke durch die Signalgeber eine zusätzliche Kontrolle etwa über Verschmutzung oder Zerstörung der Abdeckgläser der Signallampen.

Die Überwachungszentrale (19) in Figur 2 empfängt die gesendeten Daten der Kommunikationsvorrichtung über die Sende- und Empfangsstation (20) des Mobilfunk

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Service Providers leitungsgebunden über das Interface (21) durch das normale Telefonnetz. Ein zentraler Rechner (22) nimmt die Daten entgegen, speichert sie und gibt sie ggf. auf einem Protokolldrucker (23) aus.

Zur Kontrolle der korrekten Funktionsweise der Übertragungsstrecke von der Lichtsignalanlage zur Überwachungszentrale stellt die Kommunikationsvorrichtung eine regelmäßige Wählverbindung her und sendet Kontrolldaten, die der zentrale Rechner (22) quittiert. Unterbleibt eine der regelmäßigen Kontrollverbindungen, wird in der Überwachungszentrale eine Meldung ausgegeben.

Claims

Gebrauchsmuster Anmeldung Angelow, Darmstadt, 12.12.95. .... . Schuizans^räehe Schutzansprüche:

1) Vorrichtung zur Fernüberwachung des Betriebszustandes von Lichtsignalanlagen,
dadurch gekennzeichnet, daß

mindestens eine elektrische Überwachungsgröße aus der lokalen Funktionsüberwachung der Lichtsignalanlage in digitalisierter Form mittels einer Sende- und Empfangseinheit für den Datenverkehr im zellularen Mobilfunk an eine Überwachungszentrale übertragen wird.

2) Vorrichtung nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Überwachungsgröße aus der lokalen Funktionsüberwachung der Lichtsignalanlage mittels einer programmgesteuerten Einrichtung ausgewertet, digitalisiert und an die Sende- und Empfangseinheit des zellularen Mobilfunks weitergeleitet wird.

3) Vorrichtung nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsaufbau und der Kommunikationsablauf zur Datenübertragung innerhalb des zellularen Mobilfunks durch eine programmgesteuerte Einrichtung vorgenommen wird.

4) Vorrichtung nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, daß Angaben, welche die Lokalisierung und Identifizierung der Lichtsignalanlage ermöglichen, in einem nichtflüchtigen Datenspeicher abgelegt sind und bei Bedarf in die Datenübertragung einbezogen werden können.

5) Vorrichtung nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung in regelmäßigen Zeitabständen eine Verbindung über den zellularen Mobilfunk zur Überwachungszentrale herstellt und Daten überträgt, die eine Kontrolle der Funktionsfähigkeit der Überwachungsvorrichtung ermöglichen.

6) Vorrichtung nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, daß die Sende- und Empfangseinheit des zellularen Mobilfunks einen passiven Verbindunsaufbau ermöglicht, damit Daten des Systemzustandes der Lichtsignalanlage von der Überwachungszentrale abgerufen werden können.

7) Vorrichtung nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsmittel mit dominierender Ausfallwahrscheinlichkeit kontinuierlich überwacht werden und mit mindestens einer Redundanz versehen sind, die im Anforderungsfall die Funktion des Ausgefallenen Betriebsmitteis übernimmt.

8) Vorrichtung nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachung der Signalgeber mit lichtempfindlichen Sensoren erfolgt, die im Wirkbereich der Signalgeber angeordnet sind und eine Kontrolle der Wirkung der Signalgeber auf die Verkehrsteilnehmer ermöglichen.