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System zur Verkehrs sicherung und-leitung des straßen-
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gebundenen Verkehrs unter Verwendung eines Lesegerätes und eines Tnformationsträgers
Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Verkehrssicherung und- leitung unter
Verwendung eines Lesegerätes und eines am zu identifizierenden Objekt bzw. am Ort
der Informationsablage angebrachten Informationsträgers (Kennungsanordnung, Markierungselement),
der die vom Lesegerät ankommenden elektromagnetischen Lesesignale mit einer Vielzahl,
den Informationsinhalt (Bit-Inhalt) darstellenden verzögerten Echos über ein Funkfeld
zum Lesegerät zurückstrahlt.
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Die zunehmende Verkehrsdichte auf den Straßen führt zu oft folgenschweren
Unfällen mit Personen- und Sachschaden. Hier einen wirksameren Schutz und eine größere
Sicherheit zu erreichen und die Unfallhäufigkeit zu senken, ist eine wesentliche
Aufgabe der vorliegenden Erfindung. Darüber hinaus soll die Funktion eines Verkehrs-
und Fahrzeug Leistsystems sowie auch Informationssystems erfüllt werden. Eine hierfür
vorzusehende Lösung soll in ihrem Aufbau einfach und damit kostengünstig realisierbar
sein.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit einem System der eingangs
beschriebenen Art in der Weise gelöst, daß das im Fahrgastraum eines Fahrzeuges
angeordnete und mit einer am Fahrzeug angebrachten Sende-/ Empfangsantenne mit scharf
definierter Raumauflösung verbundene Lesegerät Leseimpulse an die im Pahrbahn-
bereich
(Fahrbahndecke, Straßenseite) angeordneten, zu identifizierenden passiven Markierungselemente
sendet und von diesen durch parallelgeschaltete Laufzeitelemente eine indiviuelle,
die Information der Markierungselemente beinhaltende Laufzeitkennung erhält und
auswertet und über optische, akustische oder ähnliche Anzeigemittel verkehrswarnende
und verkehrsleitende oder -orientierende Informationen abgibt und gegebenenfalls
fahrzeugsteuernde Reaktionen auslöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes
sind in den den Unteransprüchen angegeben.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 und 2 die Anordnung der Einrichtungen des Identifizierungssystems
am Fahrzeug und in der Fahrbahn, Fig. 3 eine Straßenkreuzung mit verschiedenen Kennungs
anordnungen, Fig. 4 eine Darstellung zur Verkehrsleitung mit einem Straßenplan,
Fig. 5 ein mit passiven Markierungselementen arbeitendes Verkehrsleitsystem mit
einem Computer, Fig. 6 in einem Zeitdiagramm den Leseablauf für passive Markierungselemente
und Fig. 7 eine Darstellung zur Erläuterung des Lesebereichsdurchmessers.
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In Fig. 1 ist ein Fahrzeug in Seitenansicht dargestellt, bei dem das
Lesegerät L im Fahrgastraum, beispielsweise im Armaturenbrett angeordnet ist, das
über ein Antennenkabel mit de-r insbesondere in Fahrzeugmitte an der Fahrzeugunterseite
angebrachten Sende-/Empfangsantenne A verbunden ist, die in Richtung zum Erdboden
strahlt. Die Anordnung der Antenne in Fahrzeugmitte vermindert störende Abstrahlungen
der Sendelaistung zur Seite und reduziert gleichzeitig die Störbeeinflussung durch
andere Systeme. Die zu identifizierende Kennungsanordnung KA ist z.B in der Trägerschicht
für den Straßenbelag geschützt und fixiert untergebracht. Der Straßenbelag besteht
beispielsweise aus einer für die Lesefrequenz wenig dämpfenden Bitumenschicht. Eine
Anbringung der Markierungselemente im Straßenbelag oder am Fahrbahnrand ist ebenfalls
möglich.
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Fig. 2 zeigt in einer Draufsicht mehrere Fahrzeuge im Bereich einer
Straßenkreuzung, wobei zwei Fahrzeuge II, III in die gleiche Richtung fahren und
ein drittes Fahrzeug I in die Gegenrichtung. Die schraffiert eingezeichneten Kreise
C an den Fahrzeugen-stellen den Lesebereich dar, innerhalb dessen die Lesung sicher
erfolgen muß, also mit hohen Funkfeld- und Lesesicherheitsreserven. Außerhalb dieses
scharf begrenzten Bereiches sollte die Lesefähigkeit innerhalb einer - im Vergleich
zu dem durch die Aufgabenstellung vorgegebenen minimal notwendigen Abstand zwischen
getrennt zu lesenden Markierungselementen verschiedenen Inhaltes -schmalen Zone
möglichst abrupt auf Null abnehmen.
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Außerhalb dieses Bereiches muß eine Lesung sicher unterdrückt werden.
Der sichere Lesebereichsdurchmesser könnte z.B. zu 1,5 m gewählt werden. Der maximale
Bereichsdurchmesser, außerhalb dessen keine Lesung mehr stattfindet, könnte dann
z.B. 3,0 m betragen. Der scharf begrenzte
Lesebereich ist erforderlich,
damit z.B. die in der Fahrbahn eingebetteten Kennungsanordnungen (Markierungselemente)
1 2, 3 nur jeweils von dem Fahrzeug gelesen werden, für das die in der betreffenden
Kennungsanordnung enthaltene Information bestimmt ist. So muß das Fahrzeug 1 die
in seiner Fahrspur befindliche Kennungsanordnung 3 lesen darf jedoch nicht die in
der Fahrspur des Gegenverkehrs angeordnete Kennungsanordnung 1 erfassen. Das Fahrzeug
III muß die in seiner Fahrspur liegende Keanungsanordnung 1 lesen, nicht jedoch
die Kennungsanordnung 2 in der kreuzenden Straße. Das Leseverfahren nach dem erfindungsgemäßen
System ist dabei so gestaltet, daß selbst bei kleinstmöglichen Fahrzeugabständen
D von vielen Fahrzeugen auf engem Raum eine gegenseitige Störung der einzelnen Lesegeräte
nicht erfolgt, selbst wenn alle Geräte mit gleicher Sendefrequenz arbeiten.
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'Die Kennungsanordnungen können dabei sowohl Gefahrenquellen beinhaltende
Verkehrs informationen, Informationen, die die bei der Überschreitung von Verkehrsregeln
auftretende Gefahr anzeigen, als auch raumorientierende und Verkehrsleitinformationen
enthalten. Hinsichtlich der Gefahrenquellen beinhaltenden Verkehrsinformationen
können im Fahrzeug entsprechende optische oder akustische Signale, Vibrationssignale
oder sogar Bremsvorgänge ausgelöst werden. Dies hat den Zweck, daß der Fahrzeugführer
z.B. bei gejährlicher Nichtbeachtung wesentlicher Verkehrs regeln und Verkehrszeichen
rechtzeitig und intensiv gewarnt wird. Hierfür könnten z.B.
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Tonsignale verwendet werden, die einer individuellen Abschaltung bedürfen.
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Eine gefährliche Nichtbeachtung von Verkehrsregeln könnte z.B. in
folgendem bestehen: Befahren von Autobahnausfahrten und Autobahnen in falscher Rich-
tung,
falsche Einfahrtsrichtung in Einbahnstraßen, zu schnelles Fahren an gefährlichen,
geschwindigkeitsbeschränkten Stellen, zu schnelles Anfahren an unbeschränkten Bahnübergängen,
Uberfahren von Stoppschildern ohne vorheriges Anhalten oder überfahren von auf rot
gestellten Ampeln.
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Eine weiterführende Informationsmöglichkeit für den Fahrzeugführer
mittels der Kennungsanordnung ist darin zu sehen, daß er auf Gefahrenquellen im
Verkehr hingewiesen wird, z.B. durch Töne verschiedener, den Fall kennzeichnender
Art oder durch den Vorgang kennzeichnende optische Mittel. Solche Hinweise auf Gefahrenquellen
im Verkehrsraum können bestehen in der Vorwarnung vor besonders gefährdeten Straßenabschnitten
und Kreuzungen, der Vorwarnung vor schlecht sichtbaren oder unvermuteten Ampeln,
Glatteiswarnung auf Landstraßen und Autobahnen, Warnung vor Staus und Staustrecken,
Nebelwarnung, Hinweis auf Baustellen und Umleitungen sowie Schulen und Stellen mit
besonderer Fußgänger- und Verkehrsgefährdung und ähnlichem. Diese beispielsweise
individuell ein- und ausschaltbaren Informationen, Hinweise und Warnungen stellen
eine besondere Hilfe im unbekannten Verkehrsraum dar.
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Ein darüber hinausgehender Ed-fbau des Systems enthält raumorientierende
sowie Verkehrs- und Fahrzeugleitinformationen, die z.B. in folgendem bestehen können:
Verkehrsleitinformationen zur Verfolgung von Umleitungsstrecken, Informationen über
die Straßennummer der befahrenen Straße, Nummern und Abzweigrichtungen der abzweigenden
Straßen (Einordnungshinweise, Einbahnstraßenhinweise für abzweigende Straßen, Positionshinweise
in Städten, die aus Stadtplänen z.B. mit einer Art Koordinatensystem schnell feststellbar
sind,
Kennzeichnung wichtiger Durchgangsverbindungen durch Städte
mit Leitangaben an Kreuzungen, Hinweise und Führungslinien zu Sehenswürdigkeiten
und wichtigen Zentren mit Leitangaben an Kreuzungen und Stopp-Hinweise, Einprogrammierung
und daraufhin automatisch erfolgender Hinweis auf die gewünschte Autobahn oder Bundesstraßenabzweigstellen
sowie auf touristische Attraktionen usw.1Einprogrammierung gewunschter Touren und
Ortsdurchfahrten anhand von Karten - damit individuelle, automatische Verkehrsleitung
anhand vorher aufgestellter Tourenpläne mit passiven Markierungselementen, Kennzeichnung
von Touristik - Linien oder z.B. von wichtigen Ortsdurchfahrten mit einer Kennziffer,
die dem Verkehrsleitspeicher des Fahrzeuges einprogrammiert werden. Markierungselemente
mit dieser Kennziffer führen das Fahrzeug und geben Richtungshinweise an Kreuzungen,
Hinweise auf Sehenswürdigkeiten usw.
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Eine zusätzliche automatische Verkehrsleitinformation kann darin bestehen,
daß anhand von z.B. Straßennummern und/oder Kreuzungsnummern aus Stadtplänen (vgl.
hierzu Fig. 4) einem Verkehrsleitspeicher des Lesegerätes die vorgegebene Route
eingegeben wird und das Lesegerät dem Fahrzeugführer entsprechend den einprogrammierten
und gelesenen Marken Fahrhinweise erteilt bis zur Zielerreichung. Da das System
mit rein passiven Markierungselementen arbeitet, können entsprechènde Markierungen
netzunabhängig an jeden gewünschten Straßen punkt des Straßennetzes gesetzt werden
und die Verarbeitungseinheit im Lesegerät verfolgt anhand dieser Markierungen den
Fahrzeugstandort und gibt bei Straßenkreuzungen Richtungshinweise auf die Richtung
der einzuschlagenden Straße.
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Fig. 3 zeigt eine Straßenkreuzung mit einer durchgehenden Hauptstraße
sowie einer einbiegenden Einbahnstraße und einer weiteren Nebenstraße (Storpstraße).
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Anhand dieser Fig. sollen verschiedene Funktionsfälle für das erfindungsgemäße
System beschrieben werden.
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In der mit einem Stoppschild versehenen Straße sind in der zur Kreuzung
hinführenden Fahrspur Markierungselemente 1 angeordnet, die durch ein Warnzeichen
den Fahrer darauf aufmerksam machen, daß seine Geschwindigkeit für eine Beachtung
des Stopps"childes noch zu hoch ist. Das Warnsignal kann z-.B. nur individuell,
z.B. durch Tastendruck gelöscht werden. Dazu könnte eine Informationsverbindung
des Lesegerätes mit dem Fahrzeugtachometer erfolgen.
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In der Hauptstraße sind in den, in der Zeichenebene von rechts nach
links fuhrenden Fahrzeugspuren Markierungselemente 2 angeordnet, die das verbotene
Linksabbiegen anzeigen, sowie gegebenenfalls zusätzlich die Straßennummer und Abzweigrichtung
der rechtsabbiegenden Straße und gegebenenfalls den Koordinatenpunkt der Kreuzung
im Stadtplan oder eine Markierungszahl im Stadtplan kennzeichnen.
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In den gleichen Fahrspuren nach der einbiegenden Stoppstraße sowie
in den in entgegengesetzter Richtung verlaufenden Fahrspuren nach der Einbahnstraße
sind in der Hauptstraße Markierungselemente 3 angeordnet, die die Straßennummer
der befahrenen Straße anzeigen. Den Markierungselementen 3 und auch 6 sind z.B.
Markierungselemente 3a bzw. 6a in einem kurzen Abstand vorgelagert, der etwas größer
als der maximale Lesebereichsdurchmesser ist. Von einem Fahrzeug, welches in der
richtigen Fahrtrichtung fahrt, werden zuerst die Markierungselemente 3a bzw. 6a
gelesen und sehr kurze
Zeit danach die Markierungselemente 3 bzw.
6. Ist in den Markierungselementen ein definierter Bitplatz für diesen Zweck - die
Erkennung der richtigen Fahrtrichtung bzw. der richtigen Straßenseite - vorgesehen
und ist außerdem dieser Platz in den Markierungselementen 3a bzw. 6a z.B. mit log.
1 und in den Markierungselementen 3 bzw. 6 mit log. 0 codiert, dann wird bei richtiger
Fahrtrichtung im Fahrzeug beim Uberfahren beider Markierungen eine Signalfolge 1
0 (richtige Fahrtrichtung) registriert. Beim Uberfahren in falscher Fahrtrichtung
entsteht eine Signalfolge 0 1. Der Fahrzeugführer kann daraufhin optisch, akustisch
oder z.3. durch Vibrationen gewarnt werden.
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Mit diesem Verfahren ist z.B. möglich, ein gefährliches Befahren von
Einbahnstraßen und Autobahnen in falscher Richtung oder ein Überholen an gefährlichen
Stelle zu erkennen und zu verhindern. Alle derartigen Fälle können durch wenige
zusätzliche BitVs kennzeichnend unterschieden werden. Eine Warnung kann entsprechend
differenziert erfolgen. Ebenso könnte auch eine Warnung bei einem normalen Uberholvorgang
an ungefährdeter Stelle unterdrückt werden Markierungselemente 4 in Fig. 3 zeigen
ein Rechtsabbiegeverbot an. Gegebenenfalls können hiermit zusätzlich StraBenn11smern
und Abzweigrichtung oder der Koordinatenpunkt oder Kennzahlen der Kreuzung im Stadtplan
angezeigt werden.
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Weiter vor der Kreuzung in diesen Fahrspuren angeordnete Markierungselemente
5 geben einen Hinweis auf die Straßennummer der linksabbiegenden Straße sowie den
Koordinatenpunkt der Kreuzung und das Abbiegeverbot nach rechts an.
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Ein Markierungselement 7 in der Fahrbahn der zur Kreuzung hinführenden
Einbahnstraße enthält Hinweise auf Straßennummern und Richtungen der Stra£'ankreuzungen.
Weitere Markierungselemente 8 in den von der Kreuzung wegführenden Fahrspuren der
Hauptstraße geben Hinweise auf bestimmte Einrichtungen oder Sehenswürdigkeiten oder
dienen der privatwirtschaftlichen Nutzung (Tankstellen, Parkhäuser, Hotels, Supermärkte
usw.).
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Markierungselemente 1a sind in der von oben kommenden Straße vor dem,
das Stoppschild markierenden Element 1 in gleichmäßigem, definierten Abstand x zueinander
angeordnet. Die Markierungselemente enthalten ein besonderes Bit zur Ermittlung
der Fahrzeuggeschwindigkeit. Das Lesegerät stellt fest, in welchen Zeitabständen
t dieses Bit gelesen wird und ermittelt mit dem bekannten Abstand x die Fahrzeuggeschwindigkeit
v = x/t. Bei zu hoher Geschwindigkeit erfolgt die Warnung vor dem Stoppschild.
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Eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Systems ist in den Figuren
4 und 5 dargestellt. Dabei zeigt Fig. 4 eine Verkehrsleitung mit einem Straßenplan.
Die Hauptdurchgangsstraße ist strichliert dargestellt, eine vorgesehene Umleitung
punktiert. An den einzelnen Straßenkreuzungen und Abzweigungen sind Straßennummern
und Kreuzungsnummern angebracht, anhand derer die Verkehrsleitung erfolgt. Der detaillierte
Ablauf der Verkehrsleitung wird nachstehend im Zusammenhang mit Fig. 5 näher beschrieben.
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Fig. 5 zeigt ein mit passiven Markierungselementen arbeitendes Verkehrs
system in Verbindung mit einem Computer. Dabei ist dem Lesegerät L für die passiven
Markierungselemente ein Sende/Empfangsgerät S/E zu-
geordnet. Auch
manchen passiven Markierungselementen der Kennungsanordnung KA ist ein aktiver Sender/Empfänger
Z sugeordnet, welcher mit einem zentralen Computer C verbunden ist. Diese Systemvariante
dient der aktiven Verkehrsleitung und der Fahrzeugleitung der einzelnen Fahrzeuge
über einen zentralen Computer.
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In einer voll versorgten Stadt sind nur an wenigen Stellen (wesentliche
Ausfallstraßen, Hauptverkehrsknotenpunkte) aktive, mit einem Zentralcomputer verbundene
Sende-Emp:angseinheiten Z in der Straßendecke anzuordnen, die beispielsweise über
die gleiche Antenne wie das ebenfalls vorhandene passive Markierungselement mit
der Sende/Empfangsanlage S/E des Fahrzeuges verbunden sind. Diese gibt den vom Fahrzeugführer
eingegebenen Zielort an die der Kennungsanordnung KA zugeordnete Sende/Empfangsanlage
Z und den Computer C weiter. Der Computer erstellt entsprechend der Verkehrs- und
Umleitungssituation einen optimalen Fahrplan längs vorhandener passiver Markierungselemente,
den er automatisch über die Sende/Empfangsanlage Z und SE in das Lesegerät des Fahrzeuges
einprogrammiert. Das Lesegerät führt den Fahrzeugführer durch Vergleich des Fahrplanes
mit den Markierungselementen und wegweisende Steuerung über die passiven Markierungselemente
dann zum Zielort. Diese Art der Verkehrsleitung und Führung von Einzelfahrzeugen
erfordert einen besonders geringen Systeminstallierungs- und Vartungsaufwand, da
nur wenige Punkte aktiv sind und eine Verbindung zum Computer benötigen.
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In Fig. 6 ist über der Zeitachse t ein möglicher Leseablauf für passive
Markierungselemente dargestellt. Zum Zeitpunkt 0 verläßt ein der Sendefrequenz aufgeprägter
Leseimpuls A das Lesegerät. Zu den Zeitpunkten t1 t2 ... tn können Antwortechos
von den passiven Markierungs-
elementen am Lesegerät wieder eintreffen,
je nach dem, ob die entsprechenden Bit-Plätze von t1 ... tn im entsprechenden Element
codiert sind oder nicht. Um auch einen stufenweisen Ausbau des erfindungsgemäßen
Systems vornehmen zu können, ist es für die Lesegeräte vorteilhaft, jedem der beschriebenen
Aufgabenbereiche einen festen Echolaufzeitbereich zuzuweisen derart, daß die jeweils
wichtigeren Aufgaben Bit-Laufzeitbereiche mit entsprechend kürzeren Laufzeiten zugewiesen
erhalten.
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In vorteilhafter Weise soll ferner vorgesehen sein, für die Codierung
der einzelnen zu markierenden und zu differenzierenden Verkehrs- und Leitsituationen
(Richtungen, Straßennummern, Leitlinien usw.) fehlererkennende oder fehlerkorrigierende
Codes zu verwenden und Falschlesungen zu vermeiden auch in Situationen, in denen
Fremdsysteme die Lesung sehr stark beeinflussen können.
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Sind bei größeren Straßen, bei Plätzen usw. Fahrbahnbreiten (mehrere
Fahrspuren) mit der gleichen Markierungsinformation zu versehen, die größer sind
als der maximale Lesebereichsdurchmesser x, innerhalb dessen noch sicher gelesen
werden kann, dann kann in vorteilhafter Weise eine Markierungsanordnung nach Fig.
7 eingesetzt werden. Dabei ist mit x der Lesebereichsdurchmesser bezeichnet, außerhalb
dessen keine Lesung mehr erfolgt, mit y der Lesebereichsdurchmesser, innerhalb dessen
eine sichere Lesung erfolgt. Bei dieser Anordnung wird vermieden, daß sich die gleichgearteten
Antwortimpulse der verschiedenen Markierungselemente schwebungsartig überlagern
bzw.
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sogar auslaschen. Der maximale Lesebereich eines Fahrzeuges kann nur
jeweils eine der Markierungselemente erfassen. Trotzdem erfaßt jedes Fahrzeug auf
jeder
beliebigen Fahrspur mindestens eines der Makierungselemente sicher.
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17 Patentansprüche 7 Figuren
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